为什么在计算电路中的能量损失时可以使用 P = I²R 而不是 P=V²/R?

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2022-01-17 17:02:51

我正在研究一本问题书,对这个问题的答案感到困惑:

12 V 电池提供 60 A 电流 2 秒。

电路中导线的总电阻为 0.01 欧姆。

Q1。提供的总功率是多少?

Q2。电线中的热量损失了多少能量?

A1:

总功率输出 = 12 * 60 * 2 = 1440 焦耳。

到目前为止一切都很好。

A2:

这是书中的答案:

P = I²R * t = 3600 * 0.01 * 2 = 72 焦耳

这对我来说没问题。但是,如果我使用等效方程 P=V²/R ...

P = V²/ R * t = 12² / 0.01 * 2 = 28,800 焦耳

这两个方程都是针对 P 的,那么它们如何给我不同的答案呢?

4个回答

问题假设您理解了一些没有明确说明的内容:电线和(未知)负载是串联的因此它们共享电流,而不是电池的电压。

情况是这样的:

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

正如其他人指出的那样,由于它们的电阻很小,电线上的电压降很小。

您所知道的是,相同的电流在负载和电线中流动,因此您必须使用这些信息来计算电线中的功率损耗。

60A 通过 0.01ohm 电阻产生 600mV 压降。是您需要在方程式中使用的电压。

这是书中的答案:p =i²r* t = 3600 * 0.01 * 2 = 72焦耳

你需要得到一个更好的书,因为这是明显的错误。电源确实相等I²R,但它不等于I²R* T。Energy =I²R* T.

提供的总功率是多少?

总负载电阻(包括电线)为12V / 60A = 0.2欧姆,因此提供的总电量为144 / 0.2 = 720瓦

电线中的热量损失了多少能量?

电线中丢失的电源为60英寸* 0.01 = 36瓦,因此能量传递的能量是该数字乘以时间(2秒)= 72焦耳。

为什么在计算电路中的能量损失时可以使用 P = I²R 而不是 P=V²/R?

使用欧姆法,I = v / R因此,I²R变为(v / r)²R变为v2 / r。只需确保您正在谈论的电压跨越电阻,该电阻具有当前的电流。任何其他任何东西都可能是错误的或可能是“正确”的巧合。

如果 12 V 提供 60 A,根据欧姆定律,电路中的总电阻必须为 \$\frac{12~V}{60~A} = 0.2~\Omega\$。假设负载电阻与导线串联,这意味着负载电阻的电阻为\$0.2 - 0.01 = 0.19~\Omega\$。

因此,根据欧姆定律,负载两端的电压降为 \$0.19 \cdot 60 = 11.4~V\$,导线两端的电压降为 \$0.01 \cdot 60 = 0.6~V\$。这是必须与导线电阻一起使用的电压:\$\frac{0.6^2}{0.01} \cdot 2 = 72~J\$。

您原始逻辑中的误解是导线电阻不是电路中唯一的电阻。