הספק · אנרגיה · ניצולת

אנרגיה היא היכולת לבצע עבודה. כאשר ממירים אנרגיה מצורה לצורה — למשל מאנרגיה חשמלית לתנועה מכנית במנוע — מתבצעת עבודה. יחידת העבודה והאנרגיה היא ג'אול (J).

הספק הוא קצב ביצוע העבודה — כמה אנרגיה מומרת בכל שנייה. יחידתו ואט (W), כאשר 1W = 1J/s. ככל שההספק גדול יותר, אותה עבודה מתבצעת מהר יותר.

במעגל חשמלי ההספק שווה למכפלת המתח בזרם. בעזרת חוק אוהם (V=I·R) אפשר לכתוב אותו בשלוש צורות שוות ערך — כולן נותנות את אותה תוצאה.

מכשיר אמיתי אינו ממיר את כל אנרגיית הכניסה לאנרגיה שימושית — חלק מתבזבז כחום. הניצולת η היא היחס בין ההספק המנוצל להספק הכניסה, ותמיד η < 100%.

ההספק גדל באופן ישר עם המתח ועם הזרם: הכפלת המתח (בזרם קבוע) מכפילה את ההספק, וכך גם הכפלת הזרם. לכן אותו הספק אפשר לספק בשתי דרכים — מתח גבוה וזרם נמוך, או מתח נמוך וזרם גבוה.

בהתנגדות קבועה ההספק תלוי בריבוע הזרם (P=I²R): הכפלת הזרם מגדילה את ההספק פי ארבעה. במתח קבוע ההספק הפוך להתנגדות (P=V²R) — ככל שההתנגדות קטנה יותר, הזרם וההספק גדלים.

מכשיר אמיתי אינו ממיר את כל אנרגיית הכניסה לתפוקה שימושית. ההפרש — ההפסדים — מתבזבז ברובו כחום. ככל שהניצולת נמוכה יותר, ההפסדים גדולים יותר.

עיקר ההפסד במוליכים ובסלילים נובע מחימום ג'אול: ההפסד גדל עם ריבוע הזרם. מכאן שכדי להעביר הספק ביעילות עדיף מתח גבוה וזרם נמוך — לכן רשת החשמל מעבירה במתח גבוה. סוגי הפסדים: נחושת (I²R), ברזל/גרעין, וחיכוך.