Potenza (fisica)

Elettrotecnica

La potenza esprime la velocità di trasformazione dell'energia oppure la velocità del lavoro svolto. Ed avremo quindi:

P = W / t

Dove P è la potenza, W è l'energia che il generatore trasmette alla carica Q e t è l'intervallo di tempo. Ma W è W = VIt dove V è l'unità di misura della tensione (Volt) ed I è l'unità di misura della corrente (Ampere). t è sempre l'intervallo di tempo. Inoltre, poichè VIt è uguale ad 1 Joule avremo che 1W = 1J / 1s dove 1s è la frazione di tempo t (1 secondo).

La potenza, nei regimi in corrente continua, si può calcolare con la legge di Ohm ("in un circuito elettrico la corrente è direttamente proporzionale alla tensione ed inversamente proporzionale alla resistenza" cioè I = V / R. La potenza W sarà allora uguale a VI.

Nei circuiti in corrente alternata monofase in regime sinusoidale, la potenza subisce delle ramificazioni, distinguiamo infatti:

• potenza attiva, pari al prodotto tra la tensione e la componente reale della corrente, ed è la potenza effettivamente assorbita dal circuito;
• potenza reattiva, pari al prodotto tra la tensione e la componente immaginaria della corrente, non viene assorbita dal circuito, ma viene restituita al generatore;
• potenza apparente, pari al prodotto tra il modulo della tensione ed il modulo della corrente.

I tre valori sono tra loro relazionati per mezzo del fattore di potenza (cosφ), che è il coseno dell'angolo di sfasamento tra corrente (I) e tensione (V).
La formula della potenza attiva è P = VIcosφ e si esprime in Watt (W).
La formula della potenza reattiva è Q = VIsenφ e si esprime in Volt Ampere Reattivi (VAR).
La potenza apparente è il semplice risultato di S = VI e si esprime in voltampere (VA).

Rappresentazione vettoriale

Immaginiamo di tracciare in un diagramma polare i vettori di corrente e tensione. La tensione è rappresentata da un vettore che dall'origine si dirige orizzontalmente verso destra. Poiché la tensione è presa come riferimento per lo sfasamento non ha componente immaginaria. La corrente invece viene scomposta nella componente reale, che si sovrappone per direzione e verso alla tensione, e nella parte immaginaria, che appare ruotata di 90° (parte superiore del grafico) per le componenti induttive e -90° (parte inferiore del grafico) per le componenti capacitive. La potenza attiva è il prodotto vettoriale di tensione e parte reale della corrente, per cui giace sovrapposta al vettore della tensione (P nel grafico). Il prodotto vettoriale tra tensione e parte immaginaria della corrente origina il vettore Q nel grafico, il cui verso dipende dalla natura dello sfasamento. Se in un circuito è presente sia una parte induttiva si una capacitiva si può facilmente intuire come la potenza reattiva si compensi, in quanto somma vettoriale di due vettori con uguale direzione ma verso opposto.

Dal grafico deriva che il legame tra le tre potenze può essere rappresentato anche graficamente tramite un triangolo rettangolo avente per ipotenusa il vettore della potenza apparente S e come cateti i vettori della potenza attiva P e della potenza reattiva S. Ovviamente l'angolo tra i cateti sarà un angolo di 90 gradi mentre l'angolo compreso tra P ed S sarà l'angolo φ, cioè l'angolo di sfasamento tra tensione e corrente.

Immagine mancante
Electric_power_factor.jpg
Grafico rappresentante il fattore di potenza

Unità di misura

Nel SI la potenza si misura in Watt: [Watt]=[Joule]/[Secondo]=Kg*m²*S^-2. Altre unità di misura sono:

• kW*ora=3.6*10⁶; J
• cavallo vapore=745.7W

See also: Potenza (fisica), Ampere, Carica elettrica, Circuito elettrico, Corrente alternata, Corrente continua, Corrente elettrica, Elettrotecnica, Fattore di potenza