电功和电功率 - 1979年第7期

我们日常使用的各种电气设备，即使对它们的内部结构不一定很清楚，但是我们知道，接通电源之后它们就能做功。这是因为电流通过电气设备时，把电能转化成了其它形式的能量。这种能量的转换，能够以三种基本的形式表现出来（图1），就是：电流的热效应；电流的磁效应；电流的化学效应。

电流的热效应是指由于电流在导体中流动而引起导体发热的效应。热量的大小和电流的平方以及导体的电阻成正比。电炉、电烙铁等就是应用这种热效应的实例。有时热量还能转化成光，白炽灯就是根据这个原理制作的。

把一个小磁针放在通有电流的导线附近，小磁针就会发生偏转（图2），这是因为在载流导线的周围具有磁场，如同一块磁铁周围所具有的性质一样。这个现象叫电流的磁效应。如果把导线绕成线圈，在线圈中间放进一根软铁棒，当有电流通过线圈时，它就成为一个磁性较强的磁铁，可是电流一旦消失，磁性也跟着消失，这就是常用的电磁铁。许多电气设备，如继电器、电动机、电铃、扬声器等都是应用电磁效应的实例。

电流的化学效应是指电流通过电解溶液时，伴随着导电过程还同时发生化学反应。电解、电镀，还有电池、电解电容器等都是应用电流的化学效应的实例。

上面谈到的电流的三种效应，主要是从电能与其它形式能量转换的角度来说的，它们是电工技术发展的基础。可是，在电子技术中，很多电现象并不能用以上三种效应来解释。例如，电视机显象管的荧光屏为什么会发光，晶体管为什么能放大微弱信号等等，都不属于上述三种效应中的任何一种，而是由于电子本身的效应所引起的。

电流的功

把电能转换成其他形式的能，例如热能、光能、机械能等，叫做电流作功，也称电功。电流在一段电路上所做的功，与这段电路两端的电压，流过的电流以及通电时间成正比：

电流的功=电压×电流×时间

我们可以做一个实验，如图3a所示，将100V的电压加在电阻为100Ω的灯泡的两端，用欧姆定律可算出流过灯丝的电流为1A。再看图3b，把同样的两个灯泡并联起来，加上100V电压，每个灯泡中也有1A电流流过，那么从电源总共就有2A的电流流出。因为有两个灯泡，每个灯泡的电压和电流都和原来的相同，所以它们发光的亮度加在一起就比原来高一倍。就是说：电压不变，电流增加一倍，电流所做的功就增加一倍。

再看图4，两个灯泡串联起来，给每个灯泡都加上100V的电压，通过1A的电流，那么两个灯泡的亮度加在一起，仍然是一个灯泡亮度的两倍。这就是说：电流不变，电压增加一倍，电流所做的功也增加了一倍。

电流所做的功，不仅取决于电压和电流，还与通电的时间成正比。就好比一个人不论他有多大力气，他所做的功还要取决于劳动时间的长短。计量电功的基本单位是焦耳，它是这样规定的：若负载的端电压为1伏，通过的电流为1安，则在1秒钟内所做的功就是1焦耳。

1焦耳=1伏×1安×1秒

例如：100伏、1安的灯泡，电流每1秒钟所做的功=100伏×1安×1秒=100焦耳。也就是说，灯泡每秒钟消耗的电能为100焦耳。

电功率

电流做功的速率叫做电功率，常用字母P表示，电功率的单位是瓦特（用W表示）。1瓦特就是在1秒钟内做了1焦耳的功。用公式来表示：

电功率=电压×电流

P＝E×I

1瓦特（W）=1伏（V）×1安（A）在电功率很大的场合，我们常用千瓦（KW）做单位，1KW=1,000W。在电功率很小的场合，则用毫瓦（mW）或微瓦（μW）做单位，1mW= 1／1,000W，1μW=1／1,000,000W。

根据欧姆定律I=\(\frac{E}{R}\)，计算电功率的公式也可以写成

P=E×I=E×\(\frac{E}{R}\)=E\(^{2}\);R,或

P=(I×R)×I=I\(^{2}\)R

一度电是多少

在工厂、农村和家庭里，使用着各种各样的电气设备，如电灯、电动机、电视机、电炉等等，它们都是消耗电能的负载。为了便于分析和计算，我们可以把这些用电设备等效地看成是一个电阻。例如图5所示的电炉，在220V电压作用下，电功率为250W, 根据公式P=\(\frac{E}{^{2}}\)R，可以求得等效负载电阻为

R=\(\frac{E}{^{2}}\)P=（220）2;250=193Ω