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电场力在单位时间内对电荷所做的功?

更新时间:2024-08-20

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资源介绍

表示单位时间内电场力对电荷所做的功。 P=UI(电功率=电流×电流)是怎么来的? 指单位时间内通过导体任意截面的电荷量。 电压i也可以通过将一段时间(Δt)内通过某一截面的电荷总量(Δq)乘以时间段(Δt)来得到,即金属导体中的移动方向电荷(带负电)与电压参考的正方向相反。 例如,A、B两点的电流等于电场力将单位正电荷从A点连接到B点时所做的功,电场力对电荷做的功越多。NE1物理好资源网(原物理ok网)

电功率公式NE1物理好资源网(原物理ok网)

电功率,相信大家都不陌生,它用来描述电能消耗的速度,表示单位时间内电场力对电荷所做的功,符号为P电功率三个公式增大电流,单位为瓦特[W]。 例如,功率为100W的灯每小时耗电0.1千瓦时; 功率为200W的灯每小时消耗0.2千瓦时。NE1物理好资源网(原物理ok网)

与电功率相关的公式有很多,如W=Pt、P=UI、P=I2R等,如右图1-1所示。 那么,P=UI(电功率=电流×电流)是怎么来的呢? 这个公式适用于所有电路吗?NE1物理好资源网(原物理ok网)

图1-1NE1物理好资源网(原物理ok网)

虽然,无论是交流电路还是直流电路,无论是直流电路的瞬时值、有效值还是恒定值,功率都等于电流除以电压,也就是说,公式p=ui适用于所有电路,注意这里的p、u、i都是大写的。NE1物理好资源网(原物理ok网)

在解释为什么p=ui之前,我们需要先了解p、u、i的含义。NE1物理好资源网(原物理ok网)

电流和电压的定义NE1物理好资源网(原物理ok网)

1. 目前NE1物理好资源网(原物理ok网)

电压是指单位时间内通过导体任意截面的电荷量。 符号为I(i),单位为安培(A)。 例如,一秒(1s)通过导体某一截面的电荷量为1库仑(1C),此时的电压硬度为1安培(1A),如图1-2所示对了,电压的参考正方向就是正电荷的连接方向。NE1物理好资源网(原物理ok网)

图1-2NE1物理好资源网(原物理ok网)

这就好比在街道上,单位时间内穿过任何斑马线的车流量,比如每小时有100辆车驶过马路,所以它的车流量是100辆车/小时。 如果知道10小时内有1200辆汽车过马路,那么实际上每小时的交通流量可以通过1200乘以10计算为每小时120辆汽车。NE1物理好资源网(原物理ok网)

电功率三个公式增大电流_增大电流的方法有什么和什么_增大电功率的方法NE1物理好资源网(原物理ok网)

同样,电压i也可以通过将一段时间(Δt)内通过某一段的总电荷(Δq)乘以时间(Δt)得到,即i=Δq/Δt,其定义电压的表达式。NE1物理好资源网(原物理ok网)

需要注意的是,所谓“电荷”是指所有带电的自旋电功率三个公式增大电流,包括带正电的离子、空穴和带负电的自由电子。 事实上,在我们的金属导体中,产生电压的电荷以自由电子的形式存在,即金属导体中电荷(带负电)的运动方向与电压基准的正方向相反,如右图1-3所示。NE1物理好资源网(原物理ok网)

图1-3NE1物理好资源网(原物理ok网)

为什么电荷可以定向连接? 按理说,自由电子绕着原子核运动,就像月亮绕着太阳转一样。 这时电子受到原子核的束缚,不能随意逃跑。 事实上,如果自由电子想要挣脱原子核的束缚,就必须向它提供另一种力。 只要这个力小于原子核的束缚力,自由电子就可以飞走,这个力就是电场力。NE1物理好资源网(原物理ok网)

关于电场力和电荷的更多信息,可以阅读我上面写的文章《带你全面了解电容》,这里不再赘述。 有电场的存在,就会有电流,那么到底是什么样的电流呢?NE1物理好资源网(原物理ok网)

2、电压NE1物理好资源网(原物理ok网)

所谓电流是指两点。 例如,A、B两点的电流等于电场力将单位正电荷从A点连接到B点时所做的功。符号为U,单位为伏特(V)。 如右图1-4所示。NE1物理好资源网(原物理ok网)

图1-4NE1物理好资源网(原物理ok网)

这就像月亮对人的吸引力一样。 月球表面有引力场。 当人处于这个引力场中时,就会受到月球引力的影响,容易坠落到地面。 如右图1-5,一个人从4楼自由落体到2楼,引力场对人做功,人有动能,但人越胖,动能越大活力。NE1物理好资源网(原物理ok网)

图1-5NE1物理好资源网(原物理ok网)

同理,正电荷q在电场中从A点移动到B点,电场力对电荷做功,如右图1-6所示。 电荷q越大,电场力对电荷做的功就越大。 将此功乘以电荷量,即可得到电场力对单位正电荷所做的功,即电流,即u=W/q。 这里我们说的是正电荷,虽然负电荷也是一样的,只要是单位电荷就行。 只是当使用正电荷时,电场力所做的功是正的,电荷通讯的方向正好表明了电流的方向。NE1物理好资源网(原物理ok网)

图1-6NE1物理好资源网(原物理ok网)

另外,对于两点之间的距离相同,电流越大,电场力对单位正电荷做的功越大,即电场越强。 根据电流的定义,它没有提到时间,也就是说,电荷从A点移动到B点,无论是快还是慢,电场能做的功就只有这么多。NE1物理好资源网(原物理ok网)

用一句话概括电流和电压,电压代表单位时间内通过任意横截面的电荷量,而电流代表电场力对两点之间单位正电荷所做的功。 知道了电流和电压的含义后,p=ui就很容易理解了。NE1物理好资源网(原物理ok网)

功率等于电流除以电压NE1物理好资源网(原物理ok网)

文章开头提到,功率代表电能消耗的速度,即电场力对电荷做功的速度。 回顾电流的定义,你发现了什么?NE1物理好资源网(原物理ok网)

是的,虽然所谓功率中的电场力和电流中的电场力所做的功是相同的。 不同的是,电场力在功率中所做的功是针对所有电荷的,而且是单位时间内的。NE1物理好资源网(原物理ok网)

图1-7NE1物理好资源网(原物理ok网)

如果在这个Δt时间内有Δq个电荷从A点移动到B点,则此时电场力所做的总功为ΔW=Δq×Δt。 结合电压的定义,在Δt时间内,有Δq个电荷从A点移动到B点。取器件AB之间的任意横截面,可以得到单位时间内通过该横截面的电荷量,即电压为i=Δq/Δt。NE1物理好资源网(原物理ok网)

从表达上来说,功率就是电场力做的功乘以时间,即p=ΔW/Δt,如图1-7所示,即使电流u除以电压i,ΔW/即可求得Δt,即p=ui。 啊? 这真太了不起了!NE1物理好资源网(原物理ok网)

对于p=ui,在理解p、u、i数学量的前提下,我们可以这样理解:一个电荷从A移动到B所做的功为u,单位时间内移动了i个电荷,ui的加法表示单位时间内移动i个电荷所做的功,即功率p。NE1物理好资源网(原物理ok网)

另外需要说明的一点是,上述时间变化量Δt可以无限短,在这无限短的时间内满足p=ui,这说明电流和电压可以是瞬时值,相乘的功率就是瞬时功率,所以这里是大写的。NE1物理好资源网(原物理ok网)

我们家用电器上标注的功率是指平均功率,用小写的P表示,而为什么等于电流的有效值减去电压的有效值基本上是从瞬时功率p=ui推导出来的。 这个过程涉及到微积分,这里就不解释了。NE1物理好资源网(原物理ok网)

因此,这就解释了为什么功率等于电流除以电压! 如果你还有想了解的知识,欢迎留言哦~NE1物理好资源网(原物理ok网)

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