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電功率，相信大家都耳熟能詳，它用于描述電能消耗的快慢，表示電場(chǎng)力在單位時(shí)間內對電荷所做的功，符號為P ，單位為瓦特[W]。例如功率為100W的電燈每小時(shí)消耗0.1度電(kWh);功率為200W電燈每小時(shí)消耗0.2度電(kWh)。

??和電功率有關(guān)的公式有很多，如下圖1-1所示的W=Pt ，P=UI ，P=I 2R 等。那么，其中的P=UI(電功率=電壓×電流)又是怎么來(lái)的呢?這個(gè)公式是不是適用于所有電路?

??圖1-1

??其實(shí)，不管是交流電路還是直流電路，不管是瞬時(shí)值、有效值或者是直流電路的恒定值，功率都是等于電壓乘以電流的，也就是說(shuō)，p=ui 這個(gè)公式適用于所有電路，注意，這里的p、u、i 用的都是小寫(xiě)。

??在解釋為什么p=ui 之前，我們有必要理解p、u、i 的含義。

??一、電壓與電流的定義

??1、電流

??電流，指單位時(shí)間內通過(guò)導體任一橫截面的電荷量，符號為I(i )，單位為安培(A)，例如1秒鐘(1s)通過(guò)導體某一截面的電荷量為1庫侖(1C)，此時(shí)的電流強度就為1安培(1A)，如下圖1-2所示，電流的參考正方向為正電荷的移動(dòng)方向。

??圖1-2

??這就好比在一條大道上，單位時(shí)間內穿過(guò)任一斑馬線(xiàn)的車(chē)流量，例如每小時(shí)有100輛車(chē)開(kāi)過(guò)穿條馬路，那么它的車(chē)流就為100輛/小時(shí)。如果是已知10小時(shí)穿過(guò)該馬路的車(chē)輛共有1200輛，顯然，可以用1200除以10得出每小時(shí)的車(chē)流量為120輛/小時(shí)。

??類(lèi)似的，電流 i 也可以用一段時(shí)間(Δt )內通過(guò)某截面的總電荷量(Δq )除以該段時(shí)間(Δt)得出，即 i=Δq /Δt ，這就是電流的定義表達式。

??要特別說(shuō)明的一點(diǎn)是，所謂“電荷”是指所有帶電的載流子，包括帶正電的離子、空穴、帶負電的自由電子等。當然，在我們的金屬導體中，形成電流的電荷是以自由電子的形式存在的，即金屬導體中其電荷(帶負電)的移方向與電流參考正方向如下圖1-3所示。

??圖1-3

??電荷為什么能定向移動(dòng)?按理說(shuō)，自由電子是圍繞原子核作繞核運動(dòng)的，就像是地球繞著(zhù)太陽(yáng)公轉一樣，此時(shí)電子受到原子核的束縛力而不能隨便跑開(kāi)。顯然，想要自由電子掙脫原子核的束縛，就得給它提供一個(gè)力，只要這個(gè)力大于原子核的束縛力，自由電子就可以跑掉了，而這個(gè)力就是電場(chǎng)力。

??關(guān)于電場(chǎng)力與電荷的更多內容，大家可以看我前面所寫(xiě)文章“帶你完全了解電容”，在這里我就不再闡述。電場(chǎng)的存在，就會(huì )有電壓，那么電壓又是什么呢?

??2、電壓

??所謂電壓，是針對兩點(diǎn)而言的，例如A、B兩點(diǎn)的電壓等于電場(chǎng)力將單位正電荷自A點(diǎn)移動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)所做的功，符號為 U ，單位是伏特( V)，如下圖1-4所示。

??圖1-4

??這就好比地球對人的吸引力，地球表面存在重力場(chǎng)，當人處于這個(gè)重力場(chǎng)中，就會(huì )受到地球引力的作用傾向于往地面掉。如下圖1-5所示，人從4樓自由落體掉到2樓，重力場(chǎng)對人做功，人具有了動(dòng)能，這個(gè)人越胖，其獲得的動(dòng)能也越大。

??圖1-5

??同理，正電荷q 從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力對電荷做功，如下圖1-6所示。電荷量越q大，電場(chǎng)力對電荷做的功越多，將這個(gè)功除以電荷量，就得到了電場(chǎng)力對單位正電荷做的功，這就是電壓，即u=W /q 。這里說(shuō)的是正電荷，其實(shí)對負電荷也是一樣的，只要是單位電荷就行。只用正電荷時(shí)，電場(chǎng)力所做的功是正值，電荷移動(dòng)的方向恰好表示了電壓的方向。

??圖1-6

??相同的兩點(diǎn)距離，電壓大的，表示電場(chǎng)力對單位正電荷做的功越多，即電場(chǎng)越強。根據電壓的定義，它沒(méi)有提到時(shí)間，也就是說(shuō)，電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，不管快還是慢，反正電場(chǎng)能做的功就這么多。

??一句話(huà)電壓與電流，就是電流表示單位時(shí)間通過(guò)任截面的電荷量，而電壓表示電場(chǎng)力對單位正電荷在兩點(diǎn)間做的功。知道了電壓與電流的含義后，p=ui 就很容易理解了。

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