高中基本電學_第1章 電學概論_1-7 電功率_PART A 功率、馬力、電功率、範例_陳政旭

哈囉,各位同學大家好,歡迎收看摩克實習本店學 我是陳振旭老師 那我們在這個單元要來介紹 第一章的一之七,電功率 那電功率是跟我們的電能,那個能量的章節去做前後的呼應 那我們首先來看一下它的內容大綱 那在Part A的部分我們看一下 我們會先來介紹一下什麼是功率 第二個部分呢,什麼是馬力 我們才會進入到什麼叫做電功率 最後一個是範例 在Part B的部分呢,我們來介紹一下什麼是電能 那過來纔是介紹範例 那電能這個名詞我們在一至三有稍微提到 我們會做更深入的探討 那Part C我們來介紹什麼是效率 一樣為各位同學帶上範例 好那我們來介紹一下什麼是功率 好功率這個名詞其實是 一個英國科學家詹姆斯瓦特來定義發明的 那他其實他是主要的成就各位同學知道 他是製造出第一臺有實用價值的蒸汽機 那他其實也是工業革命之父 好那所以我們功率這個名詞的單位 我們就用瓦特來當單位 就是為了要紀念他 好那功率是什麼意思呢 我們給他定義叫做單位時間內所做的供貨能量 好那這什麼意思呢 各位同學如果還有印象的話 我們之前在能量供與能量的那個單元裡面有介紹過 有一個人去推動一個箱子 對不對做工多少交額 好那現在問題來了 他推那個箱子花多少時間 對花一分鐘也是推完了 對不對花兩分鐘也推完了 或者是花三十秒也推完了 所以做同樣的工可是可能會花不同的時間 會有不同的效率 所以我們必須要把這個區別把它區分出來 同樣的有人搭電梯 電梯可能設定一樓到六樓 可能三十秒就爬上去了 有的電梯要爬一分鐘 所以他們做工的效率是不一樣的 所以什麼是功率呢 功率一定跟時間扯上關係 除了做工以外還要跟時間扯上關係 當然時間花越短做完的工它的效率越高 所以我們的定義叫做單位時間內所做的供貨能量 好那符號的話我們把它叫做P Power 公式呢就是T分之W 就是單位時間所做的工 單位剛剛講過了為了紀念瓦特先生我們用W 那如果你是用那個導出單位的話 我們可以用什麼每秒多少焦耳 那後面還有點點點什麼意思 焦耳我們之前講過 W會等於Fs 所以是每秒多少什麼 牛頓公尺或者是庫倫伏特 就是每秒做多少電也可以 所以它的統稱單位是瓦特 那後面可能還有一些細分的小單位 這些單位的意義都可以互換 因為能量是可以互換的 好那我們來說明一下 什麼叫做工一焦耳跟功率一瓦特的差別 那我們右手邊有個圖 上面有個東西叫原動機 原動機的話其實就是馬達電動機的意思 好那中間有個輪子 我們時間給它叫0秒 下面有個一牛頓的重物 我們等一下準備把它提高一公尺 好那各位同學看到這原動機在動的時候 它一公尺 下面那個黃色的物體一牛頓提高一公尺 那我們用綠色框框把它框起來 好這是什麼意思呢 這代表著 這一牛頓的重物提高了一公尺 這個我們叫做做工一焦耳 所以W等於FS 會等於1乘以1會等於一焦耳 好那我們來把焦點放在 它花了多少時間做這件事情 它花了多少時間呢 各位同學看到它從0秒到1秒鐘 0啊0.25 0.75 1秒鐘 它花了1秒鐘把一牛頓的重物提高一公尺 好所以我們倒公式的話就說 P等於T分之W 就是1分之1叫做一瓦特 好所以一焦耳跟一瓦特其實就是 一瓦特也是在做工只是它跟時間有關係 它就是1秒鐘內就把它完成了 好所以一瓦特就是1秒鐘內做工一焦耳 好那我們來看一下 還有一個比較使用古老的單位叫做馬力 這也是功率的單位 好那馬力這個單位呢 其實是比瓦特這個單位先出來 這是當初那個瓦特先生 在發明蒸汽機以後 為了拿蒸汽機這個機器跟馬 產生的功率去做比較 去產出來的一個單位 好所以馬力這個單位一直沿用到今天 比如說買車子會問多少匹馬力 這是這樣 所以這馬力這個單位會存在 它也是功率的單位 好那它其實也是T分之W 但是它比較特別它是說 一匹馬在1秒鐘 將76公斤的重物為提高1公尺 好那它的單位叫做HP Horse Power 馬力 好它跟瓦特之間的關係是746 所以一個HP是746瓦 好那這個怎麼來的呢 我們來給它說明一下 好假設這裡有一匹 我們把原動機改成馬了 好那馬的話下面綁了76公斤 為什麼76公斤 這是瓦特做的實驗我們也沒辦法 除非他本人出來說明 好那它怎麼做呢 它命令這匹馬 在1秒鐘內把它拖 把那個746牛頓的重物把它提高1公尺 我們把它叫做硬馬力 好那如果我們剛剛用瓦特的觀念來看的話 就是T分之746 好所以你看它的做工是多少 746加瓦 就是W等於Fs 對不對W等於Fs 那個F的話是746 那E的話是1公尺 好那我們來套用功率的單位 那時間花了1秒鐘而已 好所以我們把P乃於T分之W乘起來 除下去就是746除以1 好所以746瓦就是一個馬力 好那我們來看一下電功率 好那我們來看一下我剛剛講到了 物理上面嘛就移動對不對 移動機械人的功率 那我們在電上面呢 我們把這個圖拿出來再重新講一下 為各位同學做複習 電壓是什麼 移動單位電荷所做的功 Q分之W 電流是什麼 通過導體截面積的電荷量T分之Q 好那這兩個東西呢 把它結合起來跟電功率有什麼關係 就是電除了做工以外 它的功率效率是多少 好那我們把這個公式把它做一下轉換 好第一個我們當然跟功要有關係 所以我們把它轉換成W等於QE 好那那個Q的部分呢 Q其實是IT 好所以我們把它轉換成這樣的時候呢 我們看一下 Q的話呢我們在下面喔 W等於QE嘛我們把Q代成IT 所以W等於ITV 好那功率其實是W除以T嘛 所以我們把ITV除以T就可以了 好那各位同學可以得到一個非常簡單的公式 P等於VI 好什麼是P等於VI呢 就是你供應多少電壓流過多少 流出多少電流 就是它的電功率 好所以各位同學可以看一下公式喔 P等於VI V電壓單位伏特 I電流單位安培 P叫做功率 如果只講電的話叫做電功率 單位還是用瓦特 這個跟SI字會完全吻合 好那我們來帶一下範例 範例一很簡單 我們來帶一下電功率的範例 好有一個電燈呢 兩段的電位差12伏特 流過電燈的電流5安培 消耗功率多少瓦特 它問的是瓦特 好那我們看一下它的V 是12伏 I的話是5安培 好那我們直接帶公式喔 直接乘起來就可以了 就是流過這個電燈是5安培的電流 上面電位差12伏特 我們可以得到60瓦 好那各位同學如果你們在市售 比如說大賣場買的電燈泡對不對 寫個10瓦特是什麼意思 10瓦特是什麼 大家可以推算看看 我們接的如果是110伏特的電源 你可以 大家可以算看看說 流過這個電燈泡的電流是多少 這個都是可以算得出來的 那當然那個是交流電的概念 其實它跟直流電是差不多的概念 它只是用交流電去讓它產生光能 這樣子而已 好那範例二我們來看一下 這個也蠻參考 它說有一個原動機 就剛剛介紹過的起重機馬達 它說4秒鐘將1000牛頓的重物體高20公尺 它問說輸出功率多少瓦 還有它的馬力是多少 好那我們來看一下 這個圖 它是說4秒鐘將1000牛頓的重物體高20公尺 好那我們來看一下 這個做工是多少 做工就是用1000乘上20 會得到20K焦耳 好時間4秒鐘 所以我們把它處理時間 所以做工多少處理時間 就是它的做工效率就是功率 所以就用20K除以4這樣就可以了 可以得到5000瓦 所以它的功率就是5000瓦 好我們來代一下功率是5K就是5000瓦 好那它的馬力是多少 就是它原動機的輸出功率馬力是多少 好那剛剛有各位同學提到了 瓦特跟馬力都是功率的單位 馬力是古老的功率單位 瓦特是SI字的單位 所以它們之間有倍數關係是746倍 好那我們就用5K去除以746 所以它也得到6.7馬力 好這樣就可以把答案算出來 好那我們來做個課程總結 好那在這個課程裡面我們學到了功率 功率的話簡單來講就是做工的效率 好那各位同學可以配合我們的能量與這個單元 去做結合 算出多少焦耳處理多少時間 就可以得到功率 好那在電的方面 我們有學到電壓是移動電荷所做的工 電流是單位時間流過多少電荷 這兩個相結合以後各位可以發現說 其實電路上面各個元件的電功率怎麼算 它的功率怎麼算很簡單 端電壓乘以電流就可以得到答案 好那本次課程就到這邊謝謝大家