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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:

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。

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;

发动机的功率

电功率

与力学力做功对应力学功率类似,电学电路中电子做功,也有电功率。

电功率的表达式主要有两个,分别是:

P=UI

其中U为电压,I为电流。

P=W/t

其中W为电功,t为时间。

汽车额定功率启动与恒定加速度启动

具体请看这这篇文章介绍

http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/437744.html

电灯泡功率的测量

与测量定值电阻的伏安法类似,我们利用伏安法测量电灯泡的功率。

根据公式电功率公式P=UI可知,我们测量灯泡两端的电压值与通过灯泡的电流值,就可以测量出其功率的大小。

非纯电阻电路的输入功率、输出功率与热功率

我们这里主要介绍的是电动机的非纯电阻电路。三者关系满足公式:

UI=P机+I2Rt;

其中UI为输入功率,也叫电动机的总功率,也叫作总消耗功率。

P机为输出功率(以机械功的形式向外输出能量),也叫有用功率。

I2Rt为热功率,也叫损耗功率。其中R为电动机的内阻。

功率单位

功率的单位是瓦特,符号是W,W是一个比较小的单位,我们常用的单位是kW。

功率与功的关系

功率和功的关系式

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

功是力在位移上的积累。功的表达式是W=FscosA,其中A为位移s与力F的夹角。

功率与功的关系P=W/t

电热与热功率

电热就是电流产生的内能。电热的大小是由焦耳定律决定的。焦耳定律的公式是Q=I2Rt。热功率就是P=I2R。

功率与机械效率

这两者的概念描述是截然不同的。功率指的是单位时间内做功的多少。而机械效率指的是有用功占总共功的百分比。

机械效率的理解请看文章:机械效率http://chuzhongwuli.com/151/

远距离输电中的功率问题

请看这篇文章的介绍:远距离输电http://gaozhongwuli.com/zongjie/x32/481792.html

功率学习问题与王尚老师答疑

学生问题:电动机的输出功率是什么?

王尚老师:电动机的输出功率是机械功率。电动机的功率包括三部分,分别是输入功率,输出功率和热功率。三者关系满足公式:

UI=P机+I2Rt;

其中UI为输入功率,也叫电动机的总功率,也叫作总消耗功率。

P机为输出功率(以机械功的形式向外输出能量),也叫有用功率。

I2Rt为热功率,也叫损耗功率。其中R为电动机的内阻。我建议你看物理自诊断的专题里面有几道非纯电阻电路的问题帮您进行巩固。

参考文献

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

功率概念的梳理http://za.gaozhongwuli.com/942

电源的输出功率http://zi.gaozhongwuli.com/index.php/archives/3433

平均功率和瞬时功率http://blog.teacherws.com/wen/13402.html

功与功率http://i.gaozhongwuli.com/physics/73.html

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