A-level 物理 (进阶物理)/功率

功率是衡量一个元件或电路在一秒钟内耗散多少势能（即转换为热量、光能和其他能量形式）的指标。这是由于电荷势能下降，因此电压下降。功率的单位是瓦特（通常缩写为 W），1 W 等于 1 Js⁻¹。它可以通过找到流过元件/电路的电流和元件/电路两端的电压的乘积来计算。这给了我们以下公式

$P={\frac {E}{t}}=IV$

其中 P 是耗散功率（以 W 为单位），E 是势能下降（以焦耳 J 为单位），t 是所需时间（以 s 为单位），I 是电流（以 A 为单位），V 是电压差或电动势（以 V 为单位），具体取决于所测量的元件。

由于功率是每秒能量转换的量，因此每秒释放的能量将等于释放能量的元件的功率。

您应该能够从其他公式（V=IR，Q=It）中代入 I 和 V 的值，以将功率与电阻、电导、电荷和时间联系起来，从而得到类似以下的公式

$P=I^{2}R$

$P={\frac {V^{2}}{R}}$

$P={\frac {QV}{t}}$

问题

1. 一个 9 W 的灯泡两端的电压为 240 V。流过灯泡的电流是多少？

2. 一个 10 W 的元件在 1 小时内耗散多少能量？

3. 一个高品质的电热水壶两端的电压为 240 V，电流为 12.5 A，该电热水壶可以容纳 1 升水。将 1 公斤水温提高 1 摄氏度需要 4.2 kJ 的能量。假设效率为 100%，且温度必须提高 80 摄氏度（从 20 摄氏度到 100 摄氏度），煮沸 1 升水需要多长时间？

4. 如果 2A 的电流流过一个 100Ω 的电阻，它在 10 秒内耗散多少能量？

5. 电子的电荷为 -1.6 x 10⁻¹⁹ C。一摩尔（6 x 10²³ 个粒子）电子流过一个 40 W 的灯泡，该灯泡在 240 V 的电路中，需要多长时间？