日出時變電站附近的一些塔架。電氣系統中的電壓越高，電流就越多。 道威爾/蓋蒂圖片社

　　我們的日常生活大部分時間都依靠電力運行，但我們大多數人都不知道 60 瓦和 75 瓦燈泡之間的區別，也不知道墻上插座的電壓如何提供足夠的果汁來運行小臺燈和強大的微波爐。

　　三個最基本的單元 電力 是電壓 (V)、電流 (我、大寫“i”)和電阻(R).電壓測量單位為 伏，電流測量單位為 安培 電阻測量在 歐姆.

　　什么是伏特?

　　電壓 是電流流經系統的電勢或“壓力”的測量值。電壓也被描述為單個電子在電路中移動時的速度，并以稱為伏特的單位進行測量。

　　在美國，來自電網的電力被輸送到家庭 在兩種不同的電壓或“壓力”下：120伏和240伏。這是因為不同的家用電器在不同的電壓下工作。空調、電灶和干衣機等大型耗能電器的電壓為 240 伏，而燈泡、電視、電腦和手機充電器等大多數其他設備只需要 120 伏。

　　Volts以意大利物理學家亞歷山德羅·沃爾塔(Alessandro Volta)的名字命名，他在1800年制造了第一批電池之一。

　　什么是放大器?

　　安培數是測量通過電路的電量的另一種方法。安培數是電流流過電路的“速率”或通過導線的電子數。安培數以稱為安培(或 安培).該裝置以法國物理學家安德烈-瑪麗·安培的名字命名，他是電磁學之父之一。

　　如果您查看家庭的服務面板(也稱為斷路器盒)，您可能會遇到放大器。你會知道的 列出了不同的斷路器 如 15 安培、20 安培和 30 安培。安培數越大，流經電路的電流就越多。同樣，空調、洗衣機和烘干機等大型電器將連接到 30 安培電路，而家庭中的大多數插座將由 20 安培或 15 安培電路供電。

　　如果您嘗試在同一電路上運行太多電器，斷路器將“跳閘”并切斷電源，以防止接線過熱。

　　什么是瓦特?

　　在所有這些不同的電力單位中， 瓦特數 可能是最熟悉的。多年來，您一直在購買 40 瓦燈泡和 60 瓦燈泡，通常認為 60 瓦燈泡會比 40 瓦燈泡更亮。但是為什么?

　　瓦特數事實證明，是電子設備消耗的電量。考慮瓦數的另一種方法是“工作中的電力”——實際做某事所需的功率，無論是 運行真空吸塵器 (400 至 900 瓦)、按門鈴(2 至 4 瓦)或照亮燈泡(40 至 75 瓦)。

　　要計算瓦數，您只需將電壓(壓力/速度)乘以安培數(體積)，表示為 V x A = W.每個電子在電路中移動得越快，電路可以容納的體積越大，瓦數就越高。瓦數以瓦特為單位測量，并以推廣 蒸汽機.

　　什么是歐姆?

　　啊，你以為我們已經完成了。到目前為止，我們已經討論了測量流經電路的電量的不同方法，以及運行連接到該電路的不同電氣設備需要多少瓦數。

　　但是電路是由電線組成的，而電線不是完美的導體。大多數家用電線由銅或鋁制成，這兩種材料都具有一定的自然阻力或摩擦力，這會減慢電流。當電力通過電氣設備和電器時，它們也會施加自己的電阻。

　　電阻以歐姆為單位測量，以德國物理學家和數學家喬治·西蒙·歐姆的名字命名。

　　如果您仍然對伏特、安培、瓦特和歐姆之間的關系感到困惑，請繼續閱讀以獲取有用的類比。

　　了解電力：管道類比

　　幫助理解這些術語的一個巧妙的類比是一個系統 管道 管道。電壓相當于水壓，電流(安培數)相當于流量，電阻就像管道尺寸。

　　電氣工程中有一個基本方程，說明了這三個術語之間的關系。它表示電流等于電壓除以電阻或I = V / R。這被稱為歐姆定律(以我們的朋友喬治·西蒙·歐姆的名字命名)。

　　讓我們看看這種關系如何應用于管道系統。假設您有一個加壓水箱連接到用于澆灌花園的軟管。

　　如果增加水箱中的壓力會怎樣?您可能可以猜到這會使更多的水從軟管中流出。電氣系統也是如此：增加電壓將使更多的電流流動。

　　假設您增加了軟管的直徑和油箱的所有配件。您可能猜到這也會使更多的水從軟管中流出。這就像降低電氣系統中的電阻，從而增加電流。

　　電功率的測量單位為 瓦.在電氣系統中，電源(P) 等于電壓乘以電流。

　　水的類比仍然適用。拿一根軟管，把它對準水車，就像水車里用來轉動磨石的水車一樣。您可以通過兩種方式增加水車產生的功率。如果增加從軟管流出的水的壓力，它會以更大的力撞擊水車，并且輪子轉動得更快，從而產生更大的動力。如果增加流速，水車轉動得更快，因為額外的水撞擊它的重量。

　　電效率

　　當使用更高的電壓來減少電流時，電氣系統效率更高。 科學圖片庫/蓋蒂圖片社

　　在電氣系統中，增加電流或電壓將導致更高的功率。假設您有一個系統，其中 6 伏燈泡連接到 6 伏 電池.燈泡的功率輸出為100瓦。使用等式 I = P/V，我們可以計算出從這個 100 伏燈泡中獲得 6 瓦的電流(以安培為單位)。

　　您知道 P = 100 W，V = 6 V。因此，您可以重新排列方程以求解 I 并代入數字。

　　I = 100 W/6 V = 16.67 A

　　如果您使用 12 伏電池和 12 伏燈泡來獲得 100 瓦的功率會發生什么?

　　I = 100 W/12 V = 8.33 A

　　因此，后一種系統產生相同的功率，但電流只有一半。使用更少的電流來產生相同數量的功率有一個優點。電線中的電阻消耗功率，并且消耗的功率隨著通過電線的電流增加而增加。您可以通過對兩個方程進行一些重新排列來了解這是如何發生的。您需要的是電阻和電流方面的功率方程。讓我們重新排列第一個等式：

　　I = V/R 可以重述為 V = I*R

　　現在您可以將 V 的等式代入另一個等式：

　　P = V*I 代入 V，得到 P = I*R*I，或 P = I2*R

　　這個方程告訴你的是，如果導線的電阻增加(例如，如果導線變小或由導電性較低的材料制成)，導線消耗的功率會增加。但是，如果通過電線的電流增加，它就會急劇增加。因此，使用更高的電壓來降低電流可以使電氣系統更高效。效率 電動機 在較高電壓下也有所改善。

　　這種效率的提高促使汽車行業在 1990 年代考慮從 12 伏電氣系統切換到 42 伏系統。隨著越來越多的汽車配備電動設施——視頻顯示器、座椅加熱器、“智能”氣候控制——他們需要厚厚的布線來提供足夠的電流。切換到更高電壓的系統將通過更薄的接線提供更多功率。

　　這 開關從未發生，因為汽車制造商能夠通過數字技術和更高效的 12 伏電動泵提高效率。但較新的混合動力和全電動(EV)汽車和卡車具有平均450至650伏的電氣系統，以運行強大的電動機。