Võimsuse tasakaal elektriahelas
Vastavalt Joule-Lenzi seadus töö alalisvooluga takistuses,
Kui vaadeldavasse harusse on takisti asemel kaasatud mõni muu elektromagnetilise energia muundur mehaaniliseks või keemiliseks või muuks energiavormiks (elektrimootor, laadimisaku vms), saab voolu poolt aja t tehtud töö arvutada juhul, kui muunduri pinge on teada.
Sel juhul on Joule-Lenzi valem erinev:
Alalisvoolu korral saadakse vooluahela takistusega r osale antav võimsus avaldisega:
kus I, U ja r säilitavad sama tähenduse nagu Joule-Lenzi valemis.
Kogu välisahelas tarbitav võimsus ja generaatori poolt antav võimsus on samad. Generaatori poolt arendatav võimsus on alati suurem kui see, mille generaator annab välisele vooluringile, sest osa võimsusest kulub generaatori enda sees tekkivate kadude katmiseks.
Võimsuse tasakaalu avaldise ühe suletud ahela jaoks, mis sisaldab generaatorit emf E ja sisetakistusega ri ning takistuse r takistit, saab saada Kirchhoffi võrrandist.
Selle vooluringi jaoks
Kui selle võrrandi mõlemad pooled korrutatakse voolutugevusega vooluringis, siis saadud võrrand esindab selle vooluahela võimsustasakaalu
Generaatori arendatav võimsus võrdub generaatori sees kaotatud ja välisele vooluringile antud võimsuse summaga. P0 = EI on generaatori poolt arendatud võimsus, Pe = UI = I2r on võimsus, mille generaator annab välisele vooluringile ja Pi — I2ri on generaatori enda sees kaotatud võimsus.
Kahe otsaga klemmi I läbiva voolu ja kahe otsaga klemmi U pinge samade positiivsete suundade valimisel peab kahe klemmi ehk toote kasutajaliidese tarbitav võimsus olema positiivne. Kui samal ajal selgub, et toote kasutajaliides on negatiivne, tähendab see, et kahe klemmiga seade ei tarbi elektromagnetenergiat, vaid vastupidi, see on elektromagnetilise energia generaator ja annab selle energia elektriahel.
Kui elektriahelas kiirgavad mitmed kahe klemmiga seadmed ahelasse elektromagnetenergiat, siis teised neelavad seda energiat. Alalisvooluahelas ei saa tekkida elektromagnetilise energia kogunemist. Seetõttu peab passiivsetes kahe terminali võrkudes tarbitava võimsuse ja generaatorite sees kaotsiläinud võimsuse summa olema võrdne kõigi generaatorite poolt välja töötatud võimsuste algebralise summaga, s.t. kõigi vooluringis töötavate generaatorite toodete EkIk summa:
kus n — ahela harude arv.
Ühe generaatorit sisaldava lihtsa vooluahela jaoks saadud tasakaaluvõrrandi saab ümber kirjutada, väljendades välisahelas tarbitud võimsust generaatori väljendatud võimsusena ja generaatori sees kaotatud võimsusena:
