10 电路分析基础-电路以及信号的功率和能量 _有功功率

?引言
本文基于很多人对功率和能量的一些概念特别模糊不清，容易搞混淆，我将从电源功率说起到信号的功率和能量方面帮助大家理解相关的理论，同时也从不同的角度去解释这些理论。
功率
功率的定义：功率是指物体在单位时间内所做的功的多少，即功率是描述做功快慢的物理量。功的数量一定，时间越短，功率值就越大。求功率的公式为功率=功/时间。功率表征作功快慢程度的物理量。单位时间内所作的功称为功率，用P表示。故功率等于作用力与物体受力点速度的标量积。
一切的理论都有一个基本的定义，请记住这个定义，一会儿我们会运用到这个理论去帮助大家解释；特别是“单位时间”这个概念。
电功率
这是个定义是物理学力学中最基本的理论了，我们要引入电学中去。因此出现了一个电功率。
电功率的定义：电流在单位时间内所做的功。其物理意义是表示电流做功快慢的物理量。这一点我想不需要我做过多的解释，大家都心知肚明，同力学的功率一样，只是想要大家记住一点关键的地方就是“单位时间”这一个概念。
下面继续解释功率的含义。
1.额定功率：电器的额定功率是指用电器正常工作时的功率。它的值为用电器的额定电压乘以额定电流。若用电器的实际功率大于额定功率，则用电器可能会损坏；若实际功率小于额定功率，则用电器无法正常运行。额定电压：用电器正常工作时的电压，额定电流同理。
2.实际功率：一般而言，用电器生产出来以后，其额定电压、额定功率都是确定的。而实际电压和实际功率是不确定的（随用电器的工作条件而改变）。如果实际电压等于额定电压，则实际功率就等于其额定功率，用电器正常工作；如果实际电压与额定电压不相等，则实际功率就不等于额定功率，用电器不是正常工作。经常处于不正常工作会影响用电器的使用寿命，为此在使用时应尽量保证用电器的实际工作电压等于或接近其额定电压。
3.有功功率：在交流电路中（只存在于交流电路），由电源供给负载的电功率有两种：一种是有功功率，一种是无功功率。电压电流同相位，电源向负载供电，负载把电能转换成其他能量，叫有功。计算公式如下：
有功和无功的命名法则似乎告诉了我们一切，所谓的"无功"并不是"无用"的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。
有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW) 。
因此在在交流电路中，电源在一个周期内发出瞬时功率的平均值(或负载电阻所消耗的功率)，称为"有功功率" 。有功功率过低导致线损增加、容量下降、设备使用率下降，从而导致电能浪费加大。
4.无功功率：电压电流不同相位部分，电源与负载之间交换电能，这部分(除线路损耗外)电能不转换(电磁以外的)成其他能量，叫无功。计算公式如下：
电网中的感性负载(如电机，扼流圈，变压器，感应式加热器及电焊机等)都会产生不同程度的电滞，就是所谓的电感。
感性负载具有这样一种特性，即使所加电压改变方向，感性负载的这种滞后仍能将电流的方向(如正向)保持一段时间。一旦存在了这种电流与电压之间的相位差，就会产生负功率，并被反馈到电网中。电流电压再次相位相同时，又需要相同大小的电能在感性负载中建立磁场，这种磁场反向电能就被称作无功功率。
另外，在具有电感或电容的电路中，在每半个周期内，把电源能量变成磁场(或电场)能量贮存起来，然后，再释放，又把贮存的磁场(或电场)能量再返回给电源，只是进行这种能量的交换，并没有真正消耗能量，我们把这个交换的功率值无功功率计算，称为" 无功功率" 。

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