Elektrický výkon je důležitá fyzikální veličina, která nám dává informaci o spotřebě elektrické energie při provozu spotřebiče. Bývá uváděn na štítku s jmenovitými hodnotami zařízení.
Výkon stejnosměrného proudu závisí jen na velikosti napětí a proudu v obvodu. Platí, že:
$$ P = U \cdot I $$
Výkon v obvodu střídavého proudu je ovlivněn nejen velikostí proudu a napětí, ale také fázovým rozdílem mezi proudem a napětím. Elektrická energie se přeměňuje v teplo jen v obvodu střídavého proudu s rezistorem. Jestliže je však v obvodu připojena cívka nebo kondenzátor, tak se elektrická energie mění v případě kondenzátoru na energii elektrického pole, a v případě cívky na energii magnetického pole. Tyto přeměny však nejsou spojeny s konáním užitečné práce.
Činný výkon v obvodu střídavého proudu můžeme vyjádřit podle vzorce:
$$ P = U \cdot I \cdot cos φ $$
kde $ cos φ $ je účiník a dává informaci o tom, jaká je efektivita přenosu elektrické energie ze zdroje do spotřebiče. Hodnoty napětí a proudu jsou hodnoty efektivní.
Užitečný činný výkon střídavého proudu závisí na efektivních hodnotách napětí a proudu a na velikosti účiníku.
Pokud je účiník velmi malý, tak se jen málo dodané energie spotřebuje na konání užitečné práce, zbývající část energie se přenáší od zdroje ke spotřebiči (cívce, kondenzátoru) a zahříváním vodičů při tomto přenosu dochází k velkým ztrátám.
Při zapojení součástek do obvodů střídavého proudu mohou nastat dva krajní případy:
Napětí a proud jsou ve fázi, neexistuje zde žádný fázový posun. Účiník má v tomto případě hodnotu maximální $ (cos \, φ = 1) $. Výkon elektrického proudu je maximální a platí:
$ P = U_{ef} \cdot I_{ef} $, $ P = \frac {U_m \cdot I_m} {2} $
Napětí a proud nejsou ve fázi. Veškerá elektrická energie se přeměňuje na energii elektrického pole nebo energii magnetického pole a práce se nekoná. Výkon elektrického proudu je nulový.
$ cos φ = 0 $
$ P = 0 \, W $
Určete proud procházející spotřebičem při napětí $ 220 \, V $, je-li činný výkon $ 2,9 \, kW $ a účiník $ 0,85 $.
Pracovní list: výkon střídavého proudu