Sähköteho virtapiirissä

Virtapiireissä on energiaa tuottavia sekä energiaa kuluttavia osia. Virtapiirissä

  1. lähdejännite tuo piiriin energiaa
  2. jännitelähteen sisäinen resistanssi kuluttaa osan energiasta
  3. virtapiirin muut osa kuluttavat loppuosan energiasta niin, että energian säilymislaki on voimassa.

Lähdejännite

Jännitelähde tuottaa piiriin energiaa teholla, joka lasketaan lähdejännitteen [[$E$]] ja jännitelähteestä lähtevän sähkövirran [[$I$]] tulona.

[[$\qquad P=EI$]]

Sisäinen resistanssi

Sisäisen resistanssin [[$R_\text{s}$]] seurauksena jännitelähteessä syntyy lämpöä. Energian kulutusnopeus noudattaa Joulen lakia.

[[$\qquad P=R_\text{s}I^2$]]

Virtapiirin muut osat

Virtapiirin muut osat kuluttavat jäljelle jäävän energian. Energian säilymislain mukaan energiaa täytyy kulua yhtä paljon kuin sitä on tuotettu. Lähdejännite tuo piiriin energiaa, ja sen teho on positiivinen. Sisäinen resistanssi kuluttaa energiaa, mistä johtuu miinusmerkki termin edessä. Muissa virtapiirin osissa teho on yhtä suuri kuin jännitelähteen napajännitteen [[$U$]] ja jännitelähteestä lähtevän sähkövirran [[$I$]] tulo.

[[$\qquad P=EI-R_\text{s}I^2=UI$]]

Jos virtapiirin muissa osissa tehon kulutus tapahtuu vain resistanssin seurauksena, voidaan teho laskea myös Joulen lain avulla.

[[$\qquad P=UI=RI^2$]]

Lähdejännitteen teho

Lähdejännite tuottaa energiaa virtapiiriin. Lähdejännitteen tehon tuotto [[$P$]] on

[[$\qquad P=EI$]]

ja tässä [[$E$]] on lähdejännite ja [[$I$]] jännitelähteestä lähtevä sähkövirta.

Sisäisen resistanssin tehonkulutus

Sisäinen resistanssi kuluttaa energiaa jännitelähteessä teholla [[$P$]]. Tehon kulutus noudattaa Joulen lakia.

[[$\qquad P=R_\text{s}I^2$]]

Tässä [[$R_\text{s}$]] on jännitelähteen sisäinen resistanssi ja [[$I$]] jännitelähteestä lähtevä sähkövirta.

​Alla olevassa sovelmassa voit muuttaa pariston lähdejännitettä ja sisäistä resistanssia sekä paristoon kytketyn vastuksen resistanssia. Sovelma havainnollistaa virtapiirien tehoja eri lähtöarvoilla. Voit kiinnittää huomiota esim. paristossa tapahtuvaan energiankulutukseen, joka on ns. hukkaenergiaa lämmöntuottonsa takia.