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一、功率的基本概念
我们现在来讨论电路中某一段所吸收或产生能量的速率,即功率的计算。功率用符号p表示。用图1.3所示的方框表示某段电路,它可能是一个电阻或是一个电源,也可能是若干元件的组合。我们采用关联的电压、电流参考方向如图示。
设在dt时间内由a点到b点的正电荷量为dq,且由a 到b为电压降,其值为u,则根据(1.2)式可知在转移过程中dq失去的能量
dW=udq
正电荷失去能量意味着该段电路吸收能量,能量由电路的其它部分传送到这一部分。功率为能量变化的速率,即
p(t)=dw/dt=udq/dt
因 i(t)=dq/dt , 所以 p(t)=u(t)i(t)
二、关联和非关联情况下功率的计算
我们把能量传输(流动)的方向定为功率的方向。如同把电流、电压作为代数量处理一样,也可为功率假设参考方向。当功率的实际方向与参考方向一致时,功率为正,否则,功率为负。根据规定,功率的参考方向用箭头表示,其指向可以任意设定。
从(1.4)式的推导过程可知:如果所研究的电路部分,电压、电流的参考方向是关联的,设功率的参考方向系进入该电路部分的,三者关系见图1.4(a)所示,则运用(1.4)式计算该电路部分的功率时,若算得的功率为正,表示功率的实际方向与参考方向一致,亦即该电路部分吸收功率(负载);若算得的功率为负,表示功率的实际方向与参考方向相反,即该电路部分产生功率(电源)。
显然,u,i,p三者的参考方向中若改变其中任何一个,使其与图1.4(b)中所示相反(非关联参考方向),则需改用
p(t)= -u(t)i(t) (1.5)
计算功率时,若功率为正,仍表示吸收功率(负载);功率为负,仍表示产生功率(电源)。
在国际单位制中,功率的单位为瓦特,简称为瓦(W)。
在图1.4所示参考方向下,在t0到t的时刻内该部分电路所吸收的能量为:
在国际单位制中能量的单位为焦耳,简称焦(J)。
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