日出時(shí)變電站附近的一些塔架。電氣系統(tǒng)中的電壓越高，電流就越多。 道威爾/蓋蒂圖片社

　　我們的日常生活大部分時(shí)間都依靠電力運(yùn)行，但我們大多數(shù)人都不知道 60 瓦和 75 瓦燈泡之間的區(qū)別，也不知道墻上插座的電壓如何提供足夠的果汁來(lái)運(yùn)行小臺(tái)燈和強(qiáng)大的微波爐。

　　三個(gè)最基本的單元 電力 是電壓 (V)、電流 (我、大寫“i”)和電阻(R).電壓測(cè)量單位為 伏，電流測(cè)量單位為 安培 電阻測(cè)量在 歐姆.

　　什么是伏特?

　　電壓 是電流流經(jīng)系統(tǒng)的電勢(shì)或“壓力”的測(cè)量值。電壓也被描述為單個(gè)電子在電路中移動(dòng)時(shí)的速度，并以稱為伏特的單位進(jìn)行測(cè)量。

　　在美國(guó)，來(lái)自電網(wǎng)的電力被輸送到家庭 在兩種不同的電壓或“壓力”下：120伏和240伏。這是因?yàn)椴煌募矣秒娖髟诓煌碾妷合鹿ぷ??？照{(diào)、電灶和干衣機(jī)等大型耗能電器的電壓為 240 伏，而燈泡、電視、電腦和手機(jī)充電器等大多數(shù)其他設(shè)備只需要 120 伏。

　　Volts以意大利物理學(xué)家亞歷山德羅·沃爾塔(Alessandro Volta)的名字命名，他在1800年制造了第一批電池之一。

　　什么是放大器?

　　安培數(shù)是測(cè)量通過(guò)電路的電量的另一種方法。安培數(shù)是電流流過(guò)電路的“速率”或通過(guò)導(dǎo)線的電子數(shù)。安培數(shù)以稱為安培(或 安培).該裝置以法國(guó)物理學(xué)家安德烈-瑪麗·安培的名字命名，他是電磁學(xué)之父之一。

　　如果您查看家庭的服務(wù)面板(也稱為斷路器盒)，您可能會(huì)遇到放大器。你會(huì)知道的 列出了不同的斷路器 如 15 安培、20 安培和 30 安培。安培數(shù)越大，流經(jīng)電路的電流就越多。同樣，空調(diào)、洗衣機(jī)和烘干機(jī)等大型電器將連接到 30 安培電路，而家庭中的大多數(shù)插座將由 20 安培或 15 安培電路供電。

　　如果您嘗試在同一電路上運(yùn)行太多電器，斷路器將“跳閘”并切斷電源，以防止接線過(guò)熱。

　　什么是瓦特?

　　在所有這些不同的電力單位中， 瓦特?cái)?shù) 可能是最熟悉的。多年來(lái)，您一直在購(gòu)買 40 瓦燈泡和 60 瓦燈泡，通常認(rèn)為 60 瓦燈泡會(huì)比 40 瓦燈泡更亮。但是為什么?

　　瓦特?cái)?shù)事實(shí)證明，是電子設(shè)備消耗的電量?？紤]瓦數(shù)的另一種方法是“工作中的電力”——實(shí)際做某事所需的功率，無(wú)論是 運(yùn)行真空吸塵器 (400 至 900 瓦)、按門鈴(2 至 4 瓦)或照亮燈泡(40 至 75 瓦)。

　　要計(jì)算瓦數(shù)，您只需將電壓(壓力/速度)乘以安培數(shù)(體積)，表示為 V x A = W.每個(gè)電子在電路中移動(dòng)得越快，電路可以容納的體積越大，瓦數(shù)就越高。瓦數(shù)以瓦特為單位測(cè)量，并以推廣 蒸汽機(jī).

　　什么是歐姆?

　　啊，你以為我們已經(jīng)完成了。到目前為止，我們已經(jīng)討論了測(cè)量流經(jīng)電路的電量的不同方法，以及運(yùn)行連接到該電路的不同電氣設(shè)備需要多少瓦數(shù)。

　　但是電路是由電線組成的，而電線不是完美的導(dǎo)體。大多數(shù)家用電線由銅或鋁制成，這兩種材料都具有一定的自然阻力或摩擦力，這會(huì)減慢電流。當(dāng)電力通過(guò)電氣設(shè)備和電器時(shí)，它們也會(huì)施加自己的電阻。

　　電阻以歐姆為單位測(cè)量，以德國(guó)物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家喬治·西蒙·歐姆的名字命名。

　　如果您仍然對(duì)伏特、安培、瓦特和歐姆之間的關(guān)系感到困惑，請(qǐng)繼續(xù)閱讀以獲取有用的類比。

　　了解電力：管道類比

　　幫助理解這些術(shù)語(yǔ)的一個(gè)巧妙的類比是一個(gè)系統(tǒng) 管道 管道。電壓相當(dāng)于水壓，電流(安培數(shù))相當(dāng)于流量，電阻就像管道尺寸。

　　電氣工程中有一個(gè)基本方程，說(shuō)明了這三個(gè)術(shù)語(yǔ)之間的關(guān)系。它表示電流等于電壓除以電阻或I = V / R。這被稱為歐姆定律(以我們的朋友喬治·西蒙·歐姆的名字命名)。

　　讓我們看看這種關(guān)系如何應(yīng)用于管道系統(tǒng)。假設(shè)您有一個(gè)加壓水箱連接到用于澆灌花園的軟管。

　　如果增加水箱中的壓力會(huì)怎樣?您可能可以猜到這會(huì)使更多的水從軟管中流出。電氣系統(tǒng)也是如此：增加電壓將使更多的電流流動(dòng)。

　　假設(shè)您增加了軟管的直徑和油箱的所有配件。您可能猜到這也會(huì)使更多的水從軟管中流出。這就像降低電氣系統(tǒng)中的電阻，從而增加電流。

　　電功率的測(cè)量單位為 瓦.在電氣系統(tǒng)中，電源(P) 等于電壓乘以電流。

　　水的類比仍然適用。拿一根軟管，把它對(duì)準(zhǔn)水車，就像水車?yán)镉脕?lái)轉(zhuǎn)動(dòng)磨石的水車一樣。您可以通過(guò)兩種方式增加水車產(chǎn)生的功率。如果增加從軟管流出的水的壓力，它會(huì)以更大的力撞擊水車，并且輪子轉(zhuǎn)動(dòng)得更快，從而產(chǎn)生更大的動(dòng)力。如果增加流速，水車轉(zhuǎn)動(dòng)得更快，因?yàn)轭~外的水撞擊它的重量。

　　電效率

　　當(dāng)使用更高的電壓來(lái)減少電流時(shí)，電氣系統(tǒng)效率更高。 科學(xué)圖片庫(kù)/蓋蒂圖片社

　　在電氣系統(tǒng)中，增加電流或電壓將導(dǎo)致更高的功率。假設(shè)您有一個(gè)系統(tǒng)，其中 6 伏燈泡連接到 6 伏 電池.燈泡的功率輸出為100瓦。使用等式 I = P/V，我們可以計(jì)算出從這個(gè) 100 伏燈泡中獲得 6 瓦的電流(以安培為單位)。

　　您知道 P = 100 W，V = 6 V。因此，您可以重新排列方程以求解 I 并代入數(shù)字。

　　I = 100 W/6 V = 16.67 A

　　如果您使用 12 伏電池和 12 伏燈泡來(lái)獲得 100 瓦的功率會(huì)發(fā)生什么?

　　I = 100 W/12 V = 8.33 A

　　因此，后一種系統(tǒng)產(chǎn)生相同的功率，但電流只有一半。使用更少的電流來(lái)產(chǎn)生相同數(shù)量的功率有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。電線中的電阻消耗功率，并且消耗的功率隨著通過(guò)電線的電流增加而增加。您可以通過(guò)對(duì)兩個(gè)方程進(jìn)行一些重新排列來(lái)了解這是如何發(fā)生的。您需要的是電阻和電流方面的功率方程。讓我們重新排列第一個(gè)等式：

　　I = V/R 可以重述為 V = I*R

　　現(xiàn)在您可以將 V 的等式代入另一個(gè)等式：

　　P = V*I 代入 V，得到 P = I*R*I，或 P = I2*R

　　這個(gè)方程告訴你的是，如果導(dǎo)線的電阻增加(例如，如果導(dǎo)線變小或由導(dǎo)電性較低的材料制成)，導(dǎo)線消耗的功率會(huì)增加。但是，如果通過(guò)電線的電流增加，它就會(huì)急劇增加。因此，使用更高的電壓來(lái)降低電流可以使電氣系統(tǒng)更高效。效率 電動(dòng)機(jī) 在較高電壓下也有所改善。

　　這種效率的提高促使汽車行業(yè)在 1990 年代考慮從 12 伏電氣系統(tǒng)切換到 42 伏系統(tǒng)。隨著越來(lái)越多的汽車配備電動(dòng)設(shè)施——視頻顯示器、座椅加熱器、“智能”氣候控制——他們需要厚厚的布線來(lái)提供足夠的電流。切換到更高電壓的系統(tǒng)將通過(guò)更薄的接線提供更多功率。

　　這 開關(guān)從未發(fā)生，因?yàn)槠囍圃焐棠軌蛲ㄟ^(guò)數(shù)字技術(shù)和更高效的 12 伏電動(dòng)泵提高效率。但較新的混合動(dòng)力和全電動(dòng)(EV)汽車和卡車具有平均450至650伏的電氣系統(tǒng)，以運(yùn)行強(qiáng)大的電動(dòng)機(jī)。