什么是电功率?
电功率:定义
在电路中做功的速率称为电功率。换句话说,电路中每单位时间使用的能量称为电功率。
电功率:公式
由于电功率是在电路中做功的速率,因此,
$$\mathrm{电功率,P=\frac{电路中所做的功(W)}{时间(t)}}$$
考虑如下所示的电路。当电压施加到电路时,电流就会在电路中流动。因此,在电路中移动电荷(电子)时正在做功。这种每单位时间移动电荷所做的功称为电功率。
由于电压定义为对电荷所做的功,即
\mathrm{$$V=\frac{所做的功}{Q}}$$
$$\mathrm{\Rightarrow\:{所做的功},W=VQ=Vlt\:\:\:\:(\because\:Q=It)}$$
∴ 电功率,
$$\mathrm{P=\frac{所做的功(W)}{t}=\frac{VQ}{t}=\frac{Vlt}{t}=VI\:\:\:\:\:\:焦耳/秒或瓦特}$$
$$\mathrm{(\because\:V=IR\:\:或\:\:I=\frac{V}{cR})}$$
$$\mathrm{\therefore\:P=VI=I^{2}R=\frac{V^{2}}{R}\:\:\:\:...(1)}$$
公式 (1) 给出了计算电功率的三个公式,在直流电路中同样有效。
电功率单位
电路中的电功率以瓦特 (W) 为单位测量。还有一些更大的功率测量单位,如下所示 -
千瓦 (kW) = 1000 瓦特 = 103 瓦特
兆瓦 (MW) = 103 千瓦 = 106 瓦特
吉瓦 (GW) = 109 瓦特。
数值示例 (1)
一个 100 Ω 的电阻器在其两端有一个 120 V 的直流电压。计算吸收的功率。
解答 -
吸收功率,
$$\mathrm{P=\frac{V^{2}}{R}=\frac{120^{2}}{100}=144\:W}$$
数值示例 (2)
如果 10 A 的电流流过一个 250Ω 的电阻器,确定电阻器上耗散的功率。
解答 -
耗散功率,
$$\mathrm{P=I^{2}R}$$
$$\mathrm{=10^{2}\times\:250}$$
$$\mathrm{=25000\:W=25\:kW}$$
数值示例 (3)
一个电阻值为 R 的电阻器连接到 12 V 的直流电源上。耗散的电功率为 6 瓦特。确定 R 的值(以欧姆为单位)。
解答 -
$$\mathrm{电功率,P=\frac{V^{2}}{R}}$$
$$\mathrm{\Rightarrow\:R=\frac{V^{2}}{P}=\frac{12^{2}}{6}=24\:\Omega}$$