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📜  电能和电力——定义、公式、示例问题

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:36.689000             🧑  作者: Mango

电能和电力——定义、公式、示例问题

日常生活中我们身边几乎所有的电器设备上都写有等级。该额定值以瓦特表示，并直观地解释了设备将消耗的电量。交流电、冰箱等较大的设备消耗更多电力，因此具有更高的评级。由于这些评级几乎无处不在，因此研究这些数字的含义以及它们如何工作变得至关重要。让我们详细看一下电能和功率的概念。

电能

考虑具有端点 A 和 B 的导体，假设电流 I 流过导体。让我们用 V(A) 和 V(B) 来表示末端的电位。由于电流是从 A 流向 B，这意味着电位从 A 点下降到 B 点。

V = V(A) – V(B) > 0

在时间“t”中，电荷 Q 从 A 点行进到 B 点。众所周知，电势是将电荷从无穷远带到当前点所花费的能量。因此，可以修改上述方程以找到每个点的势能。假设 A 点的势能用 U(A) 表示，而 B 点的势能用 U(B) 表示。

U(A) = QV(A)

U(B) = QV(B)

让势能的变化用 U net表示

U net = 最终势能 - 初始势能

U净= U(B) – U(A)

⇒ U net = Δ QV(B) – QV(A)

⇒ U net = – Δ QV

⇒ U net = -I × V × Δ t < 0

如果导体内部的电荷自由移动，这个势能就会转化为动能，所以总能量保持不变。

ΔK = -ΔU

因此，如果电荷可以在电场的作用下在导体内自由移动，它们的速度会随着它们的移动而增加。然而，由于导体内部的电子和不同离子之间的碰撞。电荷载体由于不以加速度而是以稳定的速度移动。在碰撞过程中，能量从这些电子转移到离子上，然后离子会更加剧烈地振动，进而提高温度。因此，上面给出的推导间接计算了导体中以热量形式消散的能量。

电力

从早期课程中学习的功-能原理可知，功率是完成功的速率。在这种情况下，可以考虑当电流通过导体时以热量形式耗散的能量。在所有电器中，都会发生散热。这种散热称为功率损耗或欧姆损耗，因为这些损耗是由于导体中提供的电阻造成的。

重写前面的方程，

P = ΔW / t

P = I × V

使用欧姆定律关系 V = IR 代入上述等式中的值，

P = I × V

⇒ P = I × I × R

⇒ P = I 2 R

也可以写成，

P = I × V

⇒ P = (V/R) × V

⇒ P = V 2 /R

因此，导体中消耗的功率可以写为，

示例问题

问题1：求10V电位差和5A电流的导体中耗散的功率。

回答：

问题2：求5V电位差和2A电流的导体中耗散的功率。

回答：

问题3：电加热器接5V电位差的电池。加热器的总电阻为 50 欧姆。找出电加热器消耗的功率。

回答：

问题4：电风扇接20V电位差的电池。假设风扇的总电阻为 15 欧姆。找出电风扇耗散的功率。

回答：

问题 5： 一个电器连接到一个电池，由于它有 5A 的电流流过它。该设备的总电阻为 10 欧姆。查找设备消耗的功率。

回答：

问题 6： 一个电器连接到一个电池，由于它有 10A 的电流流过它。该设备的总电阻为 20 欧姆。查找设备消耗的功率。

回答：