Energi och effekt är nära besläktade men är inte samma fysiska storhet. Energi är förmågan att åstadkomma en förändring, kraft är hastigheten med vilken energi förflyttas, eller används.
Energi
huvudartikel
Energi är förmågan att skapa en förändring, till exempel att skapa rörelse. Uppgifter (som att lyfta en låda) kräver en viss mängd energi för att slutföra dem. Ett batteri rymmer en viss mängd energi; detsamma gäller en viss mängd bränsle, till exempel mat.
Basenheten för energi är joule. Det innebär att en uppgift, som att lyfta en låda i figur 1, kräver ett visst antal joule oavsett hur snabbt lådan lyfts.
Effekt
huvudartikel
Effekt är hur snabbt energi används eller överförs – effekt är energimängden dividerad med den tid det tog att använda energin. Dess enhet är watt, vilket är en joule per sekund av använd energi. En cirkelsåg drar en viss mängd ström för att köras, och hur snabbt strömmen dras från ett batteri avgör hur länge dess lagrade energi räcker.
- P är den genomsnittliga uteffekten, mätt i watt (W)
- ΔEsys är systemets nettoförändring av energi i joule (J) – även känt som arbete.
- Δt är varaktigheten – hur lång tid energianvändningen tar – mätt i sekunder (s)
Multiplicering av ett effektvärde och den tidsperiod under vilken det används ger en energimängd. Det är därför en kilowatt är en enhet för effekt men en kilowattimme (1 kilowatt gånger 1 timme) är en enhet för energi.
Uppgifter (som att lyfta en låda) kräver en viss mängd energi (ett visst antal joule), men ju snabbare uppgiften utförs (ju mindre Δt), desto mer effekt krävs (fler watt).
Motorer vs. bensintankar
En bils motor avgör hur mycket kraft den kan utöva (detta är en mekanisk kraft som ofta anges i hästkrafter, i motsats till den termiska kraften som är hur snabbt den förbränner bensin), medan mängden bensin i bensintanken avgör hur mycket energi motorn har till sitt förfogande. Ju större mängd bensin, desto längre kan motorn köras utan att ta slut på energi. Ju mer kraft motorn använder (t.ex. vid snabb körning eller när motorn vrids på varv för att accelerera snabbt), desto kortare tid räcker den kemiska energi som finns tillgänglig i bensinen. Här finns en sida om knep för att förbättra bränsleekonomin.
Kondensatorer vs. batterier
Kondensatorer har ofta lite energi som kan laddas ur ganska snabbt. Denna korta tid innebär att de kan ha en ganska hög effekt, även med en liten mängd lagrad energi (detta är till exempel användbart med kamerablixtar). Batterier, å andra sidan, innehåller mycket mer energi än en kondensator men laddar ut den energin mycket långsammare, vilket innebär att de har en lägre effekt.
En analogi med vattenbehållare
Figur 2 visar en mugg med en liten mängd vatten som hälls upp snabbt och en kanna med en större mängd vatten som hälls upp långsammare. Muggen levererar mer vatten på en given tid, men den totala mängden vatten som levereras blir mindre än i kannan. Analogin är att muggen har högre effekt, men lägre energi. Kannan avger mindre mängder vätska under en längre tidsperiod. Analogin fortsätter med att kannan har mindre effekt men mer energi. Muggen släpper ut all sin vattenmängd (energi) mycket snabbt. Omvänt håller kannan kvar mycket mer vatten (energi), även om den inte förlorar det snabbt.