Leistungsgleichgewicht in einem Stromkreis
Entsprechend Das Joule-Lenz-Gesetz Arbeit, die ein Gleichstrom in einem Widerstand verrichtet,
Wenn in den betrachteten Zweig anstelle eines Widerstands ein anderer Wandler elektromagnetischer Energie in mechanische oder chemische oder andere Energieform (Elektromotor, Ladebatterie usw.) einbezogen wird, kann die vom Strom während der Zeit t geleistete Arbeit in berechnet werden Dies ist der Fall, wenn die Wandlerspannung bekannt ist.
In diesem Fall hat die Joule-Lenz-Formel eine andere Form:
Bei Gleichstrom ergibt sich die dem Abschnitt des Stromkreises mit dem Widerstand r zugeführte Leistung durch den Ausdruck:
wobei I, U und r die gleiche Bedeutung wie in der Joule-Lenz-Formel behalten.
Die im gesamten Außenkreis aufgenommene Leistung und die vom Generator gelieferte Leistung sind gleich. Die vom Generator erzeugte Leistung ist immer größer als die, die der Generator an den externen Stromkreis abgibt, da ein Teil der Leistung zur Deckung von Verlusten im Generator selbst aufgewendet wird.
Ein Leistungsbilanzausdruck für einen einzelnen geschlossenen Regelkreis, der einen Generator mit EMK E und Innenwiderstand ri sowie einen Widerstand mit Widerstand r enthält, kann aus der Kirchhoff-Gleichung erhalten werden.
Für diese Schaltung
Wenn beide Seiten dieser Gleichung mit dem Strom im Stromkreis multipliziert werden, stellt die resultierende Gleichung die Leistungsbilanz in diesem Stromkreis dar
Die vom Generator entwickelte Leistung ist gleich der Summe der im Generator verlorenen und an den externen Stromkreis abgegebenen Leistung. P0 = EI ist die vom Generator entwickelte Leistung, Pe = UI = I2r ist die Leistung, die der Generator an den externen Stromkreis abgibt, und Pi – I2ri ist die im Generator selbst verlorene Leistung.
Bei der Wahl der gleichen positiven Richtungen des Stroms durch die Doppelklemme I und der Spannung der Doppelklemme U muss die von den beiden Klemmen, also der Benutzerschnittstelle des Produkts, verbrauchte Leistung positiv sein. Wenn sich gleichzeitig herausstellt, dass die Benutzeroberfläche des Produkts negativ ist, bedeutet dies, dass das Gerät mit zwei Anschlüssen keine elektromagnetische Energie verbraucht, sondern im Gegenteil ein Generator elektromagnetischer Energie ist und diese Energie abgibt Stromkreis.
Wenn in einem Stromkreis mehrere Geräte mit zwei Anschlüssen elektromagnetische Energie an den Stromkreis abgeben, absorbieren die anderen diese Energie. In einem Gleichstromkreis kann es zu keiner Ansammlung elektromagnetischer Energie kommen. Daher muss die Summe der in passiven Zweipolnetzen verbrauchten Leistung und der in den Generatoren verlorenen Leistung gleich der algebraischen Summe der von allen Generatoren entwickelten Leistungen sein, d. h. die Summe der Produkte EkIk aller in einem Stromkreis arbeitenden Generatoren:
wobei n die Anzahl der Zweige in der Kette ist.
Die Gleichgewichtsgleichung, die für einen einfachen Stromkreis mit einem Generator erhalten wurde, kann umgeschrieben werden, indem man die im externen Stromkreis verbrauchte Leistung als die vom Generator ausgedrückte Leistung und die im Generator verlorene Leistung ausdrückt:
