功率

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功率(Power)

目錄

什麼是功率[1]

  功率是指單位時間內完成的功。

  功率的定義式:P=W/t

  功率的單位:瓦特(符號W)

  1瓦=1焦/秒;1千瓦=1 000瓦

  物理意義:1瓦表示物體在一秒鐘內完成的功是1焦。

  功率的另一個單位:馬力。

  1馬力=0.735千瓦=735瓦。

功率的比較方法[2]

  功率是描述做功快慢的物理量,一般採用下列三種方法比較其大小:

  ①在相同時間內,比較做功的多少,做功越多的物體,功率越大;

  ②在完成相同功的條件下,比較所用時間的長短,所用時間越短的物體,功率越大;

  ③做功的多少和所用時間都不同的情況下,通過計算P一半來進行比較。

功率的作用[3]

  (1)功率是表示物體做功的快慢,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,還要考慮做功時間這一因素。

  (2)功率是機器的重要指標之一,功率大的機械做功較快,但價格也高。在選購機器應根據實際需要選擇功率適當的機械,過小則不能滿足需要,過大則造成浪費。

  (3)功率是表示物體做功快慢的物理量。它可以跟運動速度概念相對照、比較。速度是表示物體運動快慢的物理量。物體的速度大.表示物體運動得快,但不一定運動的路程就長;而通過路程長的物體,不一定運動得快。速度大,是指單位時間內通過的路程長。速度和路程是兩個不同的概念。同樣功和功率也是兩個不同的概念。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,表示單位時間內做的功多。功率跟功、時間兩個因素有關,即P=W/t相同時問內做功多的,功率大;做相同多的功,時間少的,功率大。

  因為:W=Fs,

  所以:P=W/t=Fs/t=Fv。

  物體在拉力F的作用下,以速度v沿拉力的方向做勻速直線運動,則拉力做功的功率等於力與物體速度的乘積。

  在功率P一定時,力F與速度度v成反比。當汽車上坡時,司機採取換檔的辦法減小速度,以獲得較大的牽引力。

功率的估算[4]

  在光纖鏈路中,光纖損耗是限制傳輸距離的重要因素之一。採用單模光纖的鏈路,工作波長1.3μm,在速率140Mbit/s以下時傳輸距離主要是受損耗限制的所謂衰減限制鏈路,設計的主要工作是進行功率的估算。

  傳輸距離L上的功率平衡關係可用下式表示:
Asr = Ac + Me + L(Af + As + Mc)

  式中,Asr為兩點間允許的最大衰減,dB,即平均入纖功率PT與光接收機靈敏度Pr之差;Ac為兩點問的連接器損耗,dB;Me為設備裕度,dB;Af為光纖的平均衰減,dB/km;As為光纖固定接頭的平均損耗,dB/km;Mc為光纜裕度,dB/km。

  對於標準碼率和選用典型設備的系統Asr值已有設計資料加以規定。對未加規定的情況,則應計算PTPr後求得Asr通常應由發光器件的說明書查出其入纖功率,考慮線路碼型和“0”、“1”碼概率後決定占空比,由此可求出平均入纖功率PT。例如,設LED入纖功率為50μw,占空比為50%,經計算並把光功率的單位換算為相對於1mw的分貝數單位dBm,則可得PT=-15(dBm)。對碼率和工作波長不同的光接收機,如果其靈敏度是以保證一定誤碼率每個脈衝必需的光子數NP表示的,也要通過換算求得以W或dBm為單位的靈敏度:
Pr = zNPhvB(W)

  式中,z為占空比;B為碼率;h為普朗克常數;v為光頻率。

  例如,設NP = 20000,光波長0.85μm時,光子能量為hv=2\times 10^{-19},設占空比z=0.5,則
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,則上述實例的功率平衡式可以寫為
-15-(-117+10lgB)=6+3+5L
  如果B改用Mb/s為單位,即得到衰減限制的損耗平衡關係式
5L+10lgB=33

  代入已知的L值或B值即可求得對應的B值或L值,由此可知是否滿足設計任務書要求。

參考文獻

  1. 陳俊志,趙嫦娥主編.第三章 力學 初中理化學考必備用書 修訂本.湖南大學出版社,2011.07.
  2. 劉旭超,秦泉編著.第十五章 攻和機械能 初中物理基礎知識一本通.江西教育出版社,2011.05.
  3. 王甜雨主編.初中生數理化生公式定理大全 新課標.世界圖書出版公司,2010.09.
  4. 董天臨等編著.第四章 光纖鏈路 光纖通信.清華大學出版社,2012.05.
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