Výkon a práca v obvode striedavého prúdu
V obvode striedavého prúdu s odporom nevzniká fázový posun medzi prúdom a napätím. Pre
výkon jednosmerného prúdu I, ktorý prechádzal rezistorom s odporom R, na koncoch ktorého
bolo napätie U, môžeme použiť vzťah:
P = U . I
V obvode striedavého prúdu napätie a prúd sa neustále menia a v určitom čase t , preto sa aj výkon neustále mení v určitom čase t
Z grafu vidíme, že okamžitá hodnota výkonu sa mení s dvojnásobnou frekvenciou v porovnaní s prúdom a výkon dosahuje maximálnu hodnotu pre ktorú platí Pm = R * Im2
Celková práca je úmerná obsahu plochy ohraničenej časovou osou a krivkou grafu okamžitého výkonu.
Obsah tejto plochy je rovnaký ako obsah obdĺžnika, ktorého jedna strana je úmerná perióde a druhá polovici amplitúdy výkonu.
Efektívne hodnoty striedavého prúdu sú hodnoty jednosmerného prúdu, ktorý má v obvode s odporom rovnaký výkon ako daný striedavý prúd. Potom pre výkon striedavého prúdu v obvode s odporom platí: P = U * I
Meracie prístroje ukazujú efektívne hodnoty prúdu a napätia.
Ak sú súčasťou obvodu so striedavým prúdom aj cievka a kondenzátor, vzniká fázový posun napätia a prúdu v obvode. To ovplyvňuje výkon striedavého prúdu. V obvode s ideálnou cievkou sa mení energia elektrického prúdu na energiu magnetického poľa a naopak.
V obvode s kondenzátorom sa v jednej časti kondenzátor vybíja a elektrická energia sa mení na energiu prúdu. V druhej časti sa kondenzátor nabíja a energia prúdu sa mení na elektrickú energiu kondenzátora.
V praxi obvody striedavého prúdu obsahujú súčasne prvky s rôznymi parametrami. Hodnota týchto parametrov určuje fázový rozdiel φ medzi napätím a prúdom v obvode.
Čím menší je fázový rozdiel medzi napätím a prúdom v obvode, tým väčší je užitočný, alebo tiež činný výkon striedavého prúdu. Tento výkon zodpovedá tej časti elektrickej energie dodanej zdrojom, ktorá sa v obvode za jednotku času premení na teplo alebo na užitočnú prácu. Činný výkon vypočítame podľa vzťahu P = U * I * cos φ, U,I sú efektívne hodnoty napätia a prúdu, cos φ nazývame účinník. Účinník určuje účinnosť prenosu energie zo zdroja striedavého prúdu do spotrebiča. V obvode striedavého prúdu s rezistorom je fázový posun medzi napätím a prúdom φ = 0°, účinník cos φ = 1, ide o 100% prenos energie medzi zdrojom a spotrebičom. Ak je v obvode aj iný prvok, je fázový posun medzi napätím a prúdom φ > 0°, účinník cos φ < 1, účinnosť prenosu energie medzi zdrojom a spotrebičom je menšia ako 100%.
Pri elektrických strojoch sa uvádza zdanlivý výkon Ps = U * I. Jednotkou je voltampér.