電功率
/ ee-LEK-trik-al POW-er /
電功率是電能被送出或被用掉的速率,也就是電路把電能轉成光、熱、運動或聲音的快慢。一顆 100 瓦的燈泡並不是因為儲存了更多能量才一直比較亮;它比較亮,是因為它比 40 瓦的燈泡更快地把能量轉換掉。它回答電費帳單背後的日常問題:這個裝置此刻消耗能量的速度有多快?
精確地說,電功率 P 是單位時間內轉移的電能;對於一個載有電流 I、兩端電壓為 V 的元件,P = V I,單位是瓦特(一瓦特等於每秒一焦耳)。對於普通電阻,把它與歐姆定律 V = I R 結合,可再得到兩個好用的形式:P = I^2 R 與 P = V^2 / R。第一個顯示發熱隨電流的平方上升,所以電流加倍、熱就變成四倍,這正是為什麼大電流的導線必須很粗、以及要用保險絲防止過載。
你在每個電器標示的額定值、以及電網的設計中都會遇到電功率:發電廠以極高的電壓輸送能量,正是為了讓電流、進而讓輸電線上的 I^2 R 損耗保持很小。給初學者一個誠實的澄清:能量和功率不是同一回事。功率是速率;能量是功率乘以時間。電力公司按能量(以千瓦時計)向你收費:一台 2 kW 的電暖器開 3 小時用掉 2 x 3 = 6 kWh,收的不是功率。
一顆燈泡在 120 V 下運作、汲取 0.5 A,所以它的功率為 P = V I = 120 x 0.5 = 60 瓦。同樣地,若它表現得像個電阻,P = V^2 / R 告訴你它的電阻為 R = V^2 / P = 120^2 / 60 = 240 歐姆。
功率是電壓乘以電流;對電阻而言,它也等於 I^2 R 或 V^2 / R。
功率(瓦特)是使用能量的速率;能量(焦耳或千瓦時)是功率乘以時間。帳單收的是能量,不是功率。發熱與 I^2 R 成正比,所以電流的影響比你想像的更大。