电路中的功率

除了电压和电流，还有一个与电路相关的重要参数：功率 .首先，在分析任何电路中的功率之前，我们需要了解功率是什么。

什么是功率以及我们如何测量它？

功率是衡量在给定时间内可以完成多少工作的指标。 工作 通常定义为克服重力拉力举起重物。重量越重和/或举得越高，完成的工作就越多。 电源 衡量完成标准工作量的速度。

对于美国汽车，发动机功率的额定单位为“马力”，最初发明的目的是让蒸汽机制造商根据当时最常见的动力源：马来量化其机器的工作能力。

一马力以英制单位定义为每秒 550 英尺磅的功。汽车发动机的功率不会表明它可以爬多高的山坡或可以牵引多少重量，但它会表明速度 它可以爬特定的山坡或牵引特定的重量。

机械发动机的功率是发动机转速和输出轴上提供的扭矩的函数。发动机输出轴的速度以每分钟转数或 RPM 为单位。

扭矩是发动机产生的扭转力的大小，通常以磅英尺或磅英尺为单位（不要与英尺磅或英尺磅混淆，后者是工作单位）。速度和扭矩都不能单独衡量发动机的功率。

100 马力的柴油拖拉机发动机的转速相对较慢，但可提供大量扭矩。 100 马力的摩托车发动机将转得非常快，但提供的扭矩相对较小。两者都将产生 100 马力，但速度和扭矩不同。轴马力的公式很简单：

请注意，等式右侧只有两个变量项 S 和 T。该侧的所有其他项都是常数：2、pi 和 33,000 都是常数（它们的值不变）。马力只随着速度和扭矩的变化而变化，没有别的。我们可以重写方程来显示这种关系：

因为“马力”的单位与每分钟转数的速度乘以磅英尺的扭矩并不完全一致，所以我们不能说马力等于 英石。然而，它们是成比例的 彼此。随着 ST 的数学乘积的变化，马力的值也会按相同的比例变化。

作为电压和电流函数的功率

在电路中，功率是电压和电流的函数。毫不奇怪，这种关系与上面的“比例”马力公式有着惊人的相似之处：

然而，在这种情况下，功率 (P) 正好等于电流 (I) 乘以电压 (E)，而不仅仅是与 IE 成正比。使用此公式时，功率的计量单位是瓦特 , 缩写为字母“W”。

必须理解的是，电压和电流本身都不构成功率。相反，功率是电压和的结合 电路中的电流。请记住，电压是每单位电荷的比功（或势能），而电流是电荷通过导体的速率。

电压（比功）类似于在抵抗重力的作用下举起重物所做的功。电流（速率）类似于举起重量的速度。作为乘积（乘法），电压（功）和电流（率）共同构成功率。

就像柴油拖拉机发动机和摩托车发动机的情况一样，高电压低电流电路消耗的功率可能与低电压高电流电路相同。电压量和电流量都不能单独表示电路中的功率大小。

开路/短路中的电源

在开路中，电源端子之间存在电压且电流为零，则零 功率耗散，无论电压有多大。由于 P=IE 和 I=0 并且乘以零的任何值都为零，因此任何开路耗散的功率都必须为零。

同样，如果我们有一个由超导线环（绝对零电阻）构成的短路，我们可以在回路中具有零电压的电流条件，同样，不会耗散任何功率。由于 P=IE 和 E=0 并且乘以零的任何值都为零，因此超导回路中的功耗必须为零。 （我们将在后面的章节中探讨超导主题）。

马力与瓦特有什么关系？

无论我们以“马力”为单位还是以“瓦特”为单位测量功率，我们都在谈论同一件事：在给定的时间内可以完成多少工作。这两个单位在数值上并不相等，但它们表达的是同一种东西。

事实上，欧洲汽车制造商通常以千瓦 (kW) 或数千瓦为单位来宣传他们的发动机功率，而不是马力！这两个功率单位通过一个简单的换算公式相互关联：

因此，我们的 100 马力柴油和摩托车发动机也可以被称为“74570 瓦”发动机，或者更准确地说，是“74.57 千瓦”发动机。在欧洲工程规范中，此等级将是规范而非例外。

评论：

• 功率是衡量在给定时间内可以完成多少工作的指标。
• 机械功率（在美国）通常以“马力”来衡量。
• 电能几乎总是以“瓦特”为单位，可以通过公式 P =IE 计算。
• 电能是电压和的乘积 当前，不是单独的任何一个。
• 马力和瓦特只是描述同一种物理测量的两种不同单位，1 马力等于 745.7 瓦。

相关工作表：

• 电源工作表
• 能量、功、功率工作表