譯者注：由于本人水平有限耻卡，譯文中難免會(huì)出現(xiàn)概念模糊、晦澀難懂，如果實(shí)在沒心思看下去溃卡，請(qǐng)發(fā)揮你的學(xué)習(xí)能動(dòng)性瘸羡，到原文中自行翻譯犹赖，感謝＞濉Ｕ匙颉！點(diǎn)這里吞瞪，直達(dá)英文各種長句的世界驾孔。

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譯者：Noddy

地址：歐姆定律

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前言：任何直流電路中椿息，電壓、電流和電阻之間的關(guān)系首先由德國物理學(xué)家Georg Ohm（格奧爾格·歐姆）發(fā)現(xiàn)寝优。

格奧爾格·歐姆發(fā)現(xiàn)乏矾，在恒定溫度下，流過固定線性電阻的電流與施加在其上的電壓成正比铅协，并且與電阻成反比亿胸。電壓、電流和電阻之間的這種關(guān)系形成了歐姆定律的基礎(chǔ)预皇，如下所示侈玄。

歐姆定律關(guān)系

歐姆定律關(guān)系三者之間的關(guān)系

通過知道電壓、電流或者電阻三者之中的任何兩個(gè)值吟温，我們可以使用歐姆定律計(jì)算出第三個(gè)缺失值序仙。歐姆定律廣泛用于電子公式和計(jì)算中，因此“了解和準(zhǔn)確記住這些公式非常重要”鲁豪。

計(jì)算電壓（V）

V(伏特) = I(安培) x R(歐姆)

計(jì)算電流（I）

I(安培) = V(伏特) ÷ R(歐姆)

計(jì)算電阻（R）

R(歐姆) = V(伏特) ÷ I(安培)

有時(shí)候通過使用圖片潘悼，更容易記住歐姆定律之間的關(guān)系。如下圖爬橡，V治唤、I和R的三個(gè)量詞已經(jīng)被疊加到三角形（我們可以親切地稱為歐姆定律三角形）中，V在最頂部糙申，而電壓和電阻在下面宾添。這種排列表示每個(gè)量詞在歐姆定律公式中的實(shí)際位置。

歐姆定律三角形

歐姆定律三角形

變換上圖中歐姆定律的等式，將會(huì)給我們以下同樣方程的組合：

變換等式的左側(cè)缕陕，可以計(jì)算各量詞的值

然后通過使用歐姆定律粱锐，我們可以看到施加到1Ω電阻器的1V電壓將導(dǎo)致1A的電流流動(dòng)，并且電阻值越大扛邑，對(duì)于給定的施加電壓怜浅，流動(dòng)的電流就會(huì)越小。遵守“歐姆定律”的任何電氣設(shè)備或組件蔬崩，即流過其的電流與其上的電壓（I ∝ V）成正比恶座，例如電阻器或電纜，在本質(zhì)上被稱為“歐姆” 舱殿，而晶體管或二極管等奥裸，被稱為“非歐姆”器件。（譯者注：因?yàn)榫w管或者二極管大多的電阻值不是固定的沪袭，會(huì)隨電壓的大小和方向以及外界環(huán)境的變化而變化）

電路中的功率

電路中的功率（P）是在電路中吸收或產(chǎn)生能量的速率。諸如電壓這類能量源將產(chǎn)生或輸送電力樟氢，令連接到電壓兩端的負(fù)載能夠加以吸收冈绊。（譯者注：負(fù)載，即用來把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的電子元件埠啃，詳見這里）例如死宣，燈泡和加熱器等吸收電能，并將其轉(zhuǎn)換為熱或者光碴开，或兩者并存毅该。電子元器件的值或額定值（瓦）越高，它們可能消耗的電功率就越多潦牛。

功率的數(shù)量符號(hào)為P眶掌，單位是瓦特（W）,是電壓和電流的乘積所得。前綴用于表示瓦特的各種倍數(shù)或者子倍數(shù)巴碗，例如：毫瓦（(mW = 10^-3W)）朴爬，千瓦（kW = 10³W）。

然后通過使用歐姆定律代替V橡淆、I和R的值召噩，電功率的通過以下公式計(jì)算：

計(jì)算功率（P）

P(瓦特) = V(伏特) x I(安培)

或者,

P (瓦特) = V²(伏特) ÷ R(歐姆)

或者,

P(瓦特) = I²(安培) x R(歐姆)

再次地，功率逸爵、電流具滴、電壓這三個(gè)量詞被疊加到三角形中，稱為功率三角形师倔，其中功率在頂部构韵，電流和電壓在底部。這種排列表示每個(gè)量詞在歐姆定律功率計(jì)算公式中的實(shí)際位置。

功率三角形

功率三角形

變換上圖中基于歐姆定律功率計(jì)算公式的等式贞绳，將會(huì)給我們以下同樣方程的組合：

變換等式的左側(cè)谷醉，可以計(jì)算各量詞的值

因此，我們可以看到有三種可能的公式用于計(jì)算電路中的電功率冈闭。如果計(jì)算的功率為正值俱尼，則元件吸收能量（+P），即它消耗或使用能量萎攒。但是如果計(jì)算的功率是負(fù)值遇八，則元件產(chǎn)生能量（-P），換句話說耍休，它是電力源刃永，例如電池和發(fā)電機(jī)。

額定功率

電子元件被賦予以瓦特為單位的“額定功率”羊精，它表示元件將電能轉(zhuǎn)換成諸如熱斯够、光或運(yùn)動(dòng)等其他形式的能量的最大速率。例如喧锦，1/4W電阻器读规，100W燈泡等。

電氣設(shè)備將一種形式的電能轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量燃少。例如束亏，電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，而發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能阵具。燈泡將電能轉(zhuǎn)換為光和熱碍遍。

此外，我們現(xiàn)在知道功率單位是瓦特（WATT）阳液，但是一些電氣設(shè)備如電動(dòng)機(jī)仍然用諸如“馬力”或hp這樣的舊測(cè)量單位來定義額定功率怕敬。馬力和瓦特之間的關(guān)系為：1hp = 746W。例如趁舀，兩馬力電動(dòng)機(jī)的額定功率為1492W（2×746）赖捌，或者1.5kW。

歐姆定律餅狀圖

為了幫助我們進(jìn)一步了解各種值之間的關(guān)系矮烹，我們可以從上面的所有歐姆定律方程中找到電壓越庇、電流、電阻和功率奉狈，并將它們壓縮成一個(gè)簡單的歐姆定律餅狀圖卤唉，用于交流電路和直流電路的計(jì)算，如下圖所示仁期。

歐姆定律餅狀圖

除了使用上圖所示的歐姆定律餅狀圖之外桑驱，我們還可以將單個(gè)歐姆定律方程放入一個(gè)簡單的矩陣表中竭恬，以便在計(jì)算未知值時(shí)方便參考，如下圖所示熬的。

歐姆定律矩陣表

歐姆定律簡單例子

對(duì)于下圖所示電路痊硕，計(jì)算出電壓（V）、電流（I）押框、電阻（R）和功率（P）岔绸。

計(jì)算各量詞的值

電壓 [V = I x R] = 2 x 12Ω = 24V

電流 [I = V ÷ R] = 24 ÷ 12Ω = 2A

電阻 [R = V ÷ I] = 24 ÷ 2 = 12Ω

功率 [P = V x I] = 24 x 2 = 48W

電路中的功率僅在電壓和電流同時(shí)存在的條件下才得以存在。例如橡伞，在開路條件下盒揉，存在電壓，但沒有電流 I = 0A兑徘，因此 V x 0 = 0W刚盈，所以電路內(nèi)消耗的功率也必須為零。同樣地挂脑，如果我們?cè)诙搪返那闆r下藕漱，存在電流流動(dòng)（譯者注：而且電流往往會(huì)很大），但是沒有電壓 V = 0崭闲，因此 0 × I = 0W谴分，因此電路中消耗的功率再次為0。

由于電功率是 V x I 的乘積镀脂，所以無論電路包含高電壓和低電流還是低電壓和高電流，電路中消耗的功率都是相同的忘伞。通常地薄翅，電功率以熱（加熱器），機(jī)械工作（例如電動(dòng)機(jī)）氓奈，放射能量（輻射）或作為存儲(chǔ)能量（電池）的形式耗散翘魄。

電路中的電能

電能表示做功的能力，單位是焦耳（J）舀奶。電能是功率和消耗時(shí)長的乘積暑竟。因此，如果我們知道以瓦特為單位的功率育勺，以及以秒為單位的時(shí)間但荤，我們就可以找到以瓦特每秒為單位的電能。換句話說涧至，電能 = 功率 × 時(shí)間 和 功率 = 電壓 × 電流腹躁。因此，電功率與電能相關(guān)南蓬，并且給出的電能的單位是瓦特每秒或者焦耳纺非。

電能計(jì)算公式

電能（J） = 功率（W）x 時(shí)間（s）

功率也可以定義為能量傳遞的速率哑了。如果一個(gè)焦耳以一秒的恒定速率被吸收或遞送，則相應(yīng)的功率將等同于1瓦特烧颖，因此功率可以被定義為“1焦耳/秒 = 1瓦”弱左。然后我們可以說1瓦特等于1焦耳每秒，功率可以定義為做功或傳遞能量的速率炕淮。

功率和電能三角形

功率和電能三角形

從中可以計(jì)算各個(gè)量詞的值：

計(jì)算各量詞的值

我們?cè)谇拔恼f過拆火，電能被定義為1瓦特每秒或者焦耳。雖然電能以焦耳為單位測(cè)量鳖悠，但當(dāng)用于計(jì)算元件所消耗的能量時(shí)榜掌，其可以變成非常大的值。

例如：如果100瓦燈泡打開24小時(shí)乘综，那么消耗的電能將會(huì)是8,640,000焦耳（100W x 86,400s）憎账，因此使用諸如千焦耳（kJ = 10³J）或兆焦耳（MJ = 10⁶J）等前綴來表示，所以在該簡單示例中卡辰，消耗的能量將為8.64MJ（兆焦耳）胞皱。

當(dāng)用焦耳、千焦耳或者兆焦耳表達(dá)電能時(shí)九妈，往往數(shù)值尾部會(huì)拖著大量的零號(hào)（譯者注：因?yàn)橐詥挝粫r(shí)間s來計(jì)算）反砌，所以用千瓦時(shí)來表示電能消耗就顯得容易得多。

如果消耗（或產(chǎn)生）的電功率以瓦特或千瓦為單位測(cè)量萌朱，并且時(shí)間以小時(shí)而不是秒為單位宴树，則電能單位將是千瓦時(shí)（kW·h）。然后之前的例子中晶疼，我們的100瓦燈泡將消耗2,400瓦特每小時(shí)或2.4kW·h酒贬，這比8,640,000焦耳更容易理解。

1kW·h是額定功率為1000瓦的設(shè)備在一小時(shí)內(nèi)所使用的電量翠霍，通常稱為“電力單位”锭吨。這是由電表計(jì)量的，往往我們從電力公司收到的家庭用電量賬單就是 xx kWkW·h寒匙。（譯者注：零如，也就是我們常用通俗說法的用了多少度電）

千瓦時(shí)是我們家庭中電表使用的能量的標(biāo)準(zhǔn)單位，用于計(jì)算我們使用的電量锄弱，因此我們需要支付多少費(fèi)用考蕾。如果你打開額定功率為1000瓦的電火爐1小時(shí)，你將消耗1kW·h的電量棵癣；如果你打開兩個(gè)這樣瓦數(shù)的電火爐半小時(shí)辕翰，總消耗將是完全相同的電量 - 1kW·h。

因此狈谊，消耗1000瓦特一小時(shí)與消耗2000瓦特半小時(shí)所需要的能量是一樣的喜命。所以沟沙，對(duì)于100瓦燈泡來說，使用1kW·h或1度電壁榕，需要接通總共10小時(shí)（10h × 100W = 1000W·h = 1kW·h）矛紫。