译者注：由于本人水平有限，译文中难免会出现概念模糊、晦涩难懂，如果实在没心思看下去，请发挥你的学习能动性，到原文中自行翻译，感谢！！！点这里，直达英文各种长句的世界。

好了，既然你选择继续往下看，那就一起来学习吧！！！

译者：Noddy

地址：欧姆定律

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前言：任何直流电路中，电压、电流和电阻之间的关系首先由德国物理学家Georg Ohm（格奥尔格·欧姆）发现。

格奥尔格·欧姆发现，在恒定温度下，流过固定线性电阻的电流与施加在其上的电压成正比，并且与电阻成反比。电压、电流和电阻之间的这种关系形成了欧姆定律的基础，如下所示。

欧姆定律关系

欧姆定律关系三者之间的关系

通过知道电压、电流或者电阻三者之中的任何两个值，我们可以使用欧姆定律计算出第三个缺失值。欧姆定律广泛用于电子公式和计算中，因此“了解和准确记住这些公式非常重要”。

计算电压（V）

V(伏特) = I(安培) x R(欧姆)

计算电流（I）

I(安培) = V(伏特) ÷ R(欧姆)

计算电阻（R）

R(欧姆) = V(伏特) ÷ I(安培)

有时候通过使用图片，更容易记住欧姆定律之间的关系。如下图，V、I和R的三个量词已经被叠加到三角形（我们可以亲切地称为欧姆定律三角形）中，V在最顶部，而电压和电阻在下面。这种排列表示每个量词在欧姆定律公式中的实际位置。

欧姆定律三角形

欧姆定律三角形

变换上图中欧姆定律的等式，将会给我们以下同样方程的组合：

变换等式的左侧，可以计算各量词的值

然后通过使用欧姆定律，我们可以看到施加到1Ω电阻器的1V电压将导致1A的电流流动，并且电阻值越大，对于给定的施加电压，流动的电流就会越小。遵守“欧姆定律”的任何电气设备或组件，即流过其的电流与其上的电压（I ∝ V）成正比，例如电阻器或电缆，在本质上被称为“欧姆” ，而晶体管或二极管等，被称为“非欧姆”器件。（译者注：因为晶体管或者二极管大多的电阻值不是固定的，会随电压的大小和方向以及外界环境的变化而变化）

电路中的功率

电路中的功率（P）是在电路中吸收或产生能量的速率。诸如电压这类能量源将产生或输送电力，令连接到电压两端的负载能够加以吸收。（译者注：负载，即用来把电能转化为其他形式能的电子元件，详见这里）例如，灯泡和加热器等吸收电能，并将其转换为热或者光，或两者并存。电子元器件的值或额定值（瓦）越高，它们可能消耗的电功率就越多。

功率的数量符号为P，单位是瓦特（W）,是电压和电流的乘积所得。前缀用于表示瓦特的各种倍数或者子倍数，例如：毫瓦（(mW = 10^-3W)），千瓦（kW = 10³W）。

然后通过使用欧姆定律代替V、I和R的值，电功率的通过以下公式计算：

计算功率（P）

P(瓦特) = V(伏特) x I(安培)

或者,

P (瓦特) = V²(伏特) ÷ R(欧姆)

或者,

P(瓦特) = I²(安培) x R(欧姆)

再次地，功率、电流、电压这三个量词被叠加到三角形中，称为功率三角形，其中功率在顶部，电流和电压在底部。这种排列表示每个量词在欧姆定律功率计算公式中的实际位置。

功率三角形

功率三角形

变换上图中基于欧姆定律功率计算公式的等式，将会给我们以下同样方程的组合：

变换等式的左侧，可以计算各量词的值

因此，我们可以看到有三种可能的公式用于计算电路中的电功率。如果计算的功率为正值，则元件吸收能量（+P），即它消耗或使用能量。但是如果计算的功率是负值，则元件产生能量（-P），换句话说，它是电力源，例如电池和发电机。

额定功率

电子元件被赋予以瓦特为单位的“额定功率”，它表示元件将电能转换成诸如热、光或运动等其他形式的能量的最大速率。例如，1/4W电阻器，100W灯泡等。

电气设备将一种形式的电能转换成另一种形式的能量。例如，电动机将电能转换成机械能，而发电机将机械能转换为电能。灯泡将电能转换为光和热。

此外，我们现在知道功率单位是瓦特（WATT），但是一些电气设备如电动机仍然用诸如“马力”或hp这样的旧测量单位来定义额定功率。马力和瓦特之间的关系为：1hp = 746W。例如，两马力电动机的额定功率为1492W（2×746），或者1.5kW。

欧姆定律饼状图

为了帮助我们进一步了解各种值之间的关系，我们可以从上面的所有欧姆定律方程中找到电压、电流、电阻和功率，并将它们压缩成一个简单的欧姆定律饼状图，用于交流电路和直流电路的计算，如下图所示。

欧姆定律饼状图

除了使用上图所示的欧姆定律饼状图之外，我们还可以将单个欧姆定律方程放入一个简单的矩阵表中，以便在计算未知值时方便参考，如下图所示。

欧姆定律矩阵表

欧姆定律简单例子

对于下图所示电路，计算出电压（V）、电流（I）、电阻（R）和功率（P）。

计算各量词的值

电压 [V = I x R] = 2 x 12Ω = 24V

电流 [I = V ÷ R] = 24 ÷ 12Ω = 2A

电阻 [R = V ÷ I] = 24 ÷ 2 = 12Ω

功率 [P = V x I] = 24 x 2 = 48W

电路中的功率仅在电压和电流同时存在的条件下才得以存在。例如，在开路条件下，存在电压，但没有电流 I = 0A，因此 V x 0 = 0W，所以电路内消耗的功率也必须为零。同样地，如果我们在短路的情况下，存在电流流动（译者注：而且电流往往会很大），但是没有电压 V = 0，因此 0 × I = 0W，因此电路中消耗的功率再次为0。

由于电功率是 V x I 的乘积，所以无论电路包含高电压和低电流还是低电压和高电流，电路中消耗的功率都是相同的。通常地，电功率以热（加热器），机械工作（例如电动机），放射能量（辐射）或作为存储能量（电池）的形式耗散。

电路中的电能

电能表示做功的能力，单位是焦耳（J）。电能是功率和消耗时长的乘积。因此，如果我们知道以瓦特为单位的功率，以及以秒为单位的时间，我们就可以找到以瓦特每秒为单位的电能。换句话说，电能 = 功率 × 时间 和 功率 = 电压 × 电流。因此，电功率与电能相关，并且给出的电能的单位是瓦特每秒或者焦耳。

电能计算公式

电能（J） = 功率（W）x 时间（s）

功率也可以定义为能量传递的速率。如果一个焦耳以一秒的恒定速率被吸收或递送，则相应的功率将等同于1瓦特，因此功率可以被定义为“1焦耳/秒 = 1瓦”。然后我们可以说1瓦特等于1焦耳每秒，功率可以定义为做功或传递能量的速率。

功率和电能三角形

功率和电能三角形

从中可以计算各个量词的值：

计算各量词的值

我们在前文说过，电能被定义为1瓦特每秒或者焦耳。虽然电能以焦耳为单位测量，但当用于计算元件所消耗的能量时，其可以变成非常大的值。

例如：如果100瓦灯泡打开24小时，那么消耗的电能将会是8,640,000焦耳（100W x 86,400s），因此使用诸如千焦耳（kJ = 10³J）或兆焦耳（MJ = 10⁶J）等前缀来表示，所以在该简单示例中，消耗的能量将为8.64MJ（兆焦耳）。

当用焦耳、千焦耳或者兆焦耳表达电能时，往往数值尾部会拖着大量的零号（译者注：因为以单位时间s来计算），所以用千瓦时来表示电能消耗就显得容易得多。

如果消耗（或产生）的电功率以瓦特或千瓦为单位测量，并且时间以小时而不是秒为单位，则电能单位将是千瓦时（kW·h）。然后之前的例子中，我们的100瓦灯泡将消耗2,400瓦特每小时或2.4kW·h，这比8,640,000焦耳更容易理解。

1kW·h是额定功率为1000瓦的设备在一小时内所使用的电量，通常称为“电力单位”。这是由电表计量的，往往我们从电力公司收到的家庭用电量账单就是 xx kWkW·h。（译者注：，也就是我们常用通俗说法的用了多少度电）

千瓦时是我们家庭中电表使用的能量的标准单位，用于计算我们使用的电量，因此我们需要支付多少费用。如果你打开额定功率为1000瓦的电火炉1小时，你将消耗1kW·h的电量；如果你打开两个这样瓦数的电火炉半小时，总消耗将是完全相同的电量 - 1kW·h。

因此，消耗1000瓦特一小时与消耗2000瓦特半小时所需要的能量是一样的。所以，对于100瓦灯泡来说，使用1kW·h或1度电，需要接通总共10小时（10h × 100W = 1000W·h = 1kW·h）。