功率

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功率(Power)

目录

什么是功率[1]

  功率是指单位时间内完成的功。

  功率的定义式:P=W/t

  功率的单位:瓦特(符号W)

  1瓦=1焦/秒;1千瓦=1 000瓦

  物理意义:1瓦表示物体在一秒钟内完成的功是1焦。

  功率的另一个单位:马力。

  1马力=0.735千瓦=735瓦。

功率的比较方法[2]

  功率是描述做功快慢的物理量,一般采用下列三种方法比较其大小:

  ①在相同时间内,比较做功的多少,做功越多的物体,功率越大;

  ②在完成相同功的条件下,比较所用时间的长短,所用时间越短的物体,功率越大;

  ③做功的多少和所用时间都不同的情况下,通过计算P一半来进行比较。

功率的作用[3]

  (1)功率是表示物体做功的快慢,表示不出做功的多少。做功多的,做功不一定快,即功率不一定大;功率大的,表示做功快,但做功不一定多;做功相等,功率不一定相等,还要考虑做功时间这一因素。

  (2)功率是机器的重要指标之一,功率大的机械做功较快,但价格也高。在选购机器应根据实际需要选择功率适当的机械,过小则不能满足需要,过大则造成浪费。

  (3)功率是表示物体做功快慢的物理量。它可以跟运动速度概念相对照、比较。速度是表示物体运动快慢的物理量。物体的速度大.表示物体运动得快,但不一定运动的路程就长;而通过路程长的物体,不一定运动得快。速度大,是指单位时间内通过的路程长。速度和路程是两个不同的概念。同样功和功率也是两个不同的概念。做功多,不一定做功就快;反之,做功快,不一定做的功就多。功率大,表示单位时间内做的功多。功率跟功、时间两个因素有关,即P=W/t相同时问内做功多的,功率大;做相同多的功,时间少的,功率大。

  因为:W=Fs,

  所以:P=W/t=Fs/t=Fv。

  物体在拉力F的作用下,以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动,则拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积。

  在功率P一定时,力F与速度度v成反比。当汽车上坡时,司机采取换档的办法减小速度,以获得较大的牵引力。

功率的估算[4]

  在光纤链路中,光纤损耗是限制传输距离的重要因素之一。采用单模光纤的链路,工作波长1.3μm,在速率140Mbit/s以下时传输距离主要是受损耗限制的所谓衰减限制链路,设计的主要工作是进行功率的估算。

  传输距离L上的功率平衡关系可用下式表示:
Asr = Ac + Me + L(Af + As + Mc)

  式中,Asr为两点间允许的最大衰减,dB,即平均入纤功率PT与光接收机灵敏度Pr之差;Ac为两点问的连接器损耗,dB;Me为设备裕度,dB;Af为光纤的平均衰减,dB/km;As为光纤固定接头的平均损耗,dB/km;Mc为光缆裕度,dB/km。

  对于标准码率和选用典型设备的系统Asr值已有设计资料加以规定。对未加规定的情况,则应计算PTPr后求得Asr通常应由发光器件的说明书查出其入纤功率,考虑线路码型和“0”、“1”码概率后决定占空比,由此可求出平均入纤功率PT。例如,设LED入纤功率为50μw,占空比为50%,经计算并把光功率的单位换算为相对于1mw的分贝数单位dBm,则可得PT=-15(dBm)。对码率和工作波长不同的光接收机,如果其灵敏度是以保证一定误码率每个脉冲必需的光子数NP表示的,也要通过换算求得以W或dBm为单位的灵敏度:
Pr = zNPhvB(W)

  式中,z为占空比;B为码率;h为普朗克常数;v为光频率。

  例如,设NP = 20000,光波长0.85μm时,光子能量为hv=2\times 10^{-19},设占空比z=0.5,则
P_r=0.5\times 20000\times 2\times 10^{-19}B(W)=117+10lgB(dBm)
  如果取Af + As + Mc = 5dB / kmAc = 6dBMe = 3dB,则上述实例的功率平衡式可以写为
-15-(-117+10lgB)=6+3+5L
  如果B改用Mb/s为单位,即得到衰减限制的损耗平衡关系式
5L+10lgB=33

  代入已知的L值或B值即可求得对应的B值或L值,由此可知是否满足设计任务书要求。

参考文献

  1. 陈俊志,赵嫦娥主编.第三章 力学 初中理化学考必备用书 修订本.湖南大学出版社,2011.07.
  2. 刘旭超,秦泉编著.第十五章 攻和机械能 初中物理基础知识一本通.江西教育出版社,2011.05.
  3. 王甜雨主编.初中生数理化生公式定理大全 新课标.世界图书出版公司,2010.09.
  4. 董天临等编著.第四章 光纤链路 光纤通信.清华大学出版社,2012.05.
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