Che cos'è la potenza elettrica e come si calcola?

Un bollitore e un caricabatterie del telefono si attaccano alla stessa presa, ma il bollitore fa bollire l'acqua in pochi minuti, mentre il caricabatterie si scalda appena. La differenza è la potenza: quanti joule di energia un apparecchio trasferisce ogni secondo. La potenza si misura in watt (W), e 1 watt = 1 joule al secondo. Le potenze grandi si esprimono in kilowatt: 1 kW = 1000 W.

In un apparecchio elettrico la potenza dipende da due grandezze: la tensione V (la "spinta" che fa muovere la corrente, in volt) e l'intensità di corrente I (quanta carica passa ogni secondo, in ampere). La formula è:

P = V · I (potenza in watt = tensione in volt · intensità in ampere)

Perché funziona? La tensione dice quanti joule porta ogni coulomb di carica (1 V = 1 J/C). L'intensità dice quanti coulomb passano ogni secondo (1 A = 1 C/s). Moltiplicandole, i coulomb si semplificano e restano joule al secondo, cioè watt. Una presa a 230 V che fornisce 10 A trasferisce 230 · 10 = 2300 J ogni secondo: la potenza è di 2300 W (2,3 kW).

L'analogia idraulica aiuta. Pensa a un tubo dell'acqua: la tensione è come la pressione, l'intensità è come la portata (quanta acqua passa al secondo) e la potenza è il lavoro che l'acqua può fare ogni secondo, per esempio quanto velocemente farebbe girare una ruota di mulino. Più pressione o più portata, più potenza.

Con il triangolo delle formule (P in alto, V e I in basso) si trovano subito le formule inverse: I = P / V e V = P / I. Combinandola con la prima legge di Ohm (V = R · I) si ottengono altre due forme, utili quando conosci la resistenza R in ohm:

• P = R · I²: la potenza da resistenza e corrente (l'effetto Joule, il calore prodotto dalla corrente)
• P = V² / R: la potenza da tensione e resistenza

Potenza ed energia non sono la stessa cosa. La potenza è il ritmo, l'energia è il totale. Per trovare l'energia si moltiplica per il tempo:

E = P · t (joule = watt · secondi)

I fornitori di elettricità usano un'unità più grande, il kilowattora (kWh): l'energia consumata da un apparecchio da 1 kW in 1 ora. 1 kWh = 1000 W · 3600 s = 3 600 000 J (3,6 MJ). In bolletta si pagano i kWh consumati. Il contratto di casa ha invece una potenza impegnata, spesso 3 kW: è la potenza massima che puoi usare insieme senza che salti il contatore. Tutto questo si collega all'energia in generale e al funzionamento dei circuiti elettrici.

La tensione di rete è di circa 230 V in Italia, in quasi tutta Europa e in molti altri paesi, e di circa 120 V negli Stati Uniti e in Canada (vedi elettricità). Per questo lo stesso asciugacapelli da 1500 W assorbe circa 6,5 A a Roma, ma 12,5 A a New York.

Qual è la formula della potenza elettrica?#

P = V · I: la potenza in watt è uguale alla tensione in volt per l'intensità in ampere. Altre forme sono P = R · I², P = V² / R e P = E / t (energia diviso tempo).

Qual è l'unità di misura della potenza elettrica?#

Il watt (W), dal nome di James Watt. 1 W è 1 joule al secondo. Per potenze grandi si usano il kilowatt (1 kW = 1000 W) e il megawatt (1 MW = 1 000 000 W).

Qual è la formula tra watt, volt e ampere?#

Watt = volt · ampere, cioè P = V · I. Per trovare gli ampere: I = P / V. Un tostapane da 1150 W collegato a 230 V assorbe 1150 / 230 = 5 A.

Che cos'è la potenza elettrica assorbita?#

È la potenza che un apparecchio preleva dalla rete mentre funziona, ed è scritta sulla targhetta. Per una pompa di calore o un condizionatore è diversa dalla potenza termica che produce, che di solito è maggiore.

Che cos'è il wattora?#

È un'unità di energia: l'energia usata da un apparecchio da 1 W in 1 ora, cioè 3600 J. Il kilowattora (kWh) vale 1000 Wh ed è l'unità che si paga in bolletta.

Che cos'è l'effetto Joule?#

È il calore prodotto da una corrente che attraversa una resistenza, con potenza P = R · I². Così funzionano stufette, bollitori e tostapane, ed è per questo che un filo si scalda se ci passa troppa corrente.

Che cosa è più pericoloso: volt, ampere o watt?#

Il danno lo fa la corrente che attraversa il corpo, e serve una tensione abbastanza alta per spingere una corrente pericolosa. I watt sulla targhetta dicono quanta energia usa un apparecchio, non quanto è pericoloso. Ogni presa di rete è pericolosa.