7.2 : Moc średnia

W praktycznych zastosowaniach elektrycznych koncepcja zmiennej w czasie mocy chwilowej nie jest często wykorzystywana. Zamiast tego uwaga skupia się na bardziej praktycznej wielkości zwanej mocą średnią. Moc średnią wyznacza się całkując moc chwilową w określonym przedziale czasu, a następnie dzieląc ją przez ten czas.

Równanie mocy chwilowej zostało uproszczone, aby uzyskać wyrażenie w dziedzinie czasu dla mocy średniej. Warto zauważyć, że drugi człon, obejmujący funkcję cosinus, ma średnią wartość zerową w całym cyklu.

W rezultacie ostateczne wyrażenie średniej mocy jest niezależne od czasu i zależy od różnicy fazowej między napięciem i natężeniem.

Po porównaniu tego wyrażenia z wskazową reprezentacją iloczynu napięcia i natężenia staje się oczywiste, że rzeczywista część wskazu odpowiada mocy średniej.

W obwodach czysto rezystancyjnych, gdzie napięcie i prąd są w idealnej fazie, średnia moc jest dodatnia, co oznacza ciągłe zużycie energii. I odwrotnie, średnia moc spada do zera w obwodach czysto reaktywnych, charakteryzujących się przesunięciem fazowym o dziewięćdziesiąt stopni między napięciem a prądem. Zjawisko to przypisuje się cyklicznemu magazynowaniu i uwalnianiu energii, podczas którego przeciętnie energia netto nie jest zużywana.

Należy pamiętać, że chociaż moc chwilowa zmienia się w czasie, moc średnia pozostaje stała. Obliczanie mocy chwilowej wymaga napięcia i prądu w dziedzinie czasu, ale moc średnią można również wyznaczyć, gdy napięcie i prąd są reprezentowane w dziedzinie częstotliwości za pomocą fazorów.

Zrozumienie średniej mocy jest niezbędne w zastosowaniach praktycznych, ponieważ ułatwia ocenę zużycia energii i wydajności, szczególnie w obwodach zawierających różnorodne kombinacje elementów rezystancyjnych i reaktywnych.