电功率和电能

发布时间:2024-02-21
电功率 电功率是电路分析中常要用到的一个物理量,传送和转换电能的速率叫电功率,简称功率。用p或p表示,有 :
(1)电功率单位: 瓦特,简称瓦,用符号为w,1w=1va。常用单位有kw、mw。
(2)电功率性质 当支路电流、电压实际方向一致时,该支路吸收功率 如图1(a)所示;
当支路电流、电压实际方向相反时 ,该支路发出功率 如图1(a)所示;
图1 电功率性质
(3)电功率计算 因:
所以功率即能量转换的速率 :
如果所选电压电流参考方向关联如图1(c),则所得的功率p表示支路吸收功率。即算得功率为正时吸收正功率,说明支路实际吸收功率;算得功率为负时吸收负功率,说明支路实际发出功率。
如果选择非关联参考方向,如图1(d),则按(1)式所得的p表示支路发出功率,即算得的功率为正时发出正功率,说明支路实际发出功率;算得功率为负时发出负功率,说明支路实际吸收功率。
电能 由,可以求得支路在到t时间内吸收或发出的能量。
电能单位:电能的单位是焦耳,简称焦,用符号j表示,它等于功率为1w的用电设备在1s内消耗的电能。在实际应用上还采用(千瓦时)作为电能的单位,它等于功率为1kw的用电设备在1h(3600s)内消耗的电能,简称度。
能量转换与守恒定律是自然界的基本定律之一,电路当然也遵守这一定律。一个电路中,每一瞬间,所有元件吸收功率的代数和为零。这个结论也叫“电路的功率平衡”。
举例:
例题1-2:
(1)在图2(a)中,如,试求该元件的功率。
(2)在图2(b)中,如,试求该元件的功率。
(3)在图2(c)中,如元件发出功率6w,试求电流。
图2例题1-2
解法1:
由参考方向关联、非关联判断功率的性质
(1)因为电压、电流参考方向关联,所以表示元件吸收功率 p=5×1=5w
因为p>0,说明元件实际吸收5w功率。
(2)因为电压、电流参考方向非关联,所以表示元件发出功率p=(-5)×1=-5w
因为p<0,元件发出负功率,说明元件实际吸收5w的功率。
(3)选择非关联参考方向,即电流的参考方向由a到b,p=6w 则有
解法2:
由电压、电流的实际方向,判断功率的性质
(1)p=5×1=5w
在所选的参考方向下,电压、电流均大于零,电压、电流的实际方向都与参考方向一致,即电压、电流的实际方向相同,故元件吸收功率。
(2)p=5×1=5w
在所选的参考方向下,因为u <0,电压的实际方向与参考方向相反,即电压的实际方向由a到b,与电流的实际方向相同,故元件吸收功率。
(3)
已知元件发出功率,则电压、电流实际方向相反。因为u<0,电压的实际方向与参考方向相反,即电压的实际方向由a到b,则电流的实际方向为b到a。
各种电气器件(电灯、电烙铁、电阻器)都有一定的量值限额,称为额定值,包括额定电压、额定电流和额定功率。
许多器件在额定电压下才能正常、合理、可靠地工作,电压过高时器件容易损坏,过低时则器件不能正常工作。使用电气器件时不应超过其额定电流或额定功率,否则时间稍长就可能因过热而烧坏。
由于功率、电压和电流之间有一定的关系,所以在给出额定值时,没有必要全部给出。例如对灯泡、电烙铁等通常只给出额定电压和额定功率,而对于电阻器除给出电阻外,还给出额定功率。
例题导读:
例题1-3.已知某实验室有额定电压220v、额定功率100w的白炽灯12盏,另有额定电压220v、额定功率2kw的电炉两台,都在额定状态下工作,试求:总功率、总电流和2h内消耗的电能。
解:总功率为
总电流为
总电能为

温馨提示:
功率性质的判定:当电路电压和电流的实际方向一致时,接受正功率(或发出负功率),实际接受功率;当电路电压和电流的实际方向相反时,发出正功率(或接受负功率),实际发出功率。
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