電功率和電能

發(fā)布時間:2024-02-21
電功率 電功率是電路分析中常要用到的一個物理量,傳送和轉(zhuǎn)換電能的速率叫電功率,簡稱功率。用p或p表示,有 :
(1)電功率單位: 瓦特,簡稱瓦,用符號為w,1w=1va。常用單位有kw、mw。
(2)電功率性質(zhì) 當(dāng)支路電流、電壓實際方向一致時,該支路吸收功率 如圖1(a)所示;
當(dāng)支路電流、電壓實際方向相反時 ,該支路發(fā)出功率 如圖1(a)所示;
圖1 電功率性質(zhì)
(3)電功率計算 因:
所以功率即能量轉(zhuǎn)換的速率 :
如果所選電壓電流參考方向關(guān)聯(lián)如圖1(c),則所得的功率p表示支路吸收功率。即算得功率為正時吸收正功率,說明支路實際吸收功率;算得功率為負(fù)時吸收負(fù)功率,說明支路實際發(fā)出功率。
如果選擇非關(guān)聯(lián)參考方向,如圖1(d),則按(1)式所得的p表示支路發(fā)出功率,即算得的功率為正時發(fā)出正功率,說明支路實際發(fā)出功率;算得功率為負(fù)時發(fā)出負(fù)功率,說明支路實際吸收功率。
電能 由,可以求得支路在到t時間內(nèi)吸收或發(fā)出的能量。
電能單位:電能的單位是焦耳,簡稱焦,用符號j表示,它等于功率為1w的用電設(shè)備在1s內(nèi)消耗的電能。在實際應(yīng)用上還采用(千瓦時)作為電能的單位,它等于功率為1kw的用電設(shè)備在1h(3600s)內(nèi)消耗的電能,簡稱度。
能量轉(zhuǎn)換與守恒定律是自然界的基本定律之一,電路當(dāng)然也遵守這一定律。一個電路中,每一瞬間,所有元件吸收功率的代數(shù)和為零。這個結(jié)論也叫“電路的功率平衡”。
舉例:
例題1-2:
(1)在圖2(a)中,如,試求該元件的功率。
(2)在圖2(b)中,如,試求該元件的功率。
(3)在圖2(c)中,如元件發(fā)出功率6w,試求電流。
圖2例題1-2
解法1:
由參考方向關(guān)聯(lián)、非關(guān)聯(lián)判斷功率的性質(zhì)
(1)因為電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián),所以表示元件吸收功率 p=5×1=5w
因為p>0,說明元件實際吸收5w功率。
(2)因為電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián),所以表示元件發(fā)出功率p=(-5)×1=-5w
因為p<0,元件發(fā)出負(fù)功率,說明元件實際吸收5w的功率。
(3)選擇非關(guān)聯(lián)參考方向,即電流的參考方向由a到b,p=6w 則有
解法2:
由電壓、電流的實際方向,判斷功率的性質(zhì)
(1)p=5×1=5w
在所選的參考方向下,電壓、電流均大于零,電壓、電流的實際方向都與參考方向一致,即電壓、電流的實際方向相同,故元件吸收功率。
(2)p=5×1=5w
在所選的參考方向下,因為u <0,電壓的實際方向與參考方向相反,即電壓的實際方向由a到b,與電流的實際方向相同,故元件吸收功率。
(3)
已知元件發(fā)出功率,則電壓、電流實際方向相反。因為u<0,電壓的實際方向與參考方向相反,即電壓的實際方向由a到b,則電流的實際方向為b到a。
各種電氣器件(電燈、電烙鐵、電阻器)都有一定的量值限額,稱為額定值,包括額定電壓、額定電流和額定功率。
許多器件在額定電壓下才能正常、合理、可靠地工作,電壓過高時器件容易損壞,過低時則器件不能正常工作。使用電氣器件時不應(yīng)超過其額定電流或額定功率,否則時間稍長就可能因過熱而燒壞。
由于功率、電壓和電流之間有一定的關(guān)系,所以在給出額定值時,沒有必要全部給出。例如對燈泡、電烙鐵等通常只給出額定電壓和額定功率,而對于電阻器除給出電阻外,還給出額定功率。
例題導(dǎo)讀:
例題1-3.已知某實驗室有額定電壓220v、額定功率100w的白熾燈12盞,另有額定電壓220v、額定功率2kw的電爐兩臺,都在額定狀態(tài)下工作,試求:總功率、總電流和2h內(nèi)消耗的電能。
解:總功率為
總電流為
總電能為

溫馨提示:
功率性質(zhì)的判定:當(dāng)電路電壓和電流的實際方向一致時,接受正功率(或發(fā)出負(fù)功率),實際接受功率;當(dāng)電路電壓和電流的實際方向相反時,發(fā)出正功率(或接受負(fù)功率),實際發(fā)出功率。
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