Sähkötehon lausekkeen johto
Kun jännitelähteestä lähtee sähkövirta, energiaa siirtyy jännitelähteestä virtapiirin muihin osiin. Kun johtimet yhdistävät jännitelähteen navat, virtapiiriin syntyy sähkökenttä. Sähkökenttä siirtää elektroneja johtimia pitkin. Siirtyviin varauksiin sisältyvä sähköinen potentiaalienergia [[$E_\text{p}$]] on jännitelähteen napajännitteen [[$U$]] ja siirtyvän kokonaisvarauksen [[$Q$]] tulo.
[[$\qquad E_\text{p}=QU$]]
Elektronit menettävät energiaa komponenteissa. Vastuksessa resistanssi aiheuttaa energian muuttumisen sähköisestä potentiaalienergiasta lämmöksi ja mahdollisesti myös muihin muotoihin. Vastuksessa tapahtunut energian kulutus on vastuksen napajännitteen ja vastuksen läpi siirtyneen kokonaisvarauksen tulo.
Energiankulutus riippuu käyttöajasta. Mitä kauemmin sähkövirta kulkee, sitä enemmän varausta siirtyy. Tämän vuoksi komponenttien energian kulutusta tarkastellaan sähkötehon [[$P$]] kautta.
[[$\qquad P=\dfrac{W}{t}$]]
Kaavassa [[$W$]] on komponentin kuluttama energia ja [[$t$]] käyttöaika. Koska energia on lähtöisin sähköisestä potentiaalienergiasta, kaava voidaan kirjoittaa muotoon, jossa energia ilmoitetaan jännitteen ja siirtyvän varauksen avulla.
[[$\qquad P=\dfrac{QU}{t}$]]
Luvussa 2.1 esiteltiin sähkövirran [[$I$]] määritelmä: sähkövirta on komponentin läpi siirtyvän varauksen suhde aikaan, jossa siirtymä tapahtuu.
[[$\qquad I=\dfrac{Q}{t}$]]
Komponentin teho saadaan nyt muotoon, jossa ovat kätevästi mitattavat suureet napajännite ja sähkövirta.
[[$\qquad P=U\cdot \dfrac{Q}{t}=UI$]]
Koska johtimen resistanssi on hyvin pieni, elektronit eivät menetä johtimessa energiaa. Vastuksessa energian kulutusnopeus eli sähköteho voidaan laskea määritelmän [[$P=UI$]] mukaan. Resistanssia omaavien komponenttien sähköteholle voidaan myös johtaa toinen muoto Ohmin lakia soveltaen. Komponentin napajännite on Ohmin lain mukaan [[$U=RI$]]. Resistanssista [[$R$]] aiheutuva sähköteho tunnetaan Joulen lakina.
[[$\qquad P=RI\cdot I=RI^2$]]
Joissain tilanteissa on käytännöllistä laskea komponentin sähköteho sen napajännitettä ja resistanssia käyttäen.
[[$\qquad P=UI=U\cdot \dfrac{U}{R}=\dfrac{U^2}{R}$]]
Sähköteho
Sähkötehon [[$P$]] määritelmä on
[[$\qquad P=UI$]]
ja tässä [[$U$]] = komponentin napajännite ja [[$I$]] = komponentin läpi kulkeva sähkövirta.
Joulen laki
Resistanssia omaavien komponenttien sähköteho on
[[$\qquad P=RI^2$]]
ja tässä [[$R$]] = komponentin resistanssi ja [[$I$]] = komponentin läpi kulkeva sähkövirta.
