GCSE 科学/电力

电力在过去 100 年左右变得如此流行的原因是因为它是一种非常好的将能量从一个地方移动到另一个地方的方法。当你购买一个灯泡时，它通常以瓦特为单位。瓦特是功率的单位。在本单元中，你将学习一些关于电流、电压、能量和功率的公式，并应用这些公式。

功率定义

功率定义为能量流动的速率。它的单位是瓦特——一瓦特等于一焦耳每秒。

在电路中，功率可以通过将电流和电压相乘来求得。记住这一点的一种方法是使用如下所示的公式三角形。记住符号的位置。P是功率，V是电压，I是电流。如果你想知道功率，遮住它的符号，剩下的就是I×V，即电流乘以电压。想求电压？遮住它，剩下的就是P÷I，即功率除以电流。

从上面的定义可以看出，功率是能量E除以时间t。（每秒多少焦耳）

P = E/t

那么P = IV从何而来？

为了找出答案，我们来看看I和V是如何定义的。I是电流。它是每秒流过任何点的电荷量Q。电压也决定电流，因此功率与电压和电流成正比。我们知道，根据电压的定义，如果 1 安培的电流在 1 秒内流过，电压差为 1 伏特，则每秒消耗 1 焦耳的能量，因此功率为 1 瓦特。

迈克尔将一个 100 瓦的灯泡插到电源插座上，灯泡的电阻是多少？为了求电阻，我们需要知道电流，为了求电流，我们使用功率公式。遮住三角形中的I，得到

I = P/V = (100 W)/(230 V)

= 0.435 A

现在我们可以将它代入电阻公式。

R = V/I

= (230 V)/(0.435 A)

= 529 Ω

15 秒内流过灯泡的电荷量是多少？

我们使用电流的定义来计算这一点。

I = C/t

因此C =It = (0.435 A)(15 s) = 6.53 库仑 (C)

15 秒内有多少电能转化为热能和光能？

为此，我们使用功率公式的每秒能量形式。

P = E/t

因此E = Pt = (100 W)(15 s) = 1500 焦耳 (J)

Q1) 将欧姆定律写成类似上面的三角形。

Q2) 如果 3 A 的电流流过一个 12 V 的加热器，它在半小时内会传递多少能量？在同一时间内流过加热器的电荷量是多少？

Q3) 在美国，电源电压只有 120 V。如果一个 60 瓦的灯泡连接到美国的电源插座上，流过它的电流是多少？

Q4) 如果同一个灯泡插到英国的电源插座上 (230 V)，流过它的电流是多少？功率是多少？

在继续研究国家电网电力线的电力传输之前，我们需要了解能量是如何产生的。我们将在学习下一个模块（关于电流的磁效应）之后再回到这个主题。

总结