电能是电路通过产生动作产生功的能力。此动作可以采用多种形式,例如热,电磁,机械,电等。电能可以由电池,发电机,发电机和光伏电池等产生,也可以存储,以供将来使用燃料电池,电池,电容器或磁场等。因此,可以创建或存储电能。
我们从学校的科学课上记得,“能源守恒定律”指出,能源不能被创造或破坏,只能被转化。但是,为了使能量执行任何有用的工作,必须将能量从一种形式转换为其他形式。例如,电动机将电能转换为机械能或动能(旋转),而发电机将动能转换回电能以为电路供电。 也就是说,电机通过做功将能量从一种形式转换或改变为另一种形式。另一个示例是灯,灯泡或LED(发光二极管),它们将电能转换为光能和热能(热能)。然后,电能非常通用,因为它可以轻松转换为许多其他不同形式的能源。 为了使电能移动电子并在电路周围产生电流,必须完成工作,也就是说,电子必须通过电线或导体移动一定距离。完成的功作为能量存储在电子流中。因此,“功”是我们赋予能量过程的名称。 因此,我们可以说,工作和能源实际上是相同的能量可以被定义为“做一些工作的能力。” 请注意,完成的功或转移的能量与电气系统同样适用于机械系统或热力系统。这是因为机械能,热能和电能是可互换的。 电能:伏特众所周知,能量是做功的能力,能量(和功)所用的标准单位是焦耳。能量的焦耳定义为在一秒内以一伏的电流消耗一安培的能量。电流由电路中电荷(电子)的移动产生,但是要将电荷从一个节点移动到另一个节点,需要有一种力来创造使电荷移动的功,并且存在:电压。 我们倾向于认为电压(V)存在于电路或电池电源内的两个不同端子,点或节点之间。但是电压很重要,因为它提供了将电荷从一个点移动到另一点(正向或反向)所需的功。当使用一焦耳的能量在这两个端子之间移动一个库仑电荷时,两个端子或点之间的电压或电位差定义为具有一伏特的值。 换句话说,两点或两个端子之间的电压差是焦耳使一个库仑电荷从A移至B所需的功。因此,电压可以表示为: 电压单位![]()
其中:电压以伏特为单位,J是以焦耳为单位的功或能量,C是以库仑为单位的电荷。因此,如果J = 1焦耳,C = 1库仑,则V将等于1伏。 电能示例1电池的端电压是多少,它消耗135焦耳的能量使15库仑的电荷在电路周围移动。
然后我们可以在此示例中看到,每个库仑电荷都具有9焦耳的能量。 电能:安培我们已经看到,电荷的单位是库仑,并且电路周围的电荷流用于表示电流。但是,由于库仑符号是字母“ C ”,因此可以将其与电容符号(也是字母“ C ”)混淆。 为了避免这种混淆,用于电荷的通用符号是大写字母“ Q ”或小写字母“ q ”,基本上代表数量。因此,Q = 1库仑电荷或Q = 1C。请注意,电荷Q可以为正+ Q或负-Q,即电子或空穴的过量。 闭路电子形式的电荷流被称为电流。但是,使用“电荷流”一词意味着运动,因此要产生电流,电荷必须运动。这就引出了什么使电荷移动的问题,这是由我们的老朋友伏特(Voltage)从上面完成的。 因此,两点之间的电压或电位差提供了所需的电能,以使电荷以电电流的形式在电路中移动。因此,移动电荷所做的功由电势差提供,并且如果两点之间没有电势差,则不会发生电荷移动,因此就不会有电流流动。没有任何流动或移动的实际电荷称为静电。 如果将电荷的运动称为电流,那么我们可以正确地说电流是电荷的运动速率(或流动速率),但是多少电荷代表了电流。如果我们选择电路中的任意点,然后选择任意一点,并测量恰好在一秒钟内流过该点的电荷量,这将为我们提供以安培(A)为单位的电流强度。 因此,一安培的电流等于一个库仑电荷,该电荷在一个单位秒内流过给定点,并且每秒通过该点的电荷越多,电流就越大。然后,我们可以将一安培(A)电流定义为等于每秒一库仑电荷。所以1A = 1C / s 安培定律
其中:Q是电荷(以库仑为单位),t是电荷移动的时间间隔(以秒为单位)。换句话说,电流既具有幅度(电荷量),又具有与其相关的指定方向。 请注意,电流的常用符号是大写字母“ I ”或小写“ i ”,均代表强度。即产生电子流的电荷强度或浓度。对于恒定的直流电流,通常使用大写字母“ I ”,而对于时变交流电流,通常使用小写字母“ i ”。符号i (t)表示该确切时间点的瞬时电流值。 有时通过使用图像更容易记住这种关系。此处,Q,I和t的三个量已叠加到一个三角形中,表示当前公式中每个量的实际位置。 安培
通过对上述标准公式进行转置,我们可以得到相同方程式的以下组合:
电能示例21.如果3分钟内900电量的库仑通过给定点,电路中将流过多少电流。
2. 3安培的电流流过电阻器。90秒内有多少库仑电荷流经电阻。
电能:瓦特电力是电压和电流这两个量的乘积,因此可以定义为消耗能量的功的速率。前面我们曾说过,电压提供了以焦耳为单位将一库仑电荷从A移动到B所需的功,而电流是电荷的移动速率(或流动速率)。那么这两个定义是如何链接在一起的。 如果电压(V)等于每库仑焦耳(V = J / C)并且安培(I)等于每秒电荷(库仑)(A = Q / t),则可以将电功率(P)定义为总功率这两个数量中的一个。这是因为,电功率也可以等于电压倍安培,即:P = V * I。 瓦特
因此,我们可以看到,电功率也是一秒钟内完成工作的速率。也就是说,一焦耳的能量在一秒钟内消散了。由于电能以瓦特(W)为单位,因此也必须以焦耳/秒为单位。因此我们可以正确地说:1瓦特= 1焦耳每秒(J / s)。 电源1瓦(W)= 1焦耳/秒(J / s)
因此,如果每秒1瓦= 1焦耳,则得出以下结论:在一个单位时间内1焦耳的能量= 1瓦,即:功等于功率乘以时间(V * I * t焦耳)。因此,电能(完成的工作)是通过将功率乘以电荷(以电流形式)流动的时间(秒)获得的。因此,电能的单位取决于用于电力和时间的单位。因此,如果我们以千瓦(kW)为单位测量功率,以小时(h)为单位测量时间,则所消耗的电能等于千瓦*小时(Wh)或简单地为:千瓦时(kWh)。 电能示例3100瓦灯泡仅点亮一小时。灯已使用了多少焦耳的电能。
请注意,当将焦耳作为电能单位处理时,以千焦耳为单位显示会更方便。因此,答案可以为:360kJ。由于焦耳本身很小,千焦耳(kJ),数千焦耳,兆焦耳(MJ),数百万焦耳,甚至千兆焦耳(GJ),数十亿焦耳,都是千焦耳的实际单位。电能。因此,一千瓦时(kWh)的电力单位等于3.6兆焦耳(MJ)。 同样,由于瓦特是很少的电能,因此通常使用千瓦(1 kW = 1,000瓦)和兆瓦(1 MW = 1百万瓦)来识别电气设备和器具的功率输出。因此,我们可以看到,千瓦(或兆瓦)是电能的单位,而千瓦时是电能的单位。
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