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功率

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功率的概念

功率是描述做功快慢的物理量。功率指的是单位时间内力做的功。

功率的单位是瓦特(w),日常生活生产中也常用千瓦(kw)来作功率单位。注意功率的单位与功的单位的区别,功率的单位是瓦或千瓦,而能量的单位是焦耳,也用千瓦▪时来表述,我们日常生活中的一度电就是一千瓦▪时的意思。

功率的公式

功率是描述做功快慢的物理量,功率的定义式:P=W/t ,当t不是无穷小量时,公式所求出的功率是时间t内的平均功率。当△t是一个非常小的数值,P=△W/△t 就可以代表这个时刻的瞬时速度。

力学研究的功率与电学研究的功率有很大的不同之处,我们在这里分类做个讨论,如下:

(1)力学中功率的公式

力学功率示意图

功率的另一个计算式:P=Fvcosθ,其中θ是力与速度间的夹角。该公式有两种用法:

①求某一时刻的瞬时功率。这时F是该时刻的作用力大小,v取瞬时值,对应的P为F在该时刻的瞬时功率;

②当v为某段位移(时间)内的平均速度时,则要求这段位移(时间)内F必须为恒力,对应的P为F在该段时间内的平均功率。

重力的功率可表示为P=mgvcosθ,即重力的瞬时功率等于重力和物体在该时刻的竖直分速度之积。

我们如上讨论的是力学 中的功率,下面分析电学中的功率。

(2)电学中功率的公式

电功率的计算公式,用电压乘以电流,这个公式是电功率的定义式,永远正确,适用于任何情况。

电学功率的基本公式:P=U*I;我们下面在基本公式基础上做推导。

电学功率示意图

推导1:纯电阻电路中电功率的表达式

当电路为纯电阻电路,即电路中只有电阻,只是把电能转化为热能时,还可以用欧姆定律做转化。

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

推导2:电动机电功率的计算

非纯电阻电路中的功率计算,以电动机功率作介绍。电动机的总功率转化为两部分,一部分是自己内部消耗掉的热功率,一部分是向外界传输的机械功率,可以表达为这个公式:

P总=I^2*r+P机;

注意,焦耳热功率只有这一个表达式,因为是非纯电阻电路,因此不能用欧姆定律进行代换。

推导3:功率在动能定理上的应用

动能定理的内容:合外力的功等于动能的该变量。

动能定理的公式为:

W合=△Ek;

对功率恒定的做功过程,我们还可以表述为:

Pt=△Ek;

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