什么是安培、瓦、伏和欧姆?

由:戴夫·鲁斯|

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日出时电力转换站附近的一些塔架。电力系统中电压越大,电流就越大。道/盖蒂图片社

我们的大部分日常生活都依赖电力,但我们大多数人都不知道60瓦和75瓦灯泡的区别,也不知道墙上插座的电压如何提供足够的电力来运行一个小台灯和一个大功率微波炉。

三个最基本的单位电压(V),当前(,大写字母“i”)和电阻(R).电压是以,电流是以安培电阻是用欧姆

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一个有助于理解这些术语的简单类比是一个系统管道管道。电压相当于水压,电流相当于流速,电阻就像管子的尺寸。

在电气工程中有一个基本方程,说明了这三个术语之间的关系。它说电流等于电压除以电阻或者I = V/R。这就是欧姆定律。

让我们看看这个关系如何应用于管道系统。假设你有一个装有加压水的水箱,连接着一根软管,你正在用它来浇灌花园。

如果你增加容器里的压力会发生什么?你可能会猜到,这会使更多的水从软管中流出。电气系统也是如此:增加电压会产生更多的电流。

假设你增加了软管的直径以及水箱的所有配件。你可能猜到了,这也会使更多的水从软管中流出。这就像减小电气系统中的电阻,从而增加电流。

电力是用单位来测量的美国瓦茨.在电力系统中,功率(P)等于电压乘以电流。

水的比喻仍然适用。拿一根软管对准水车,就像水磨坊里用来转动磨石的水车一样。你可以用两种方法增加水车产生的动力。如果你增加从软管流出的水的压力,水就会以更大的力撞击水车,水车转得更快,产生更多的动力。如果你增加流速,水车转得更快,因为额外的水撞击它的重量。

在下一页,我们将更多地讨论电力效率。

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电效率

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当使用更高的电压来降低电流时,电气系统的效率更高。科学图片库/Getty Images

在电气系统中,增加电流或电压都会产生更高的功率。假设你有一个6伏的系统灯泡接上6伏的电源电池.灯泡的输出功率是100瓦。使用方程I = p / v,我们可以计算出需要多少安培电流才能从这个6伏的灯泡中获得100瓦。

你知道P = 100w, V = 6v。所以,你可以重新排列方程来解出I,然后代入数字。

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I = 100w / 6v = 16.67安培

如果你用一块12伏的电池和一个12伏的灯泡来获得100瓦的电力,会发生什么?

I = 100w / 12v = 8.33安培

所以,后一种系统产生相同的功率,但电流减半。使用更少的电流产生相同的功率有一个优势。电线中的电阻会消耗电能,而电能的消耗会随着导线中电流的增加而增加。你可以把这两个方程重新排列一下。你需要的是一个用电阻和电流表示功率的方程。让我们重新排列第一个方程:

I = V/R可以重新表述为V = I*R

现在你可以把V的方程代入另一个方程

P = V*I将V代入,得到P = I*R*I,或P = I2* R

这个方程告诉你的是,如果电线的电阻增加,电线消耗的功率就会增加(例如,如果电线变得更小或由导电性更差的材料制成)。但是如果通过导线的电流增加,它会急剧增加。因此,使用更高的电压来降低电流可以使电力系统更高效。的效率电动马达在更高的电压下也会改善。

这种效率的提高促使汽车工业在20世纪90年代考虑将12伏的电气系统转换为42伏的系统。随着越来越多的汽车配备电动设施——视频显示器、座椅加热器、“智能”气候控制——它们需要厚厚一捆的电线来提供足够的电流。切换到更高电压的系统可以用更细的电线提供更多的电力。

转换从未发生过因为汽车制造商能够通过数字技术和更高效的12伏特电动泵来提高效率。但一些新模式采用了混合动力系统采用单独的48伏发电机,为空闲关闭等先进功能提供动力,同时提高整体系统效率。

要了解更多关于电和相关主题的知识,请查看下一页的链接。

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最初发表于2000年10月31日

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