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          功率

          王尚老師微信

          功率的概念

          功率是描述做功快慢的物理量。功率指的是單位時間內力做的功。

          功率的單位是瓦特(w),日常生活生產中也常用千瓦(kw)來作功率單位。

          注意功率的單位與功的單位的區別,功率的單位是瓦或千瓦,而能量的單位是焦耳,也用千瓦?時來表述,我們日常生活中的一度電就是一千瓦?時的意思。 

          功率的公式

          功率是描述做功快慢的物理量,功率的定義式:P=W/t ,當t不是無窮小量時,公式所求出的功率是時間t內的平均功率。當△t是一個非常小的數值,P=△W/△t 就可以代表這個時刻的瞬時速度。

          力學研究的功率與電學研究的功率有很大的不同之處,我們在這里分類做個討論,如下:

          力學中功率的公式

          力學功率示意圖

          功率的另一個計算式:P=Fvcosθ,其中θ是力與速度間的夾角。該公式有兩種用法:

          ①求某一時刻的瞬時功率。這時F是該時刻的作用力大小,v取瞬時值,對應的P為F在該時刻的瞬時功率;

          ②當v為某段位移(時間)內的平均速度時,則要求這段位移(時間)內F必須為恒力,對應的P為F在該段時間內的平均功率。

          重力的功率可表示為P=mgvcosθ,即重力的瞬時功率等于重力和物體在該時刻的豎直分速度之積。

          我們如上討論的是力學 中的功率,下面分析電學中的功率。

          電學中功率的公式

          電功率的計算公式,用電壓乘以電流,這個公式是電功率的定義式,永遠正確,適用于任何情況。

          電學功率的基本公式:P=U*I;我們下面在基本公式基礎上做推導。

          電學功率示意圖

          推導1:純電阻電路中電功率的表達式

          當電路為純電阻電路,即電路中只有電阻,只是把電能轉化為熱能時,還可以用歐姆定律做轉化。

          P=U^2/R=I^2*R;

          推導2:電動機電功率的計算

          非純電阻電路中的功率計算,以電動機功率作介紹。電動機的總功率轉化為兩部分,一部分是自己內部消耗掉的熱功率,一部分是向外界傳輸的機械功率,可以表達為這個公式:

          P總=I^2*r+P機;

          注意,焦耳熱功率只有這一個表達式,因為是非純電阻電路,因此不能用歐姆定律進行代換。

          推導3:功率在動能定理上的應用

          動能定理的內容:合外力的功等于動能的該變量。

          動能定理的公式為:

          W合=△Ek;

          對功率恒定的做功過程,我們還可以表述為:

          Pt=△Ek;

          發動機的功率

          電功率

          與力學力做功對應力學功率類似,電學電路中電子做功,也有電功率。

          電功率的表達式主要有兩個,分別是:

          P=UI

          其中U為電壓,I為電流。

          P=W/t

          其中W為電功,t為時間。

          汽車額定功率啟動與恒定加速度啟動

          具體請看這這篇文章介紹

          http://www.ademyakup.com/zongjie/kaodian/437744.html

          電燈泡功率的測量

          與測量定值電阻的伏安法類似,我們利用伏安法測量電燈泡的功率。

          根據公式電功率公式P=UI可知,我們測量燈泡兩端的電壓值與通過燈泡的電流值,就可以測量出其功率的大小。

          非純電阻電路的輸入功率、輸出功率與熱功率

          我們這里主要介紹的是電動機的非純電阻電路。三者關系滿足公式:

          UI=P機+I2Rt;

          其中UI為輸入功率,也叫電動機的總功率,也叫作總消耗功率。

          P機為輸出功率(以機械功的形式向外輸出能量),也叫有用功率。

          I2Rt為熱功率,也叫損耗功率。其中R為電動機的內阻。

          功率單位

          功率的單位是瓦特,符號是W,W是一個比較小的單位,我們常用的單位是kW。

          功率與功的關系

          功率和功的關系式

          P=W/t

          功描述的是做功的快慢,并不是做功的大小。

          功的概念

          功是力在位移上的積累。功的表達式是W=FscosA,其中A為位移s與力F的夾角。

          功率與功的關系P=W/t

          電熱與熱功率

          電熱就是電流產生的內能。電熱的大小是由焦耳定律決定的。焦耳定律的公式是Q=I2Rt。熱功率就是P=I2R。

          功率與機械效率

          這兩者的概念描述是截然不同的。功率指的是單位時間內做功的多少。而機械效率指的是有用功占總共功的百分比。

          機械效率的理解請看文章:機械效率http://chuzhongwuli.com/151/

          遠距離輸電中的功率問題

          請看這篇文章的介紹:遠距離輸電http://www.ademyakup.com/zongjie/x32/481792.html

          功率學習問題與王尚老師答疑

          學生問題:電動機的輸出功率是什么?

          王尚老師:電動機的輸出功率是機械功率。電動機的功率包括三部分,分別是輸入功率,輸出功率和熱功率。三者關系滿足公式:

          UI=P機+I2Rt;

          其中UI為輸入功率,也叫電動機的總功率,也叫作總消耗功率。

          P機為輸出功率(以機械功的形式向外輸出能量),也叫有用功率。

          I2Rt為熱功率,也叫損耗功率。其中R為電動機的內阻。我建議你看物理自診斷的專題里面有幾道非純電阻電路的問題幫您進行鞏固。

          參考文獻

          能量守恒定律http://www.ademyakup.com/zongjie/kaodian/43173.html

          功率概念的梳理http://za.www.ademyakup.com/942

          電源的輸出功率http://zi.www.ademyakup.com/index.php/archives/3433

          平均功率和瞬時功率http://blog.teacherws.com/wen/13402.html

          功與功率http://i.www.ademyakup.com/physics/73.html

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