Güç (elektrik)

Elektriksel güç, elektrik enerjisinde elektrik devresi tarafından taşınan güç olarak tanımlanır. Gücün SI birimi watt'tır. Elektrikli cihazların birim zamanda harcadığı enerji miktarı olarak da bilinir. 1 saniyede 1 joule enerji harcayan elektrikli alet 1 watt gücündedir.Bir devrede elektrik akımı aktığında, mekaniksel veya termodinamik iş enerjiye dönüştürülebilir. Aygıtlar elektrik enerjisini, ısı, ışık (ampuller), devinim (hareket) (elektrik motorları), ses (hoparlör) veya kimyasal dönüşümler gibi birçok kullanışlı biçime dönüştürür. Elektrik, kimyasal olarak pillere depolanabilir.Elektrik gücü, mekanik güçte olduğu gibi elektriksel denklemlerde P harfi ile gösterilir. Watt miktarı halk dilinde wattaki elektrik gücü olarak bilinir.Dirençli (omik veya lineer) yüklerden dolayı Joule Yasası, harcanan gücün alternatif ifadesini üretmek için Ohm Kanunu (I = V/R) ile birleştirilebilir:Alternatif akım devrelerinde bobin ve kapasitans gibi enerji depolayan elemanlar, enerji akışının yönüne ters, periyodik sonuç verebilirler. AC (Alternatif akım) dalga formunun tam bir çevrimindeki ortalama güç akışı, aktif güç (gerçek güç) olarak güç yönünde net enerji taşınmasına neden olur. Depolanan enerjiden dolayı güç akışının bu kısmı her bir çevrimde kaynağa geri döner. Bu durum reaktif güç olarak bilinir.Aktif güç, reaktif güç ve görünür güç arasındaki ilişki vektörel olarak miktarlandırılarak aktif gücü yatay, reaktif gücü de dikey vektörle göstererek ifade edilebilir. Görünür güç vektörü, aktif ve reaktif güç vektörlerinin bağlantı biçimi olan üçgenin hipotenüsüdür. Bu ifade genelde güç üçgeni olarak adlandırılır. Pisagor teoremi kullanılarak aktif, reaktif ve görünür güç arasındaki ilişki şu şekildedir:Eğer aktif ve reaktif güç arasındaki açı biliniyor ve akım ile gerilimin her ikisi de sinüzoidal ise, doğrudan görünür güç hesaplanabilir:Aktif gücün görünür güce oranı (bölümü) güç faktörü olarak bilinir ve daima 0 ile 1 arasında bir sayıdır.Yukarıdaki aktif güç ve güç üçgeni teoremi sadece hem akımın, hem de gerilimin tam bir sinüzoidal olduğunda geçerlidir. Bu yüzden akımın normal olarak bozuk olduğu alçak gerilim iletim uygulamalarında çok az kullanılır.Elektriksel güç, elektriksel ve manyetik alanların her ikisinin olduğu durumlarda akar ve aynı yerde dalgalanır. Bunu en basit örneği, önceki bölümdeki elektrik devresinde gösterilmiştir. Yine de genel durumda, basit  eşitliği daha karmaşık hesaplamalarda kullanılmalıdır. Belli bir alan üzerindeki elektrik ve manyetik alan vektörlerinin  vektörel çarpımının integralidir:Bir devrede bir elemanın anlık gücünü belli bir  anında uçları arasındaki gerilim ve o anda üzerinden geçen akımın çarpımıyla elde edebiliriz. Gerilimi , akımı da  birimlerinden alırsak, anlık gücün birimini  olarak buluruz. Anlık gücün genel ifadesini aşağıdaki gibi yazabiliriz.Gerilim ve akımın anlık değerlerini bildiğimize göre ifademizi açıp genişletebiliriz. Gerilim fazörünün açı değeri , akım fazörünün açı değeri ise  kabul edilecektir. Akımı referans olarak alıp, akım fazına  dersek gerilim fazı  olur. Bu genel bir yaklaşımdır. Bulduğumuz anlık güç ifadesini hem kapasitif, hem endüktif hem de resistif yükler için kullanabiliriz. Elimizde olması gereken bilgi faz farkının değeridir. Hesaplamamıza başlayalım...Yukarıdaki ifadede bulunan  çarpımını  çarpımına benzetip trigonometrik dönüşüm yaparsak aşağıdaki formülasyonu elde ederiz.Anlık güç formülasyonunda bulunan  ifadesini  trigonometrik dönüşümüne göre açarsak, anlık gücün aşağıdaki ifadesini elde ederiz.Son çıkan anlık güç ifadesinde bir şey dikkatimizi çekmektedir. Bu da  faz farkının  ve  fonksiyonlarının içinde gelmesidir. Bundan sonra içinde  bulunan ifade Aktif Güç (P),  olan ifade Reaktif Güç (Q) olarak tanımlanacaktır. Bu tanımdan sonra formülasyonu basitleştirirsek anlık güç aşağıdaki şekle dönüşür.