GCSE 科學/電力

電力在過去 100 年左右變得如此流行的原因是因為它是一種非常好的將能量從一個地方移動到另一個地方的方法。當你購買一個燈泡時，它通常以瓦特為單位。瓦特是功率的單位。在本單元中，你將學習一些關於電流、電壓、能量和功率的公式，並應用這些公式。

功率定義

功率定義為能量流動的速率。它的單位是瓦特——一瓦特等於一焦耳每秒。

在電路中，功率可以透過將電流和電壓相乘來求得。記住這一點的一種方法是使用如下所示的公式三角形。記住符號的位置。P是功率，V是電壓，I是電流。如果你想知道功率，遮住它的符號，剩下的就是I×V，即電流乘以電壓。想求電壓？遮住它，剩下的就是P÷I，即功率除以電流。

從上面的定義可以看出，功率是能量E除以時間t。（每秒多少焦耳）

P = E/t

那麼P = IV從何而來？

為了找出答案，我們來看看I和V是如何定義的。I是電流。它是每秒流過任何點的電荷量Q。電壓也決定電流，因此功率與電壓和電流成正比。我們知道，根據電壓的定義，如果 1 安培的電流在 1 秒內流過，電壓差為 1 伏特，則每秒消耗 1 焦耳的能量，因此功率為 1 瓦特。

邁克爾將一個 100 瓦的燈泡插到電源插座上，燈泡的電阻是多少？為了求電阻，我們需要知道電流，為了求電流，我們使用功率公式。遮住三角形中的I，得到

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

= 0.435 A

現在我們可以將它代入電阻公式。

R = V/I

= (230 V)/(0.435 A)

= 529 Ω

15 秒內流過燈泡的電荷量是多少？

我們使用電流的定義來計算這一點。

I = C/t

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

15 秒內有多少電能轉化為熱能和光能？

為此，我們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) 將歐姆定律寫成類似上面的三角形。

Q2) 如果 3 A 的電流流過一個 12 V 的加熱器，它在半小時內會傳遞多少能量？在同一時間內流過加熱器的電荷量是多少？

Q3) 在美國，電源電壓只有 120 V。如果一個 60 瓦的燈泡連線到美國的電源插座上，流過它的電流是多少？

Q4) 如果同一個燈泡插到英國的電源插座上 (230 V)，流過它的電流是多少？功率是多少？

在繼續研究國家電網電力線的電力傳輸之前，我們需要了解能量是如何產生的。我們將在學習下一個模組（關於電流的磁效應）之後再回到這個主題。

總結