云南電工培訓--電路基礎知識(電功和電功率)
云南電工培訓--電路基礎知識(電功和電功率)
一、電功
搬運工將重物舉到高處，這是人力做功，消耗的是體能；使用電動葫蘆同樣也能把重物舉到高處，這是電流做功，消耗的是電能。
電流做功的過程，實質上就是將電能轉化為其他形式的能的過程。例如：電流通過電動機做功，電能轉化為機械能；電流通過電爐做功，電能轉化為熱能；電流通過燈泡做功，電能轉化為熱能和光能；電流通過電解槽做功，電能轉化為化學能等等。
電流所做的功，簡稱電功（即電能），用字母W表示。研究表明，電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流I和通電時間t三者的乘積，即：
W=UIt
式中的W、U、I、t的單位分別用J、V、A、s。
電能的另一個常用單位是千瓦時，用符號Kw·h表示，即通常所說的1度電，它和焦耳的換算關系為：
1kW·h=3.6x106J
二、 電功率
在相同的時間內(nèi)，電流通過不同的用電器所做的功，一般并不相同。例如，電流通過電力牽引機車的電動機所做的功，顯然要比通過微風電扇的電動機所做的功要大的多。為了表征電流做功的快慢程度，引入了電功率這一物理量。
電流在單位時間內(nèi)所做的功稱為電功率，用字母P表示，單位為W,其計算式為
P=W/t=UI
對于純電阻電路，上式還可以寫為
P=I2R或P=U2/R
討論全電路歐姆定律時，已知在一個閉合回路中，電源電動勢等于外電路電壓降與內(nèi)電路電壓降之和，即
E=U外+U內(nèi)
E=IR+Ir
將上式兩邊同乘以I，可得
IE=I2R+I2r
P電源=P負載+P內(nèi)載
上式表明，在一個閉合回路中，電源電動勢發(fā)出的功率，等于負電阻消耗的功率和電源內(nèi)阻消耗的功率之和。這種關系稱為電路中的功率平衡。
三、 電流的熱效應
電流通過導體時使導體發(fā)熱的現(xiàn)象稱為熱效應。也就是說，電流的熱效應就是電能轉化成熱能的效應，電流與它流過導體時所產(chǎn)生的熱量之間的關系可用下式表示：
Q=I2Rt
Q的單位是J，這種熱也稱焦耳熱。
四、 負載的額定值
電流的熱效應也有不利的一面，如電動機在運行中發(fā)熱，不僅消耗電能，而且會加速絕緣材料的老化，嚴重時會發(fā)生事故。因此，在電氣設備中應采取防護措施，以避免電流的熱效應所造成的危害。例如，許多電氣設備的機殼上都裝有散熱孔，有的電動機里還裝有風扇，都是為了加快散熱。
電氣設備安全工作時所允許的最大電流、最大電壓和最大功率分別稱為它們的額定電流、額定電壓和額定功率。一般元器件和設備的額定值都標在其明顯位置，如燈泡上標有的“220V/40W”和電阻上標有的“100Ω/2w”等。電動機的額定值通常標在其外殼的銘牌上，故其額定值也稱銘牌數(shù)據(jù)。
電氣設備在額定功率下的工作狀態(tài)叫做額定工作狀態(tài)，也叫滿載；低于額定功率的工作狀態(tài)叫輕載；高于額定功率的工作狀態(tài)叫過載或超載。由于過載很容易燒壞用電器，所以一般不允許出現(xiàn)過載。
