Vermogen (natuurkunde)

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
(Doorverwezen vanaf Wattage)
Naar navigatie springen Naar zoeken springen

Vermogen is een natuurkundige grootheid voor de energie (arbeid) per tijdseenheid. De SI-eenheid voor vermogen is de watt. Men leest dan ook vaak het formeel onjuiste wattage in plaats van het officieel correcte vermogen.

Een andere bekende, maar verouderde, eenheid voor vermogen is de paardenkracht. Dat is oorspronkelijk het vermogen benodigd om een massa van 75 kg omhoog te trekken met een snelheid van een meter per seconde. Dit vermogen varieert met de zwaartekrachtversnelling, en dus met de plaats op aarde. Meestal rekent men een pk als 736 watt.

Definitie van vermogen[bewerken | brontekst bewerken]

Het vermogen is gedefinieerd als de opgewekte of verbruikte hoeveelheid energie per tijdseenheid. In formulevorm:

oftewel:

waarin:

Het vermogen wordt berekend als het product van twee variabelen:

  • Een intensiteit ("druk")
  • Een extensiteit ("stroom") als gevolg van de intensiteit, met grootte intensiteit / "weerstand"

Aangezien het vermogen het product is van beide waarden, valt het op dat het evenredig is met het kwadraat van de intensiteit.

Soort vermogen Extensiteit Intensiteit
Mechanisch, translatie
Mechanisch, rotatie
Hydraulisch
Elektrisch, gelijkstroom

Mechanica[bewerken | brontekst bewerken]

In de mechanica geldt:

waarin:

  • de kracht is, in newton
  • de snelheid is, in m/s

en

waarin:

  • het koppel is, in Nm
  • de hoeksnelheid is, in rad/s

Stromingsleer[bewerken | brontekst bewerken]

In de stromingsleer geldt:

waarin:

Hydraulica[bewerken | brontekst bewerken]

In de hydraulica wordt mechanisch vermogen omgezet in hydraulisch vermogen (pomp) en andersom (motor). Het hydraulisch vermogen bedraagt:

waarin

Elektriciteitsleer[bewerken | brontekst bewerken]

1rightarrow blue.svg Zie Elektrisch vermogen voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Gelijkspanning[bewerken | brontekst bewerken]

Bij gelijkspanning is het vermogen:

waarin

Wisselspanning[bewerken | brontekst bewerken]

Bij wisselspanning onderscheidt men verschillende soorten elektrisch vermogen: het complexe vermogen, het actieve of effectieve vermogen, het reactieve vermogen en het schijnbare vermogen.

Complex vermogen[bewerken | brontekst bewerken]

Het complexe vermogen (Sc) (eenheid voltampère, VA) wordt gedefinieerd als het product van de spanning met de complex toegevoegde van de stroom:

Met de wet van Ohm kan men het vermogen uitdrukken als functie van de impedantie Z:

Verder geldt dat het complexe vermogen de vectoriele som is van het actieve vermogen P en het reactieve vermogen Q. In het complexe vlak wordt dat:

(In de elektrotechniek wordt gewoonlijk voor de imaginaire eenheid j in plaats van i gebruikt om verwarring met de stroom te voorkomen.)

Actief vermogen (werkelijk vermogen)[bewerken | brontekst bewerken]

Het actieve of effectieve vermogen (P) (eenheid watt, W) geeft het energieverbruik per tijdseenheid aan. Het effectieve vermogen is voor een sinusvormige spanning en stroom:

met hierin:

Het actieve vermogen komt overeen met het reële deel van het complexe vermogen:

Reactief vermogen (blindvermogen)[bewerken | brontekst bewerken]

Het reactieve vermogen (Q) (eenheid VAr) geeft de activiteit van de reactanties aan. Het reactieve vermogen is voor een sinusvormige spanning en stroom:

met hierin:

De stroom die gemoeid is met het blindvermogen heet ook wel blindstroom.

Het reactieve vermogen komt overeen met het imaginaire deel van het complexe vermogen:

Schijnbaar vermogen (schijnvermogen)[bewerken | brontekst bewerken]

Het schijnbare vermogen () (eenheid voltampère) geeft het energieverbruik aan als waren alle elektronische componenten weerstanden. Het schijnbare vermogen is voor een sinusvormige spanning en stroom:

met hierin:

Het schijnbare vermogen S komt overeen met de modulus van het complexe vermogen:

Zie ook[bewerken | brontekst bewerken]