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什么是安培,瓦特,伏特和欧姆?

塔架 at sunrise
在动力变换驻地附近的有些定向塔在日出。电气系统中的电压越高,电流越多。 道威尔/盖蒂图片社

我们日常生活中的大部分时间都是靠电来维持的,但我们大多数人都不知道60瓦和75瓦灯泡之间的区别,也不知道墙上插座的电压如何提供足够的汁液来运行小型台灯和强大的微波炉

的三个最基本的单位 电动ity 是电压(V), 当前 (I,大写"i") and resistance (R)。电压以 伏特, 当前 is measured in 安培 电阻以 欧姆.

一个有助于理解这些术语的简洁类比是一个系统 水暖 管道。电压等于水压,电流等于流速,而电阻则类似于管道尺寸。

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

让我们看看这种关系如何应用于管道系统。假设您有一个压力水箱连接到用于浇灌花园的软管。

如果您增加水箱中的压力会怎样?您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:提高电压将使更多的电流通过。

假设您增加了软管的直径以及水箱的所有配件。您可能会猜到,这还会使更多的水从软管中流出。这就像降低电气系统中的电阻,从而增加电流。

电能以 瓦特. In an 电动al system power (P) is equal to 的 voltage multiplied 通过 的 当前.

水类比仍然适用。拿一个软管,将其指向水车,就像用来在水车上打磨石头的水车一样。您可以通过两种方式增加水车产生的功率。如果增加从软管流出的水的压力,水会以更大的力撞击水车,水轮转动得更快,从而产生更大的动力。如果增加流量,由于多余的水会击中水车,因此水车转动得更快。

在下一页,我们将更多地讨论电效率。

艺术家' rendering of electric current
当使用较高的电压来减少电流时,电气系统会更有效。 科学照相馆/盖蒂图片社

在电气系统中,增加电流或电压将导致更高的功率。假设您有一个6伏的系统 灯泡 连接到6伏特 电池。灯泡的输出功率为100瓦。使用方程式 I = P / V,我们可以计算出要从6伏灯泡中获得100瓦功率需要多少安培电流。

您知道P = 100 W,V = 6V。因此,您可以重新排列方程式以求解I并替换为数字。

I = 100 W / 6 V = 16.67安

如果使用12伏电池和12伏灯泡获得100瓦功率,会发生什么情况?

I = 100 W / 12 V = 8.33安

因此,后一种系统产生的功率相同,但电流只有一半。使用较少的电流来产生相同的功率有一个优势。电线中的电阻会消耗功率,并且消耗的功率会随着流经电线的电流的增加而增加。您可以通过对两个方程式进行一些重新排列来了解这种情况。您需要的是以电阻和电流表示的功率方程。让我们重新排列第一个方程:

I = V / R可以重新定义为V = I * R

现在,您可以将V的方程式替换为另一个方程式:

P = V * I代替V,我们得到P = I * R * I或P = I2* R

该方程式告诉您的是,如果导线的电阻增加(例如,导线变小或由导电性较小的材料制成),则导线消耗的功率就会增加。但是,如果流经电线的电流增加,则急剧增加。因此,使用较高的电压来减小电流可以使电气系统更高效。效率 电动 motors 在较高电压下也会改善。

效率的提高促使汽车行业在1990年代考虑从12伏电气系统转换为42伏系统。随着越来越多的汽车配备了电动设施,例如视频显示器,座椅加热器,"smart"气候控制-他们需要粗线束以提供足够的电流。切换到更高电压的系统将以更细的线规提供更多的功率。

切换从未发生,因为汽车制造商能够使用数字技术和效率更高的12伏电动泵来提高效率。但是一些新模型采用 混合动力系统 带有单独的48伏发电机,可为高级功能(如怠速关闭)供电,同时提高整体系统效率。

要了解有关电力和相关主题的更多信息,请查看下一页上的链接。

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