电功率

关于相关术语，请见“交流电功率”。

电功率透过高压电线输送到不同地区。上图是新西兰400kV电压电网。

电功率（electric power）泛指电能做功的能力，操作型定义是电流在单位时间内做的功，或单位时间内转移或转换的电能。可用来表示用电设备的耗用电能力（消耗电能的快慢的物理量）、发电设备的发电能力、输变电设备的输电能力。电功率类似力学中的机械功率，使用 P 或 ℘ 为符号，以 W 或 watt（瓦，瓦特）为单位。

当电流通过一个电路时，其携带的电能可以转换能量成机械能，或是发热。运用电功率的电器设备的种类很多种，例如发热（电热器）、光（灯泡）、动能（电动机）、声音（扬声器）、或化学变化（电镀）。电功率可以经由发电机产生，或化学反应产生（电池），或是由太阳能（太阳能电池），或是转化为化学能储存于蓄电池。

单位

千伏安（kVA，kilovolt-ampere）与 千瓦（kW）基本上是一样的，都代表电功率。电流与电压的乘积等于 瓦（$VA=W$）。不过，瓦只适用于直流电设备，而在交流电设备上面，要把 kVA（千伏安）变成 kW（千瓦），还要乘以功率因数。用公式来表示就是：

$kW=kVA\cdot {\cos {\phi }}$

瞬时电功率

一个元件的瞬时电功率由下式给出：

$P(t)=U(t)I(t)$

其中 $I(t)$ 或 $I$ 为电流，$U(t)$ 或 $U$ 为元件两端的电势差。

若元件为线性元件，即电压与电流之比不随时间变化，也即服从欧姆定律，则有：

$P=VI=I^{2}R={\frac {V^{2}}{R}}$

其中$R={V \over I}$为元件的电阻。

视在功率

在交流电，视在功率（apparent power）包括实功及虚功。发电机必须同时提供实功及虚功，电力系统才可正常运作。视在功率的单位是伏安（VA），电力公司使用的电容及变压器通常以kVA或MVA作为额定值的单位。

被动符号规定

主条目：被动符号规定

被动元件 (负载) P>0

主动元件 (电源) P<0

电功率采用被动符号规定（passive sign convention）。电流方向以负载端或被动元件的角度来定义。电流由正流向负代表负载，P是正数。相反，电流由负流向正代表电源或主动元件，P是负数。

在交流电，虚功率也是从被动元件的角度出发。电感消耗虚功，Q是正数。发电机或电容提供虚功，Q是负数。

直流电路

更多信息：直流电

在直流纯电阻的电路中，功率的消耗计算，使用焦耳定律：

$P=V\cdot I$

P：功率

V：电压

I：电流

R：电阻

在电阻性或线性负载时，可将欧姆定律的$I={\frac {V}{R}}$，代入计算之中：

$P=I^{2}\cdot R={\frac {V^{2}}{R}}$

交流电路

主条目：交流电功率和功率因数

瞬间功率

在交流电路之中，电压与电流会随着时间改变，因此代入时间取当时的电压与电流值，用以计算瞬间功率P(t)。

$P(t)=I(t)\cdot V(t)\,$

视在功率（Apparent Power）

在交流电路之中，有效电压与有效电流的乘积为视在功率S。

$S=V\cdot I\,$

平均功率P

$P=I\cdot V\cdot \cos \theta \,$

虚功率

在交流电路之中，纯电感电路或纯电容电路，其瞬间功率虽不为零，但其一个电压周期的平均功率为零，因此称为虚功率Q，或称电抗功率（Reactive Power）。

$Q=V\cdot I\cdot \theta \,$

功率因数 pf

功率三角形，视在功率等于实功和虚功的矢量和。

$pf={\frac {P}{S}}=\cos \theta \,$

$S^{2}=P^{2}+Q^{2}$

平均功率

$P={1 \over T}\int _{0}^{T}i(t)\cdot v(t)\,dt\,$

复数功率（Complex Power）

在电机工程，通常使用复数计算电流、电压及功率。

复功率定义为电压乘上电流的共轭。虚数部分是正，代表电感性负载，负数代表电容性负载。

$S=VI^{*}=P+jQ$

其中， j 是虚数单位。

在空间

在同一个平面，电路流向何方，受到电和磁场存在与波动的影响。$P=V\cdot I$其实是被简化过的计算。在正常情况下必须使用更复杂的计算，使用矢量积的积分，即：

$P=\int _{S}(\mathbf {E} \times \mathbf {H} )\cdot \mathbf {dA} .\,$

参见

• 电力系统
• 高压电线
• 电力工程学
• 国家电力消耗排名列表

参考资料

• Croft, Terrell; Summers, Wilford I. American Electricans' Handbook Eleventh Edition. New York: McGraw Hill. 1987. ISBN 0-070-13932-6. （原始内容存档于2006-06-17）.  引文格式1维护：冗余文本 (link)
• Fink, Donald G.; Beaty, H. Wayne. Standard Handbook for Electrical Engineers Eleventh Edition. New York: McGraw Hill. 1978. ISBN 0-070-20974-X. （原始内容存档于2006-10-16）.  引文格式1维护：冗余文本 (link)

外部链接

• （英文）IEEE Power & Energy Society （页面存档备份，存于互联网档案馆）