电功率
Electric Power P = V · I
- 符号
- P = V · I
- 单位
- P in watts (W) · V in volts · I in amperes
- 所属节
- 电源与功率变换
- 发布
- 2026-08-31
- 作者
电功率是电路中能量转移的瞬时速率，即 P = V · I。结合欧姆定律可推出另外两种形式 P = I²R 与 P = V²/R，而实际核算元件能否承受时用的正是后两式。
电能转换的速率，等于电压与电流的乘积。
支配关系式
P = V · I = I²R = V² / R
P in watts (W) · V in volts · I in amperes
三种形式，三种用途
P = V · I 是电源输出的功率；P = I²R 是电阻元件必须散掉的功率，适用于电流被回路其余部分决定的场合；P = V²/R 适用于电压被固定的场合——电源轨、母线、分压抽头。选错形式，是设计师把标称「没问题」的电阻用到 150 °C 的典型原因。
- P = V · I —— 选电源或电池。
- P = I²R —— 已知电流时算电阻与导线的耗散。
- P = V²/R —— 固定电源轨（如 12 V、3.3 V）上的耗散。
平均功率、有效值与有功功率
直流下三者一致。对周期波形，瞬时积 p(t) = v(t)·i(t) 是变化的，真正有用的是一个周期内的平均值。纯电阻负载下该平均值等于 V_rms · I_rms；负载含电抗时，电流与电压的峰值不再对齐，乘积会高估有用功率，差额以无功功率的形式出现。
要降额，而不只看额定值
手册上的额定功率都基于某种安装条件，很少与实际电路板一致。下表是使用前应当施加的工程降额。
| 元件 | 标称额定 | 实际工作上限 | 原因 |
|---|---|---|---|
| 0603 厚膜贴片 | 70 °C 下 0.1 W | ≤ 0.05 W | 额定条件为 70 °C，到 155 °C 线性降为零 |
| 0.25 W 轴向金属膜 | 70 °C 下 0.25 W | ≤ 0.15 W | 静止空气、长引脚、无散热片 |
| SOT-23 三极管 | 25 °C 下 0.35 W | ≤ 0.12 W | 2 盎司铜箔上 θJA 约 250–350 K/W |
算例
12 V 电源轨经 330 Ω 电阻驱动指示 LED。电阻上的压降为 12 − 2.0 = 10 V，于是 P = V²/R = 100 / 330 ≈ 303 mW。标准 0.25 W 电阻已超额，换 0.5 W 可用，但更好的做法是把电阻提到 680 Ω 把电流减半，功耗降到 147 mW。同样的算法在 3.3 V 电源轨配 100 Ω 时只有 58 mW——这正是低压轨很少需要考虑降额的原因。
先读
- 欧姆定律 Ohm's Law
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架外延伸
Sources · 参考出处
- Physics LibreTexts https://phys.libretexts.org/Bookshelves/University_Physics/University_Physics_(OpenStax)/University_Physics_II_-_Thermodynamics_Electricity_and_Magnetism_(OpenStax)
- U.S. Department of Energy https://www.energy.gov/oe/electricity-101
- U.S. Energy Information Administration https://www.eia.gov/energyexplained/electricity/electricity-in-the-us.php