Bilans mocy w obwodzie elektrycznym
Według Prawo Joule'a-Lenza praca wykonana przez prąd stały w oporze,
Jeżeli w rozważanej gałęzi zamiast rezystora znajduje się inny konwerter energii elektromagnetycznej na energię mechaniczną, chemiczną lub inną (silnik elektryczny, ładowanie baterii itp.), to pracę wykonaną przez prąd w czasie t można obliczyć ze wzoru przypadku, gdy znane jest napięcie przetwornicy.
W tym przypadku wzór Joule'a-Lenza przyjmuje inną postać:
Przy prądzie stałym moc dostarczana do odcinka obwodu o rezystancji r wyraża się wzorem:
gdzie I, U i r zachowują to samo znaczenie, co we wzorze Joule'a-Lenza.
Moc pobierana w całym obwodzie zewnętrznym i moc dostarczana przez generator są takie same. Moc wytwarzana przez generator jest zawsze większa niż ta, którą generator oddaje do obwodu zewnętrznego, ponieważ część mocy jest zużywana na pokrycie strat wewnątrz samego generatora.
Wyrażenie bilansu mocy dla pojedynczej pętli zamkniętej zawierającej generator o SEM E i rezystancji wewnętrznej ri oraz rezystor o rezystancji r można otrzymać z równania Kirchhoffa.
Dla tego obwodu
Jeśli obie strony tego równania zostaną pomnożone przez prąd w obwodzie, otrzymane równanie będzie reprezentować bilans mocy w tym obwodzie
Moc wytwarzana przez generator jest równa sumie mocy traconej wewnątrz generatora i przekazywanej do obwodu zewnętrznego. P0 = EI to moc wytwarzana przez generator, Pe = UI = I2r to moc, którą generator przekazuje do obwodu zewnętrznego, a Pi — I2ri to moc tracona wewnątrz samego generatora.
Wybierając te same dodatnie kierunki prądu płynącego przez dwustronny zacisk I i napięcie dwustronnego zacisku U, moc pobierana przez dwa zaciski, czyli interfejs użytkownika produktu, musi być dodatnia. Jeśli jednocześnie okaże się, że interfejs użytkownika produktu jest ujemny, będzie to oznaczać, że urządzenie z dwoma terminalami nie pobiera energii elektromagnetycznej, a wręcz przeciwnie, jest generatorem energii elektromagnetycznej i przekazuje tę energię do obwód elektryczny.
Jeśli w obwodzie elektrycznym pewna liczba urządzeń z dwoma zaciskami emituje energię elektromagnetyczną do obwodu, pozostałe pochłaniają tę energię. W obwodzie prądu stałego nie może wystąpić akumulacja energii elektromagnetycznej. Dlatego suma mocy pobieranej w pasywnych sieciach dwuzaciskowych i mocy traconej wewnątrz generatorów musi być równa sumie algebraicznej mocy rozwijanych przez wszystkie generatory, tj. suma iloczynów EkIk wszystkich prądnic pracujących w obwodzie:
gdzie n — liczba gałęzi w łańcuchu.
Równanie bilansowe otrzymane dla prostego obwodu zawierającego jeden generator można przepisać, wyrażając moc pobieraną w obwodzie zewnętrznym jako moc wyrażoną przez generator i moc traconą wewnątrz generatora:
