Redigerer Elektrisk spenning (avsnitt)

===Energi og effekt i en krets===

[[Fil:Electric load animation 2.gif|mini|upright=0.6|Animasjon som viser en elektrisk last (belastning).]]
[[Fil:Electric power source animation 2.gif|mini|upright=0.6|Animasjon som viser en elektrisk kilde.]]

Som nevnt tidligere blir det omsatt energi i elektriske kretser, for eksempel ved at det går energi inn i en krets der en spenningskilde driver en strøm og ved at resistans omformer elektrisk energi til varme. I den øverste animasjonen til høyre går det en strøm av ladninger gjennom et kretselement der den øverste terminalen har positivt potensial (merket +) og den nederste (merket -). Strømmen går inn ved plussterminalen, dermed sier en at en ladning ''q'' som går gjennom elementet får redusert sin potensielle energi. Når dette skjer får heller ikke ladningen tilført kinetisk energi fordi strømmen av ladninger inn og ut av elementet må være like stor. Det skjer altså en overføring av elektrisk energi inn til elementet, som omdannes til en annen energiform og forlater den elektriske kretsen. Animasjonene illustrere dette som piler ut fra den.<ref name=YL863>[[#YL|Young og Freedman (2008), s. 863]]</ref>

Gis den øverste terminalen navnet ''a'' og den nederste ''b'' for å følge den konvensjonen som er brukt til nå, vil ''U<sub>ab</sub> = U<sub>b</sub> - U<sub>a</sub>'' være et positivt tall. Energitapet er gitt av ''qU<sub>ab</sub>'' som representerer elektrisk energi inn til elementet som omskapes til for eksempel varme, lys, eller mekanisk arbeid. Animasjonene nedenfor til høyre viser et motsatt tilfelle der ''U<sub>ab</sub>'' er positiv, men der strømmen går ut ved den positive terminalen. Da omformes energi som går ut av elementet, og det oppfører seg som en spenningskilde. Produktet av ladning og spenning må dermed være negativt, altså ''-qU<sub>ab</sub>''.<ref name=YL863/>

Den definisjonen som er brukt her for energiretning kalles for ''motorisk referanseretning''. Med denne definisjonen forårsaker strøm (ladninger) som går inn ved den positive terminalen at det utføres arbeid i komponenten. Altså at uttrykket ''qU<sub>ab</sub>'' er positivt. Omvendt vil strøm som flyter fra negativ til positiv terminal bety at arbeid tilføres komponenten. Altså fås negativt fortegn for produktet ladning og spenning.<ref name=YL863/>

I sammenheng med elektriske kretser er en interessert i hvor mye arbeid som omsettes innenfor en gitt tid, altså hastigheten av energiomsetningen. Om strømmen ''I'' går gjennom et element så vil ladningen som går gjennom i et lite tidsintervall ''dt'' være ''dQ = I dt'', dette i henhold til definisjonen av strømstyrke. Endringen av potensiell energi, altså arbeidet som utføres, for denne mengden av ladning kan videre uttrykkes: ''U<sub>ab</sub> dQ =U<sub>ab</sub> I dt''. Divideres uttrykket på begge sider med ''dt'' fås effektutviklingen:<ref name=YL863/>

:<math> P = {dW_{ab} \over dt} = U_{ab}I </math>

Denne enkle formelen sier altså at effekt er produktet av spenning over terminalene til et kretselement og strømmen gjennom den. Av grunndefinisjonene er spenning én joule per coulomb og strøm er én coulomb per sekund. Dermed kan en det vises at enheten for elektrisk effekt ''P'' er ''( 1 J/C)(1 C/s) = 1 J/s = 1 W'', altså at produktet av strøm og spenning er Watt.<ref name=YL864>[[#YL|Young og Freedman (2008), s. 864]]</ref>

Formelen for effekt kan skapes om ved å sette inn for Ohms lov for henholdsvis strøm og spenning, da fås tre forskjellige måter å uttrykke elektrisk effekt på:

:<math> P = U_{ab}I = I^2 R = {U_{ab}^2 \over R}</math>