云南電工培訓(xùn)--電路基礎(chǔ)知識(電功和電功率)

一、電功

搬運(yùn)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(shí)質(zhì)上就是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程。例如：電流通過電動機(jī)做功，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；電流通過電爐做功，電能轉(zhuǎn)化為熱能；電流通過燈泡做功，電能轉(zhuǎn)化為熱能和光能；電流通過電解槽做功，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)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(guān)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(jī)車的電動機(jī)所做的功，顯然要比通過微風(fēng)電扇的電動機(jī)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(fù)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(fù)電阻消耗的功率和電源內(nèi)阻消耗的功率之和。這種關(guān)系稱為電路中的功率平衡。

三、  電流的熱效應(yīng)

電流通過導(dǎo)體時使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象稱為熱效應(yīng)。也就是說，電流的熱效應(yīng)就是電能轉(zhuǎn)化成熱能的效應(yīng)，電流與它流過導(dǎo)體時所產(chǎn)生的熱量之間的關(guān)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(fù)載的額定值

電流的熱效應(yīng)也有不利的一面，如電動機(jī)在運(yùn)行中發(fā)熱，不僅消耗電能，而且會加速絕緣材料的老化，嚴(yán)重時會發(fā)生事故。因此，在電氣設(shè)備中應(yīng)采取防護(hù)措施，以避免電流的熱效應(yīng)所造成的危害。例如，許多電氣設(shè)備的機(jī)殼上都裝有散熱孔，有的電動機(jī)里還裝有風(fēng)扇，都是為了加快散熱。

電氣設(shè)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(shè)備的額定值都標(biāo)在其明顯位置，如燈泡上標(biāo)有的“220V/40W”和電阻上標(biāo)有的“100Ω/2w”等。電動機(jī)的額定值通常標(biāo)在其外殼的銘牌上，故其額定值也稱銘牌數(shù)據(jù)。

電氣設(shè)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。