Balance de potencia en un circuito eléctrico.
De acuerdo a La ley de Joule-Lenz trabajo realizado por una corriente continua en una resistencia,
Si en la rama considerada se incluye otro convertidor de energía electromagnética en mecánica o química u otra forma de energía (motor eléctrico, batería de carga, etc.) en lugar de una resistencia, el trabajo realizado por la corriente durante el tiempo t se puede calcular en el caso que si se conoce el voltaje del convertidor.
En este caso, la fórmula de Joule-Lenz toma una forma diferente:
En corriente continua, la potencia suministrada a la sección del circuito con resistencia r viene dada por la expresión:
donde I, U y r conservan el mismo significado que en la fórmula de Joule-Lenz.
La potencia consumida en todo el circuito exterior y la potencia suministrada por el generador son iguales. La potencia que desarrolla el generador siempre es mayor que la que el generador entrega al circuito externo, ya que parte de la potencia se gasta en cubrir pérdidas dentro del propio generador.
A partir de la ecuación de Kirchhoff se puede obtener una expresión de balance de potencia para un circuito cerrado único que contiene un generador con fem E y resistencia interna ri y un resistor de resistencia r.
Para este circuito
Si ambos lados de esta ecuación se multiplican por la corriente en el circuito, entonces la ecuación resultante representará el balance de potencia en ese circuito.
La potencia desarrollada por el generador es igual a la suma de la potencia perdida dentro del generador y entregada al circuito externo. P0 = EI es la potencia desarrollada por el generador, Pe = UI = I2r es la potencia que el generador entrega al circuito externo y Pi — I2ri es la potencia perdida dentro del propio generador.
Al elegir las mismas direcciones positivas de la corriente a través del terminal de dos extremos I y el voltaje del terminal de dos extremos U, la potencia consumida por los dos terminales, es decir, la interfaz de usuario del producto, debe ser positiva. Si al mismo tiempo resulta que la interfaz de usuario del producto es negativa, esto significará que el dispositivo con dos terminales no consume energía electromagnética, sino que por el contrario, es un generador de energía electromagnética y cede esta energía a circuito eléctrico.
Si en un circuito eléctrico varios dispositivos con dos terminales emiten energía electromagnética al circuito, los demás absorben esta energía. En un circuito de corriente continua, no puede ocurrir acumulación de energía electromagnética. Por lo tanto, la suma de la potencia consumida en redes pasivas de dos terminales y la potencia perdida dentro de los generadores debe ser igual a la suma algebraica de las potencias desarrolladas por todos los generadores, es decir la suma de los productos EkIk de todos los generadores que trabajan en un circuito:
donde n — el número de ramas en la cadena.
La ecuación de equilibrio obtenida para un circuito simple que contiene un generador se puede reescribir expresando la potencia consumida en el circuito externo como la potencia expresada por el generador y la potencia perdida dentro del generador:
