高职电工课程中电功率的教学与研究
中图分类号：TM0 文献标识码：A
电功率这个作为衡量电器设备能量转化快慢的物理量，在电工电子教学及社会生产实践中都占有重要的地位。目前，一般的高职教材均未对其做出系统详细的解释，并且有关教材在对其论述时不够全面，使问题变得更加复杂化、模糊化。针对这一现象，本文将通过对电功率这一物理量进行深入全面的阐述，并对教材中例题的错解进行分析，帮助大家进一步加深对电功率这一物理量理解，避免解题时出现与教材中例题相类似的错误。为教师的教授和学生的学习提供一定的帮助。
一、电功率
1.电功率
电能对时间的变化率叫做电功率，即单位时间内电器设备能量转换的大小，简称为功率。它是指电流通过电路时传输或转化电能的速率，也就是电场力在单位时间内所做的功。常用字母或来表示电功率，单位为瓦特（），常用的单位还有千瓦（）和毫瓦（）；若用字母表示电能，单位为焦耳（），则有电功率的定义式
对于一段电路，当端电压为，电流为时，按电压和电流的定义式可知该段电路的电功率为
上式说明，任意瞬时，电路的功率等于该瞬时的电压与电流的乘积。对直流电路，有
2.电功率的正负
众所周知，当电炉、电池等电器设备有电流通过时，这些电器设备就会发生能量转换。像电流通过电炉时将电能转换成热能一样，如果电流通过一个电路元件时，它将电能转换为其他形式的能量，表明这个元件是吸收电能的。一般在这种情况下，功率用正直表示，习惯上称该元件是吸收功率的。当电池向小灯泡供电时，电池内部的化学变化形成了电动势，它将化学能转换成电能。显然，电流通过电池时，电池是产生电能的。像这样，在电路元件中，如果有其他形式的能量转换为电能，即电路元件可以向其外部提供电能，这种情况下的功率用负值来表示，并称该元件是发出功率的。
3.电功率的应用
（1）已知参考方向的情况
已知参考方向的情况下，当电压和电流的参考方向为关联参考方向时，按（1-3）计算的结果是元件吸收的功率。由于电压和电流均为代数量，因而功率的计算值就可正可负。若功率值大于零，表示元件实际吸收电功率或消耗电能，在电路中的作用为负载。若功率值小于零，表示元件实际发出电功率或发出电能，在电路中的作用为电源。
当电压和电流的参考方向为非关联参考方向时，按下式计算
（1-4）
这样计算出的结果，同样若功率值大于零，表示元件实际吸收电功率或消耗电能，在电路中的作用为负载。若功率值小于零，表示元件实际发出电功率或发出电能，在电路中的作用为电源。
（2）已知实际方向的情况
已知实际方向的情况下，无需计算就可知元件是消耗还是发出功率。若是电压与电流的实际方向相同，则表明该元件吸收电功率或消耗电能，在电路中的作用为负载。反之，若是电压与电流的实际方向相反，则表明该元件发出电功率或发出电能，在电路中的作用为电源。
综上所述，计算元件的功率时，可先根据电压电流的参考方向是否关联，选用相应的公式，再代入电压电流的代数值。根据得到的功率值的正负对元件在电路中的作用做进一步判断，或者直接根据元件电压和电流的实际方向进行判断。
二、分析求解电功率时出现的错解及其原因
在电工电子教材中，虽然给出了关联参考方向下电功率的计算公式，并且指出了当电压与电流的实际方向相同，则表明该元件消耗电功率。反之，当电压与电流的实际方向相反，则表明该元件发出电功率。但是却没有明确地给出非关联参考方向下电功率的计算公式，或者进行相应的阐述。而在求解电功率相关问题的过程中，元件电压和电流的参考方向是非关联的情况是很常见的。故此给出非关联参考方向下电功率计算公式，或者进行相应的阐述，对于避免求解电功率时出错是很必要的。
1.例题及其错解
例：某个直流电路如图1所示，取参考方向与实际方向相同，已知电路电流，元件1两端的电压，元件2两端的电压，元件3两端的电压，求各元件的电功率，并指出是消耗电功率还是发出电功率。
解： 元件1：
大于零，元件1消耗电功率；
元件2：
小于零，元件2发出电功率；
元件3：
小于零，元件3发出电功率；
2.例题的正确解法
因为已知参考方向和实际方向相同，故此我们分两种方法来解此题。
方法一，由参考方向入手，不考虑实际方向。
解： 元件1：
小于零，元件1发出电功率；
元件2：
大于零，元件2消耗电功率；
元件3：
大于零，元件3消耗电功率；
方法二，由实际方向入手，不考虑参考方向。
解： 元件1：电压和电流实际方向相反，表明元件1发出功率，其值为电压和电流绝对值的积。即：元件1发出的功率
元件2：电压和电流实际方向相同，表明元件2消耗功率，其值为电压和电流绝对值的积。即：元件2消耗的功率
元件3：电压和电流实际方向相同，表明元件3消耗功率，消耗的功率值为电压和电流绝对值的积。即：元件3消耗的功率
3.例题错确的分析
由以上解题过程，不难看出此例题的第一个很明显的错误就是功率的单位没有写正确，功率的单位是瓦特而不是伏特。
此外第二个错误就是没有应用正确的解法，对问题没有进行充分细致的分析，对于元件上电压和电流的参考方向为非关联的情况下依然用关联参考方向下的解决办法来解决，导致最终结果的错误。并且如果用功率守恒来验证解题的结果，不仔细验证是发现不到错误的。
综上所述，对于电功率这个在电工电子教学及社会生产实践中都占有重要的地位物理量。只要在解决问题时对问题进行细致分析，针对不同情况区别对待，不断加深理解，定会减少错解情况的发生。
