理解电路功率：测量方法与物理意义

除了电压和电流，电路中还有另一个重要参数：功率。在分析电路功率前，我们首先需要理解功率的本质。

功率是单位时间内完成工作的多少。工作通常指克服重力提升重物，重物越重或提升越高，做的工作越多。功率衡量完成标准工作的速度。

美制汽车发动机功率以“马力”标称，这最初是蒸汽机制造商为用当时最常见的动力源——马——来量化机器工作能力而发明的单位。

1马力定义为每秒完成550英尺·磅的工作。汽车发动机功率不代表能爬多高的坡或拖多重的货，但表明以多快的速度能爬特定坡度或拖特定重量。

机械发动机功率取决于输出轴的转速和扭矩。转速以每分钟转数（RPM）衡量，扭矩是发动机产生的扭转力，常用磅·英尺（lb-ft）为单位（不要与英尺·磅ft-lbs混淆，后者是工作单位）。单独的转速或扭矩都不是功率的度量。

一台100马力柴油拖拉机发动机转速较低但扭矩巨大；一台100马力摩托车发动机转速极高但扭矩较小。两者均输出100马力，只是转速和扭矩不同。轴马力公式简单：

理解电路功率：测量方法与物理意义

方程右侧只有S（转速）和T（扭矩）两个变量，其余2、π、33,000均为常数。马力仅随转速和扭矩的乘积变化。可重写为：

理解电路功率：测量方法与物理意义

因马力单位不完全等于RPM×lb-ft，不能说马力等于ST，但两者成正比。ST乘积变化时，马力值按同比例变化。

在电路中，功率是电压和电流的函数，这种关系与马力公式惊人地相似：

理解电路功率：测量方法与物理意义

但此处功率(P)精确等于电流(I)乘以电压(E)，而非仅成正比。使用此公式时，功率单位为瓦特，缩写“W”。

必须理解：电压或电流单独不构成功率。功率是电路中电压和电流的组合。电压是单位电荷的特定工作（或势能），电流是电荷通过导体的速率。电压（特定工作）类比提升重物对抗重力所做的工作；电流（速率）类比提升速度。两者乘积构成功率。

正如柴油拖拉机和摩托车发动机，高压低流电路消耗的功率可能等于低压大流电路。单独的电压或电流大小都不指示电路功率多少。

开路中，电源端子间有电压但电流为零，功率耗散为零，无论电压多大。因为P=IE且I=0，任何数乘以零得零。

若用超导线（绝对零电阻）构成短路，可有电流但电压为零，同样无功率耗散。因P=IE且E=0，超导环路功率耗散为零。（超导性将在后续章节探讨）。

无论用“马力”还是“瓦特”，描述的都是单位时间内完成工作的能力。两单位数值不等，但表达同一物理量。

欧洲车商常用千瓦(kW)而非马力标称发动机功率。两者换算公式：

理解电路功率：测量方法与物理意义

因此100马力柴油和摩托车发动机也可标称为“74570瓦特”或“74.57千瓦”发动机。在欧洲工程规范中，这是常态而非例外。