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1.2.3 功率

單位時間內(nèi)電路元件吸收或者提供的能量稱為功率,用p表示,數(shù)學(xué)表達(dá)式為

功率p的國際單位制單位為瓦特(W)。

由于能量不易測量,因此將式(1-4)改寫為

將式(1-1)和式(1-2)代入式(1-5),得

p=ui (1-6)

式(1-6)為常用的功率計(jì)算公式。在直流電壓和直流電流下,功率不隨時間變化,常用P表示,即

P=UI

當(dāng)正電荷在電場力作用下從元件的高電位端移動到低電位端時,電場力做功,電荷失去電能,元件吸收電能。因此有如下結(jié)論。

(1)關(guān)聯(lián)參考方向下,p=ui表示元件吸收的功率,如果計(jì)算值為正,表示該元件實(shí)際吸收功率,該元件在電路中作為負(fù)載使用;如果計(jì)算值為負(fù),表示該元件實(shí)際發(fā)出功率,該元件在電路中作為電源使用。

(2)非關(guān)聯(lián)參考方向下,p=ui表示元件提供的功率,用此公式計(jì)算元件功率時,所得結(jié)論與結(jié)論(1)相反。

(3)非關(guān)聯(lián)參考方向下,可以通過在功率計(jì)算公式中加負(fù)號以抵消非關(guān)聯(lián)帶來的影響,即p=?ui,用此公式計(jì)算元件功率時,所得結(jié)論與結(jié)論(1)相同。

例1-2 在圖1-6所示電路中,已知u=3V,i=?5A。試求:(1)元件A和元件B吸收的功率;(2)元件A和元件B提供的功率。

解:(1)元件吸收的功率。

元件A:電壓和電流為非關(guān)聯(lián)參考方向,pA=?ui=?[3×(?5)]W=15W,吸收15W功率。

元件B:電壓和電流為關(guān)聯(lián)參考方向,pB=ui=[3×(?5)]W=?15W,吸收?15W功率(實(shí)際提供15W功率)。

(2)元件提供的功率。

元件A:電壓和電流為非關(guān)聯(lián)參考方向,pA=ui=[3×(?5)]W=?15W,提供?15W功率(實(shí)際吸收15W功率)。

元件B:電壓和電流為關(guān)聯(lián)參考方向,pB=?ui=?[3×(?5)]W=15W,提供15W功率。

以上結(jié)果表明,無論采用結(jié)論(1)所述吸收功率的求解公式,還是結(jié)論(2)所述提供功率的求解公式,均不會改變元件實(shí)際是吸收功率還是提供功率的事實(shí),且上述兩種情況下均有pA+pB=0成立,表明電路滿足功率守恒。讀者也可采用結(jié)論(3)自行求解例1-2。

由式(1-4)可知,如果元件吸收的功率為p,則在t0t時間段,元件消耗的電能為

能量的國際單位制單位為焦耳(J)。

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