欧姆定律和功率教程

欧姆定律关系

通过了解电压，电流或电阻量的任意两个值，我们可以使用欧姆定律找到第三个缺失值。欧姆定律广泛用于电子公式和计算中，因此“了解并准确记住这些公式非常重要”。

求电压（V）

[V = I x R] V（伏特）= I（安培）x R（Ω）

要找到电流，（I）

[I = V÷R] I（安培）= V（伏特）÷R（Ω）

要找到阻力，（R）

[R = V÷I] R（Ω）= V（伏特）÷I（安培）

通过使用图片，有时更容易记住这种欧姆定律关系。这里，V，I和R的三个量已叠加成一个三角形（好称欧姆定律三角形），在顶部提供电压，而在下面提供电流和电阻。这种排列表示欧姆定律公式中每个数量的实际位置。

欧姆定律三角形

转换上面的标准欧姆定律方程将为我们提供以下相同方程的组合：

然后，通过使用欧姆定律，我们可以看到向1Ω电阻器施加1V电压将导致流过1A电流，并且电阻值越大，对于给定的施加电压，流过的电流越少。任何电气设备或组件服从“欧姆定律”，即，流过它的电流正比于跨越它（电压我素αv ），例如电阻器或电缆，被说成是“欧姆”的性质，和设备诸如晶体管或二极管之类的不被称为“非欧姆”器件。

电路中的电力

电路中的电功率（  P）是电路中能量吸收或产生的速率。诸如电压之类的能源将在所连接的负载吸收电能的同时产生或输送电能。例如，灯泡和加热器吸收电能并将其转换成热或光，或两者兼而有之。它们的值或瓦特额定值越高，它们可能消耗的电功率就越大。

功率的符号为P，是电压乘以电流的乘积，测量单位为瓦特（  W  ）。前缀用于表示瓦特的各种倍数或约数，例如：毫瓦（mW = 10 -3 W）或千瓦（kW = 10 3 W）。

然后，通过使用欧姆定律并代入V，I和R的值，可以得出电的公式为：

寻找力量（P）

[P = V x I] P（瓦特）= V（伏特）x I（安培）

也：

[P = V 2  ÷R] P（瓦特）= V 2  （伏特）÷R（Ω）

也：

[P = I 2  x R] P（瓦）= I 2  （安培）x R（Ω）

同样，这三个量这次被叠加成一个三角形，称为功率三角形，功率在顶部，电流和电压在底部。同样，此布置表示欧姆定律幂公式中每个量的实际位置。

力量三角

再一次，将上面的基本欧姆定律方程式转换为幂，可以为我们提供以下相同方程式的组合，以找到各个不同的数量：

因此，我们可以看到存在三种可能的公式来计算电路中的电功率。如果计算出的功率为正，则该组件吸收功率的任何公式的值的（+ P）就是功率消耗或使用功率。但是，如果计算出的功率为负，则组件产生或产生的功率值为（–P），换言之，它是诸如电池和发电机之类的电能来源。

额定功率

电气组件将获得以瓦特为单位的“额定功率”，该功率额定值表示组件将电能转换为其他形式的能量（如热，光或运动）的最大速率。例如1 / 4W电阻器，100W灯泡等。

电气设备将一种形式的功率转换成另一种形式。因此，例如，电动机会将电能转换为机械力，而发电机将机械力转换为电能。灯泡将电能转换为光和热。

同样，我们现在知道功率单位是WATT，但是某些电气设备（例如电动机）在旧的“马力”或hp中具有额定功率。马力和瓦特之间的关系如下：1hp = 746W。因此，例如，一台两马力的电动机的额定功率为1492W，（2 x 746）或1.5kW。

欧姆定律饼图

为了帮助我们进一步了解各个值之间的关系，我们可以从上方获取所有欧姆定律方程，以找到电压，电流，电阻以及功率，然后将它们压缩成一个简单的欧姆定律饼图，以用于交流和直流电路及计算如图所示。

欧姆定律饼图

除了使用上面显示的欧姆定律饼图，我们还可以将各个欧姆定律方程式放入一个简单的矩阵表中，如图所示，以便在计算未知值时方便参考。

欧姆定律矩阵表

欧姆定律示例1

对于下面显示的电路，请找到电压（V），电流（I），电阻（R）和功率（P）。

电压[V = I x R] = 2 x12Ω= 24V

电流[I = V÷R] = 24÷12Ω= 2A

电阻[R = V÷I] = 24÷2 = 12Ω

功率[P = V x I] = 24 x 2 = 48W

的电路内的功率只有当存在时BOTH电压和电流都存在。例如，在开路状态下，存在电压，但没有电流I = 0（零），因此V * 0为0，因此电路内的功耗也必须为0。同样，如果我们处于短路状态，则存在电流，但没有电压V = 0，因此0 * I = 0，因此电路内的功耗也为0。

由于电功率是V * I的乘积，因此电路中消耗的功率是相同的，无论电路包含高电压和低电流还是低电压和高电流。通常，以热量（加热器），机械功（例如电动机），辐射形式的能量（灯）或存储的能量（电池）的形式消耗电能。

电路中的电能

电能是做功的能力，功或能量的单位是焦耳（  J  ）。电能是功率乘以消耗时间的乘积。因此，如果我们知道消耗了多少功率（以瓦特为单位）以及时间（以秒为单位），我们可以找到以瓦特-秒为单位的总能量。换句话说，能量=功率x时间，功率=电压x电流。因此，电能与能量有关，电能的单位是瓦特秒或焦耳。

电力也可以定义为能量传输的速率。如果一个焦耳以一秒钟的恒定速率吸收或输送，那么相应的功率将等于一瓦，因此功率可以定义为“ 1焦耳/秒= 1瓦”。那么我们可以说一瓦等于每秒一焦耳，而电能可以定义为工作或能量传输的速率。

电力和能源三角

或查找各种单独的数量：

我们之前说过，电能的定义是每秒的瓦特或焦耳。尽管电能以焦耳为单位，但是当用于计算组件消耗的能量时，电能可能会变得非常大。

例如，如果将一个100瓦的灯泡打开24小时，则所消耗的能量将为8,640,000焦耳（100W x 86,400秒），因此前缀例如千焦（kJ = 10 3 J）或兆焦（MJ =取而代之的是10 6 J），在这个简单的示例中，消耗的能量将为8.64 MJ（兆焦耳）。

但是处理焦耳，千焦耳或兆焦耳来表达电能时，所涉及的数学运算可能最终会出现大量数字和很多零值，因此，表达千瓦时所消耗的电能要容易得多。

如果消耗（或产生）的电功率以瓦特或千瓦（千瓦特）为单位，时间以小时而不是秒为单位，则电能的单位将是千瓦时（kWhr）。然后，我们上面的100瓦灯泡将消耗2400瓦时或2.4千瓦时，这更容易理解8,640,000焦耳。

1 kWhr是一小时内额定功率为1000瓦的设备所消耗的电量，通常称为“电量单​​位”。这是用电表计量的，也是我们作为消费者在收到账单时从电商那里购买的东西。

千瓦时是我们家中的电表用来计算我们使用的电能量以及因此支付的电量的标准能量单位。因此，如果使用额定功率为1000瓦的加热元件打开电火并将其打开1小时，则将消耗1千瓦时的电量。如果您打开两个电火炉，每个火炉具有1000瓦的功率，持续半小时，那么总耗电量将完全相同，即1千瓦时。

因此，一小时消耗1000瓦功率会在半小时（一半时间）内使用与2000瓦功率相同的功率（两倍）。然后，对于100瓦的灯泡要使用1 kWhr或一单位电能，则需要将其总共打开10个小时（10 x 100 = 1000 = 1kWhr）。