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法律研究電力及電氣裝置效率
功率或電功率
在電路中做功的速率稱為電功率。換句話說，單位時間內所做的功稱為電功率。用p或P表示。
功率的公式和單位
當電壓加在電阻兩端時，會引起電流透過它。因此，在單位時間內使電子穿過電阻所做的功稱為電功率。
參考上圖，
$$\mathrm{V=\frac{功}{Q}}$$
$$\mathrm{\Rightarrow 功(W)=VQ=VIt}$$
由於功率定義為單位時間內所做的功，即
$$\mathrm{功率(P)=\frac{電路中所做的功(W)}{時間(t)}=\frac{VIt}{t}}$$
$$\mathrm{(∵V=IR\:或\:I=\frac{V}{R})}$$
$$\mathrm{∴P=VI=I^2R=\frac{V^2}{R}}$$
以上三個公式都可用於計算功率。使用哪個公式取決於已知量。
由於功的單位是焦耳，時間的單位是秒。因此，功率的單位是焦耳/秒或瓦特，即
$$\mathrm{功率單位=\frac{焦耳}{秒}=瓦特}$$
因此，如果1 V的電壓使1 A的電流流過電路，則該電路消耗的功率為1瓦。
功率的較大單位有千瓦(kW)、兆瓦(MW)和吉瓦(GW)。
$$\mathrm{1\:kW=1000\:W;1MW=10^6\:W=10^3\:kW;1\:GW=10^9W}$$
有時，功率也用馬力(h.p.)來衡量，
1 馬力 (h.p.) = 746 瓦特
功率的表示式
功率在平動系統中的表示式，
$$\mathrm{功率=\frac{所做的功}{時間}=\frac{力×距離}{時間}=力×速度}$$
功率在轉動系統中的表示式，如果一個物體以N轉/分的速度旋轉，作用在其上的扭矩為τ牛頓·米，則，
$$\mathrm{每分鐘所做的功 = 2\pi Nτ\:焦耳}$$
$$\mathrm{每秒所做的功 =\frac{2\pi Nτ}{60}焦耳/秒}$$
因此，
$$\mathrm{功率(P)=\frac{2\pi Nτ}{60}焦耳/秒\:或\:瓦特}$$
$$\mathrm{(∵\:746\:瓦特 = 1 馬力 )}$$
$$\mathrm{∴\:功率\:(P)=\frac{2\pi Nτ}{60×746}馬力}$$
電氣裝置的效率
電氣裝置的效率定義為有用輸出功率與輸入功率之比，即
$$\mathrm{效率(\eta)=\frac{有用輸出功率(P_{o})}{輸入功率(P_{i})}}$$
由於效率是輸出功率和輸入功率之比，因此它是一個無量綱量。通常，裝置的效率以百分比（%）表示，如
$$\mathrm{\%\:效率(\eta)=\frac{有用輸出功率(P_{o})}{輸入功率(P_{i})} × 100 \%}$$
一些電氣裝置的效率接近100%。例如電加熱器，其中所有輸入電能都轉換為熱能。
低效率的有害影響
低效率的有害影響如下：
裝置效率低意味著損失越大，因此大量能量浪費在無用輸出上。
無用輸出以熱量的形式出現，從而提高裝置的溫度。因此，效率低意味著溫度升高顯著。執行溫度過高的裝置更容易出現故障。
由於效率低而產生的熱量必須散發掉。因此，散熱系統增加了裝置的成本和尺寸。
數值示例 - 1
一臺電動機在1500轉/分的速度下產生60牛米·米的扭矩。計算該電動機以瓦特和馬力表示的輸出功率。
解答
$$\mathrm{電動機輸出功率,P=\frac{2\pi Nτ}{60}=\frac{2\pi×1500×60}{60}=9420 W}$$
$$\mathrm{(∵\:746\:瓦特 = 1 馬力 )}$$
$$\mathrm{∴p=\frac{功率（瓦特）}{746}=\frac{9420}{746}=12.63 馬力}$$
數值示例 - 2
一臺質量為200千克的升降機以10米/秒的速度上升。如果驅動電機的輸入功率為21.42千瓦。計算電機的百分比效率。
解答
升降機的重量，F = mg = 200 × 9.81 = 1962 牛頓
電動機的輸出功率 = 力 × 速度 = 1962 × 10 = 19620 瓦 = 19.62 千瓦
$$\mathrm{\%\:效率=\frac{電動機輸出功率}{電動機輸入功率}× 100\:\%\:=\frac{19.62}{21.42}× 100 = 91.59\%}$$
數值示例 -3
一個100歐姆的電阻器兩端電壓為120伏。計算電阻器吸收的功率。
解答
電阻器吸收的功率，
$$\mathrm{p=\frac{V^2}{R}=\frac{(120)^2}{100}=144 W}$$
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