Equilíbrio de potência em um circuito elétrico
De acordo com A lei de Joule-Lenz trabalho realizado por uma corrente contínua em uma resistência,
Se outro conversor de energia eletromagnética em mecânica ou química ou outra forma de energia (motor elétrico, carregamento de bateria, etc.) caso a tensão do conversor seja conhecida.
Nesse caso, a fórmula de Joule-Lenz assume uma forma diferente:
Em corrente contínua, a potência fornecida à seção do circuito com resistência r é dada pela expressão:
onde I, U e r mantêm o mesmo significado que na fórmula de Joule-Lenz.
A potência consumida em todo o circuito externo e a potência fornecida pelo gerador são as mesmas. A potência desenvolvida pelo gerador é sempre maior que aquela que o gerador fornece ao circuito externo, pois parte da potência é gasta para cobrir perdas dentro do próprio gerador.
Uma expressão de equilíbrio de potência para um único circuito fechado contendo um gerador com fem E e resistência interna ri e um resistor de resistência r pode ser obtido a partir da equação de Kirchhoff.
Para este circuito
Se ambos os lados desta equação forem multiplicados pela corrente no circuito, a equação resultante representará o equilíbrio de energia naquele circuito
A potência desenvolvida pelo gerador é igual à soma das potências perdidas dentro do gerador e fornecidas ao circuito externo. P0 = EI é a potência desenvolvida pelo gerador, Pe = UI = I2r é a potência que o gerador fornece ao circuito externo e Pi — I2ri é a potência perdida dentro do próprio gerador.
Ao escolher as mesmas direções positivas da corrente através do terminal duplo I e a tensão do terminal duplo U, a energia consumida pelos dois terminais, ou seja, a interface do usuário do produto, deve ser positiva. Se ao mesmo tempo a interface do usuário do produto for negativa, isso significa que o dispositivo com dois terminais não consome energia eletromagnética, mas, ao contrário, é um gerador de energia eletromagnética e fornece essa energia para circuito elétrico.
Se em um circuito elétrico vários dispositivos com dois terminais emitem energia eletromagnética para o circuito, os outros absorvem essa energia. Em um circuito de corrente contínua, não pode ocorrer acúmulo de energia eletromagnética. Portanto, a soma das potências consumidas em redes passivas de dois terminais e as potências perdidas dentro dos geradores deve ser igual à soma algébrica das potências desenvolvidas por todos os geradores, ou seja, a soma dos produtos EkIk de todos os geradores trabalhando em um circuito:
onde n — o número de ramificações na cadeia.
A equação de equilíbrio obtida para um circuito simples contendo um gerador pode ser reescrita expressando a potência consumida no circuito externo como a potência expressa pelo gerador e a potência perdida dentro do gerador:
