Power, Electric Power   전력, 일률, 파워, 동력

(2024-06-01)

에너지 시간율, Watt, 와트, 마력, 전력 레벨, 전력 에너지 차이, 전력 에너지 비교


1. 전력 또는 에너지율 또는 일률 (Power) 이란?에너지 및 전력의 비교
     - `에너지`가 `시간`과 관련된 개념으로, `에너지`의 이동,흐름,전달,입출력 등이, `전력`인 셈

  ㅇ 전력의 관점별 의미
     - 에너지 관점의 전력
        . 에너지가 생성,전달,소비되는 시간율 (시간 변화율)
           .. 단위시간당 생성,전달,소비되는 에너지의 양  =  에너지 변동 시간율  =  전력

     -  관점의 전력
        . 이 행해지는 시간율  
           .. 단위 시간당 행한   =  일률  =  {# dW/dt #}  =  전력

     * 한편, 에너지,,은 동질적인 용어이나 그 차이는,  ☞ 일과 열, 일 에너지 정리 참조  


2. 전력의 단위 

  ㅇ [물리학/전기전자공학 등]  (표준 단위)
     - 와트 [W (Watt)]  =  초당 일 또는 에너지 량  [Joule/sec]
        . 1 [W] = 1 [J/s] = 1 [VA (Volt Ampere)] = 1 [N m / s] = 1 [㎏ m2/s3]

  ㅇ [기계공학]  (기계적인 동력 단위)
     - 와트 [W,Watt] 로 표준화 하기 이전에, 
     - 과거에는, 마력 (프랑스 마력 [PS], 영국 마력[HP]) 등을 사용
        . 1 [PS] ≒ 75 [kg m2/s3] ≒ 750 [W]
        . 1 [HP] ≒ 0.746 [kW]

  ※ James Watt (1736~1819) : 영국 기계기술자 
     - 증기기관에 대한 발명 특허, 마력의 단위에 의한 동력의 측정 등
     - 그의 이름이 전력 단위(W,와트)에 사용됨


3. [기계공학]  기계에너지시간 변화율 

  ㅇ 동력 (動力), 공률 (工率), 일률 (일率)
     - 기계단위 시간에 한 일의 량 
        . 기계이 작동하여 운동하는 물체의 동력

  ㅇ (표현량)
     - `속도의 곱`으로 표현된 스칼라 량

  ㅇ (구분)
     - (병진운동) 동력 =  x 속도     =  {# \mathbf{F} \cdot \mathbf{v} #}
     - (회전운동) 동력 = 토크 x 각속도 =  {# T ω #}
        . ω : 회전 각속도 [rad/sec], T : 전동기 등의 토크 [N m]

     * 만일, 같은 동력일 경우에, 
        . 속도가 클수록 (하중) 또는 토크가 작아짐

  ㅇ (관련)
     - `기계 동력`은, 주로 동력 발생 및 전달 장치(전동기,자동차 변속기,감속기 등)와 관련됨
     - `병진 ` 및 `회전 힘의 모멘트`는, 일에 따른 의 전달과 관계됨


4. [전기공학]  전기에너지시간 변화율 (전기에너지의 공급)

  ※ [참고] ☞ 전력 구분 참조

  ㅇ 순시 전력  [Watt]
     - 시간 관점의 전력
        . 例) 시간에 따라 변하는 전류전압의 곱 : P(t) = I(t) x V(t)  [Watt]

  ㅇ 평균 전력 (= 유효 전력)  [Watt]
     - 부하에 실제 에너지를 전달하는 평균 관점의 전력 
     * (공학적으로 가장 유용한 개념)

  ㅇ 복소 전력
     - 복소수 표현을 갖는 전력 (전압,전류위상차까지도 고려)
        . 복소 전력 표현 =>  S = P유효 + jQ무효 
        . [참고용어] ☞ 무효전력 [VAR], 피상전력 [VA], 역률 등 참조

  ㅇ 평균 소비전력  [Watt]
     - 전기에너지의 소비량 관점으로, 시간평균전기에너지 소비율 


5. [전자공학/통신]  전자기파 파동에너지시간변화율 (신호 송출/전달에 필요한 전력)신호 전력 : 신호에 포함된 관점의 전력
     - 신호시간평균화한 전력

  ㅇ 반송파 전력 : 높은 주파수반송파 관점의 전력
     - [참고용어] ☞ 반송파전력, 첨두포락선전력 등 참조

  ※ 전력 밀도 : 공간 또는 주파수에 대한 밀도 관점
     - 공간을 통한 에너지 이동률   ☞ 포인팅전력밀도 [W/㎡], 방사전력 [W] 참조
        . 이때 전력밀도의 수신은, 면적 고려 필요  ☞ 개구, 실효개구면적, 프리스 공식 참조
     - 신호 전력주파수별 분포율  ☞ 전력스펙트럼밀도 [Watt/Hz] 참조


6. [전자공학/통신]  초고주파 전력의 측정

  ㅇ 왜, 초고주파 장치 등에서 전압이나 전류 대신에 주로 전력으로 측정하고 표기하는가?
     - 주파수가 높아짐에 따라, 전압이나 전류는 위치에 따라 변하고,
     - 또한, 파(波)를 가두어 전파하는 도파관에서는 전류,전압물리적 의미가 없게됨
     - 그러나, 전력은 위치에 별로 영향을 안받으며, 특정 주파수대역에 맞추기 쉽고,
       편리하고 정확하게 측정하거나 다룰 수 있기 때문
   
  ㅇ 결국, 초고주파 이상에서의 신호 세기는 주로 전력 측정으로써 구해짐
     - ☞ RF 전력계, 공중선 전력 등 참조


7. [참고사항]

  ㅇ 전력의 이득,손실의 개념은,  ☞ 손실(Loss)/이득(Gain) 참조

  ㅇ 전력의 효율성 관점은,  ☞ 전력 효율 참조

  ㅇ 전력 레벨(Power Level)의 표현은, 
     - 절대레벨(dBm, dBw, dBμ), 상대레벨(dB)로 표현 가능

  ㅇ 전력의 밀도 관점의 표현은,  ☞ 전력 밀도 참조

전력
   1. 전력   2. 전력 종류   3. 순간 전력   4. 복소 전력   5. 유효전력/무효전력/피상전력/역률   6. 평균 전력   7. 전력 밀도   8. 첨두 전력   9. 전력 측정  


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