日出时变电站附近的一些塔架。电气系统中的电压越高，电流就越多。 道威尔/盖蒂图片社

　　我们的日常生活大部分时间都依靠电力运行，但我们大多数人都不知道 60 瓦和 75 瓦灯泡之间的区别，也不知道墙上插座的电压如何提供足够的果汁来运行小台灯和强大的微波炉。

　　三个最基本的单元 电力 是电压 (V)、电流 (我、大写“i”)和电阻(R).电压测量单位为 伏，电流测量单位为 安培 电阻测量在 欧姆.

　　什么是伏特?

　　电压 是电流流经系统的电势或“压力”的测量值。电压也被描述为单个电子在电路中移动时的速度，并以称为伏特的单位进行测量。

　　在美国，来自电网的电力被输送到家庭 在两种不同的电压或“压力”下：120伏和240伏。这是因为不同的家用电器在不同的电压下工作。空调、电灶和干衣机等大型耗能电器的电压为 240 伏，而灯泡、电视、电脑和手机充电器等大多数其他设备只需要 120 伏。

　　Volts以意大利物理学家亚历山德罗·沃尔塔(Alessandro Volta)的名字命名，他在1800年制造了第一批电池之一。

　　什么是放大器?

　　安培数是测量通过电路的电量的另一种方法。安培数是电流流过电路的“速率”或通过导线的电子数。安培数以称为安培(或 安培).该装置以法国物理学家安德烈-玛丽·安培的名字命名，他是电磁学之父之一。

　　如果您查看家庭的服务面板(也称为断路器盒)，您可能会遇到放大器。你会知道的 列出了不同的断路器 如 15 安培、20 安培和 30 安培。安培数越大，流经电路的电流就越多。同样，空调、洗衣机和烘干机等大型电器将连接到 30 安培电路，而家庭中的大多数插座将由 20 安培或 15 安培电路供电。

　　如果您尝试在同一电路上运行太多电器，断路器将“跳闸”并切断电源，以防止接线过热。

　　什么是瓦特?

　　在所有这些不同的电力单位中， 瓦特数 可能是最熟悉的。多年来，您一直在购买 40 瓦灯泡和 60 瓦灯泡，通常认为 60 瓦灯泡会比 40 瓦灯泡更亮。但是为什么?

　　瓦特数事实证明，是电子设备消耗的电量。考虑瓦数的另一种方法是“工作中的电力”——实际做某事所需的功率，无论是 运行真空吸尘器 (400 至 900 瓦)、按门铃(2 至 4 瓦)或照亮灯泡(40 至 75 瓦)。

　　要计算瓦数，您只需将电压(压力/速度)乘以安培数(体积)，表示为 V x A = W.每个电子在电路中移动得越快，电路可以容纳的体积越大，瓦数就越高。瓦数以瓦特为单位测量，并以推广 蒸汽机.

　　什么是欧姆?

　　啊，你以为我们已经完成了。到目前为止，我们已经讨论了测量流经电路的电量的不同方法，以及运行连接到该电路的不同电气设备需要多少瓦数。

　　但是电路是由电线组成的，而电线不是完美的导体。大多数家用电线由铜或铝制成，这两种材料都具有一定的自然阻力或摩擦力，这会减慢电流。当电力通过电气设备和电器时，它们也会施加自己的电阻。

　　电阻以欧姆为单位测量，以德国物理学家和数学家乔治·西蒙·欧姆的名字命名。

　　如果您仍然对伏特、安培、瓦特和欧姆之间的关系感到困惑，请继续阅读以获取有用的类比。

　　了解电力：管道类比

　　帮助理解这些术语的一个巧妙的类比是一个系统 管道 管道。电压相当于水压，电流(安培数)相当于流量，电阻就像管道尺寸。

　　电气工程中有一个基本方程，说明了这三个术语之间的关系。它表示电流等于电压除以电阻或I = V / R。这被称为欧姆定律(以我们的朋友乔治·西蒙·欧姆的名字命名)。

　　让我们看看这种关系如何应用于管道系统。假设您有一个加压水箱连接到用于浇灌花园的软管。

　　如果增加水箱中的压力会怎样?您可能可以猜到这会使更多的水从软管中流出。电气系统也是如此：增加电压将使更多的电流流动。

　　假设您增加了软管的直径和油箱的所有配件。您可能猜到这也会使更多的水从软管中流出。这就像降低电气系统中的电阻，从而增加电流。

　　电功率的测量单位为 瓦.在电气系统中，电源(P) 等于电压乘以电流。

　　水的类比仍然适用。拿一根软管，把它对准水车，就像水车里用来转动磨石的水车一样。您可以通过两种方式增加水车产生的功率。如果增加从软管流出的水的压力，它会以更大的力撞击水车，并且轮子转动得更快，从而产生更大的动力。如果增加流速，水车转动得更快，因为额外的水撞击它的重量。

　　电效率

　　当使用更高的电压来减少电流时，电气系统效率更高。 科学图片库/盖蒂图片社

　　在电气系统中，增加电流或电压将导致更高的功率。假设您有一个系统，其中 6 伏灯泡连接到 6 伏 电池.灯泡的功率输出为100瓦。使用等式 I = P/V，我们可以计算出从这个 100 伏灯泡中获得 6 瓦的电流(以安培为单位)。

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

　　I = 100 W/6 V = 16.67 A

　　如果您使用 12 伏电池和 12 伏灯泡来获得 100 瓦的功率会发生什么?

　　I = 100 W/12 V = 8.33 A

　　因此，后一种系统产生相同的功率，但电流只有一半。使用更少的电流来产生相同数量的功率有一个优点。电线中的电阻消耗功率，并且消耗的功率随着通过电线的电流增加而增加。您可以通过对两个方程进行一些重新排列来了解这是如何发生的。您需要的是电阻和电流方面的功率方程。让我们重新排列第一个等式：

　　I = V/R 可以重述为 V = I*R

　　现在您可以将 V 的等式代入另一个等式：

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

　　这个方程告诉你的是，如果导线的电阻增加(例如，如果导线变小或由导电性较低的材料制成)，导线消耗的功率会增加。但是，如果通过电线的电流增加，它就会急剧增加。因此，使用更高的电压来降低电流可以使电气系统更高效。效率 电动机 在较高电压下也有所改善。

　　这种效率的提高促使汽车行业在 1990 年代考虑从 12 伏电气系统切换到 42 伏系统。随着越来越多的汽车配备电动设施——视频显示器、座椅加热器、“智能”气候控制——他们需要厚厚的布线来提供足够的电流。切换到更高电压的系统将通过更薄的接线提供更多功率。

　　这 开关从未发生，因为汽车制造商能够通过数字技术和更高效的 12 伏电动泵提高效率。但较新的混合动力和全电动(EV)汽车和卡车具有平均450至650伏的电气系统，以运行强大的电动机。