9. Výkon a teplo
Napětí je energie na jednotku náboje, proud je náboj za sekundu. Vynásobením vyjde energie za sekundu, tedy výkon:
Výkon je ve wattech [W]. Všechny tři tvary říkají totéž; použije se ten, ke kterému máš čísla.
Kam se energie ztratí
V rezistoru se všechna spotřebovaná energie mění na teplo. To není porucha, to je jeho jediná funkce — omezit proud a přebytek zahodit. Proto se u lineárního stabilizátoru napětí 12 V → 5 V při 1 A ztrácí 7 W v teple: rozdíl 7 V krát 1 A. Spínaný zdroj je efektivnější právě proto, že energii nezahazuje, ale přepíná.
Volba rezistoru: druhé číslo v katalogu
Rezistor má kromě odporu i zatížitelnost. Postup je vždycky stejný:
- Spočítej P = R·I² (nebo U²/R) v nejhorším provozním stavu, ne v běžném.
- Vyber součástku alespoň na dvojnásobek. 1/4 W rezistor v obvodu, kde topí 0,2 W, je formálně v pořádku a prakticky horký.
- Nezapomeň, že katalogová zatížitelnost platí při 70 °C okolí a volném vzduchu. V uzavřené krabičce se snižuje.
Červená LED (úbytek 2,0 V, provozní proud 20 mA) na 9 V zdroji.
Napětí na rezistoru: 9 − 2,0 = 7,0 V
Odpor: R = 7,0 / 0,020 = 350 Ω → nejbližší z řady E12: 390 Ω
Skutečný proud: 7,0 / 390 = 17,9 mA — v pořádku, LED to nepozná
Ztráta v rezistoru: P = 7,0 · 0,0179 = 0,125 W → 1/4 W typ stačí, 1/8 W ne.
Všimni si, že v rezistoru se ztratí víc energie než v LED (0,036 W). To je normální a je to daň za nejjednodušší možné řešení.
Energie a účet za elektřinu
Jeden joule je jeden watt po jednu sekundu. Elektroměr počítá v kilowatthodinách: 1 kWh = 1000 W po 3600 s = 3,6 MJ. Žárovka 60 W svítí 16,7 hodiny na jednu kilowatthodinu; LED žárovka 7 W svítí 143 hodin.