在分析電路時,經(jīng)常要考察電路中的能量和功率的分布和轉(zhuǎn)移。因此,除了前面介紹的電壓、電流、電荷和磁通4個變量外,能量和功率也是電路分析中的兩個重要變量。功率定義為能量的變化率。能量用w 表示,基本單位為焦耳(j),功率用p 表示,基本單位為瓦特(w)。功率與能量的關(guān)系如下所示。
電路所吸收的功率可以用電壓和電流變量來表示。如圖所示電路中,選定電壓 u和電流i為關(guān)聯(lián)參考方向。在單位時間dt內(nèi),若有正電荷 dq 從 a 點(diǎn)移動到 b 點(diǎn),則電路所吸收的能量為
dw = udq
因此,該電路吸收的功率為 p=dw/dt = u(dq/dt)=ui
即 p = ui
注意,若參考電壓與電流方向不關(guān)聯(lián),如上圖電壓 u 與電流i1,則電路吸收的功率應(yīng)寫成
p = - ui1
此外,用電壓和電流的乘積定義的功率實(shí)際上是對功率傳遞方向的假定方向,當(dāng)計(jì)算出p>0, 則電路實(shí)際吸收功率;若p<0,則電路實(shí)際為放出功率。通常在不特別指明時,功率均按吸收來計(jì)算。
例1 求下圖所示各元件上所標(biāo)的未知量。
解 元件a吸收的功率 pa=3×2=6(w)
元件b吸收的功率 pb= - u×1,因此 u=-pb=-4(v)
元件c放出的功率 pc=-5×2=-10(w) 實(shí)際為吸收10w。
例2 試用變量 u ,i 和 i1 表示下圖中元件 a 和元件 b 吸收的功率。
解 元件a吸收功率 p = -ui = ui1
元件b吸收功率 p = ui = -ui1