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MC1-0937-物理量“功率”描述的是

MC1-0937 考功率的定义。功率等于功除以时间,衡量做功的快慢,国际单位是瓦特,电学中可由电压乘电流、电流平方乘电阻、电压平方除以电阻三种形式计算。只讲总共消耗多少能量而不涉及时间的,是能量而非功率。

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【题目编号】MC1-0937

【题目】物理量“功率”描述的是:

【答案】A

[A]电流在单位时间内所做的功

[B]电子通过电路所获得的能量大小

[C]负载总共消耗的能量

[D]电源所能供应的电子数量最大值

考点速览

本题考物理量功率的定义,答案是电流在单位时间内所做的功。关键在单位时间四个字:功率衡量的是做功的快慢,而不是做功的总量。业余无线电里,功率是最常被提到的量——发射功率、有效辐射功率、峰值包络功率、接收机灵敏度对应的最小可辨功率,统统围绕瓦特展开。把这题吃透,后面所有关于功率与能量、功率与效率的计算都不会含糊。

功率的定义与能量之别

功率的定义式是功率等于功除以时间,也就是 P 等于 W 除以 t。国际单位是瓦特,符号 W,一瓦特等于每秒钟做一焦耳的功。把电学量代进去,功率还等于电压乘以电流,也就是 P 等于 U 乘以 I。再借欧姆定律消元,可以得到两个常用变形:功率等于电流的平方乘以电阻,以及功率等于电压的平方除以电阻。

这两个变形各有用途。已知电流和电阻时用前者,比如估算加感线圈的发热;已知电压和阻抗时用后者,比如由馈线电压和负载阻抗反推功率。射频电路里阻抗通常是五十欧姆,于是功率等于电压平方除以五十成了口算公式:负载上电压有效值七十点七伏对应一百瓦。

能量是做功的总量,单位是焦耳;功率是这个总量除以时间。两者的差别在时间上。一块六十安时的十二伏电瓶,储存的能量大约是零点七二千瓦时,也就是约二点六兆焦耳;如果以一百瓦的功率放电,理论上能撑七点二小时。数值一样,说法完全不同:前者说的是存了多少,后者说的是放得多快。

日常买电常按度计价,一度电就是一千瓦时,等于三点六兆焦耳。业余无线电里更喜欢用功率而不是能量来描述设备,因为设备的能力体现在瞬时能输出多少,而不是能持续多久——持续多久由电源容量决定,属于另一回事。

逐项辨析

选项 A 正确。功率是电流在单位时间内所做的功,这正是功率的标准定义。题干用电流所做的功这一说法,是因为在电路中做功的主体就是电流;功除以时间,得到的是做功的速率,也就是功率。

选项 B 错误。电子通过电路所获得的能量大小描述的是能量或功的多少,与时间无关。若某个电子从电源获得了多少焦耳的能量,那是能量,不是功率。能量再大,如果耗时很长,功率也可以很小。

选项 C 错误。负载总共消耗的能量同样是能量的大小,没有除以时间。一台一百瓦的电台工作十小时消耗的能量,等于一台一千瓦的电台工作一小时,但两者的功率相差十倍。题干的总共二字本身就暴露了它说的是总量。

选项 D 错误。电源所能供应的电子数量最大值描述的是电荷量或容量性质,更接近电瓶的安时数,与功率的物理含义没有对应关系。电源能供应多少电子,说明它能提供多少电荷,但不能直接说明它每秒钟能做多少功——后者还要看电压。

射频功率的几种说法

业余无线电里功率一词后面常跟限定语,含义各不相同。平均功率(average power)是长时间内的平均值,用热量法或功率计测得的通常是它。峰值包络功率(peak envelope power,PEP)指调制包络峰值处的射频功率,是单边带发射机最常用的指标,法规上限制的也常是这一项。载波功率指未调制时等幅报或调频状态下的功率。

还有有效辐射功率和等效全向辐射功率,它们把天线增益折进去,描述的是天线朝主方向实际辐射出去多少功率,单位仍是瓦特,有时也以分贝毫瓦表示。分贝毫瓦与瓦特之间的换算规律是:每十倍功率对应十分贝,所以一瓦等于三十分贝毫瓦,一百瓦等于五十分贝毫瓦。

易混淆点

最容易混的是功率与能量,判据就是看有没有时间因素:焦耳、千瓦时属于能量,瓦特属于功率。题目里出现单位时间内、每秒钟、做功快慢这类字眼,基本就是功率。

第二个易混点是功率与额定功率。额定功率是元件或设备允许长期承受的功率上限,是使用限制,不是物理量定义。一个电阻标称四分之一瓦,说的是它最多能安全耗散四分之一瓦,而不是它一定在工作时消耗这么多。

应试要点

记牢:功率等于功除以时间,单位瓦特;能量单位是焦耳,两者差一个时间。电学里三套公式随时切换——功率等于电压乘电流、等于电流平方乘电阻、等于电压平方除以电阻。做题时只要看到单位时间或快慢这类字眼,直接锁定描述功的那一项,凡是说总共多少能量的选项一律排除。

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