1.6.2 计算电的效率——电功率
皮皮:什么叫电功率?
王老师:为了表征电流做功的快慢程度,我们引入电功率这一物理量。电流在单位时间内所做的功叫做电功率,用P表示,公式为
式中,各参数名称及符号如表1.10所示。
表1.10 计算电功率公式中各参数名称及符号
将W=IUt代入上式可得:P=IU
对于纯电阻电路,电能完全转化为热能,则电功率的公式可写成
P=IU=I2R=
图1.68可以帮助记忆电功率的三个公式。
图1.68 帮助记忆电功率的三个公式
阳阳:电功率是怎样测量的?
王老师:电功率常用功率表(瓦特表)来进行测量。几种功率表的外形如图1.69所示。
图1.69 几种功率表的外形
实例点拨1.11 利用功率公式计算功率。已知U=10V,I=2A,R=5Ω,求P=?
解: P=IU=2×10=20W
P=I2R=22×5=20W
皮皮:有人认为电阻消耗的功率与电阻的大小成正比(P=I2R),但也有人认为电阻消耗的功率与电阻成反比,哪一种看法正确?为什么?
阳阳:不可能出现这种矛盾的结论吧?我也搞不懂,问老师去!
王老师:每个公式在具体应用时,一定要注意适用条件。只有当“电流一定时”,电阻消耗的功率与电阻的大小才成正比;同样,只有当“电压一定时”,电阻消耗的功率才与电阻成反比。
为便于对功率问题的分析,同样,功率也和电压、电流一样引入参考方向。一般用“+”符号表示吸收(或消耗)功率(即P>0),用“-”符号表示发出(或提供)功率(即P<0),功率的参考方向如图1.70所示。
图1.70 功率的参考方向
在进行功率计算时,如果假设U、I参考方向关联,则电路功率P>0,说明U、I实际方向与参考方向一致,电路是吸收电功率,为负载;当电路功率P<0时,则说明U、I实际方向与参考方向相反,此部分电路发出电功率,为电源。
所以,从P的+或-可以区分器件的性质,或是电源,或是负载。
王老师:注意,当元件的电压、电流设定为非关联参考方向时,则必须用以下公式来计算。
P=-IU
王老师总结:
功率的参考方向:当电压与电流的参考方向相同时,P>0,元件吸收能量;当电压与电流的参考方向相反时,P<0,元件发出能量。
实例点拨1.12 计算图1.71中各元件的功率,并指出该元件是吸收还是发出功率。
图1.71 实例点拨1.12
解: 图1.71(a)中,电压、电流为关联参考方向,所以,P=IU=10×(-1)=-10W<0,A元件发出功率。
图1.71(b)中,电压、电流为关联参考方向,所以,P=IU=(-10)×(-1)=10W>0,B元件吸收功率。
图1.71(c)中,电压、电流为非关联参考方向,所以,P=-IU=-10×2=-20W<0,C元件发出功率。
图1.71(d)中,电压、电流为非关联参考方向,所以,P=-IU=-(-10)×2=20W>0,D元件吸收功率。