Teho

Fysiikassa teho (tunnus P) on tehdyn työn tai käytetyn energian määrä aikayksikössä. Tehon SI-yksikkö on watti (W), joka vastaa joulen energiamäärää sekunnissa.

Mekaaninen teho

Teho mekaaniselle työlle määritellään seuraavasti:

$P = \frac{dW}{dt},$ missä

• P = teho
• W = mekaaninen työ
• t = aika

Määritelmää sovelletaan usein seuraavasti:

$P = \frac{d(\int_{A}^{B}F\,ds)}{dt} = \int_{A}^{B}F\,dv = F \cdot v.$

Mekaaninen teho voidaan siis lausua kappaleeseen vaikuttavan voiman ja sen saaman nopeuden tulona.

Pyörivän akselin tapaus:

$P = \frac{F ds}{dt} = \frac{(T/r) r d\theta}{dt} = \frac{T d\theta}{dt} = T \cdot \omega,$

missä $T = F \cdot r$ on akselin välittämä vääntömomentti, $\theta$ on akselin kiertokulma, $\omega$ on akselin kulmanopeus (yksikkö rad/s).

Sähköteho

Sähköinen teho lasketaan virran voimakkuuden I ja jännitteen U tulona:

$\ P = U I.$

Ohmin lain avulla tämä voidaan kirjoittaa myös muotoihin

$P=\frac{U^2}{R}=RI^2,$

missä R on sen sen virtapiirin resistanssi (vastus), jonka ylitse jännite U vaikuttaa tai jonka läpi virta I kulkee.

Vaihtoehtoisesti teho saadaan sähköisessäkin järjestelmässä energian E kulutuksena (tai tuottona) aikaa t kohti:

$\ P = E / t.$

Vaihtovirtapiirissä jännitteen ja virran välillä voi vallita vaihe-ero. Siksi vaihtosähkön tapauksessa teho jaetaan pätötehoon, loistehoon ja näennäistehoon. Vain pätöteholle käytetään yksikkönä wattia, loisteholle sen sijaan varia ja näennäisteholle volttiampeeria. Teho voidaan ilmaista kompleksiluvulla $S = UI^*$, missä $I^*$on virran kompleksikonjugaatti. Tällöin kompleksiluvun S reaaliosa ilmaisee pätötehon ja imaginaariosa loistehon.

Esimerkki

Yksittäisen komponentin aiheuttama tehohäviö virtapiirissä voidaan laskea yllä olevilla tiedoilla. Lasketaan esimerkiksi diodin aiheuttama tehohäviö kaavalla P = UI. Jos diodin ylin vaikuttava jännite on 0,6 V ja diodin läpi kulkeva virta on 0,006 A, niin diodin tehohäviö on P = U · I = 0,6 V · 0,006 A = 0,0036 W = 3,6 mW.

Hydraulinen teho

Hydraulinen teho saadaan laskettua tilavuusvirran Q [m³/s] ja paine-eron p [Pa] tulona:

P = Q·p.