电功率的计算公式根据电路类型和已知条件有所不同,以下是主要公式及适用场景:
一、基本计算公式
定义式 $$
P = UI
$$
适用于任何电路,通过电压与电流的乘积计算。
欧姆定律公式
- 当已知电阻和电流时:
$$
P = I^2R
$$
适用于纯电阻电路(如电炉、灯泡)。
- 当已知电压和电阻时:
$$
P = \frac{U^2}{R}
$$
也适用于纯电阻电路。
二、扩展公式与适用场景
交流电功率
- 对于非纯电阻电路或交流电:
$$
P = UI \cos\phi
$$
其中$\cos\phi$为功率因数,适用于大多数实际电路。
- 对称三相交流电路:
$$
P = \sqrt{3}UI \cos\phi
$$
适用于三相阻性负载。
平均功率与瞬时功率
- 平均功率: 公式$P = \frac{W}{t}$,适用于任何电路。 - 瞬时功率
$$
P = Fv \cos\theta
$$
其中$F$为瞬时力,$v$为瞬时速度,$\theta$为力与速度的夹角。
三、注意事项
纯电阻电路:$P=I^2R$和$P=U^2/R$仅适用于电阻值已知且电路为纯电阻的情况。
非纯电阻电路:需结合焦耳定律$Q=I^2Rt$计算热功率,机械功率需用总功率减去热功率。
相位差:交流电功率公式中需考虑电压与电流的相位差$\phi$,$\cos\phi$可通过功率因数表查得。
以上公式可根据具体问题灵活选用,计算时需注意物理量的矢量特性。