A-level 物理（進階物理）/功率/解答

1. 一個 9 W 的燈泡兩端的電壓為 240 V。燈泡中流過的電流是多少？

9 = 240I

$I={\frac {9}{240}}=0.0375{\mbox{ A}}$

2. 一個 10 W 的元件在 1 小時內會消耗多少能量？

$10={\frac {E}{60^{2}}}$

E = 60² x 10 = 36000 J = 36 kJ

3. 一個高品質的燒水壺，可以容納 1 升水，兩端的電壓為 240 V，電流為 12.5 A。將 1 kg 的水溫度升高 1℃ 需要 4.2 kJ 的能量。假設效率為 100%，需要將水溫升高 80K（從 20℃ 到 100℃），將 1 升水燒開需要多長時間？

$12.5\times 240=3000={\frac {4.2\times 10^{3}\times 80}{t}}$

$t={\frac {4.2\times 10^{3}\times 80}{3000}}=112{\mbox{ s}}$

實際上，這可能需要更長的時間，因為能量會損失到周圍空氣的加熱、加熱水壺使用的材料，並且水的溫度可能低於 20℃。

4. 如果一個 100Ω 的電阻器中流過 2A 的電流，那麼它在 10 秒內會消耗多少能量？

${\frac {E}{10}}=2^{2}\times 100=400$

E = 4000 J = 4 kJ

5. 電子的電荷為 -1.6 x 10⁻¹⁹ C。將一摩爾（6 x 10²³ 個粒子）的電子流過一個在 240 V 電路上的 40 W 燈泡需要多長時間？

總電荷 = 1.6 x 10⁻¹⁹ x 6 x 10²³ = 96000 C

$40={\frac {96000\times 240}{t}}={\frac {23040000}{t}}$

$t={\frac {23040000}{40}}=576000{\mbox{ s}}=9600{\mbox{ min}}=160{\mbox{ h}}=6{\mbox{ days }}16{\mbox{ hours}}$