P = V × I
P 功率(瓦特 W)· V 電壓(伏特 V)· I 電流(安培 A)
符號意義單位典型值
P電功率,單位時間轉換的電能Watt (W)10(手機充電)~ 3,000(電熱水器)
V元件兩端的電壓差Volt (V)5(USB)/ 110(台灣插座)/ 220(冷氣專線)
I流過元件的電流Ampere (A)0.1 ~ 15(家用迴路上限常為 15 或 20)

P = VI 怎麼用?110 V 插座實算

瓦特的定義是「每秒轉換 1 焦耳的能量」。電壓是「每庫侖電荷帶的能量」,電流是「每秒通過的庫侖數」, 兩者相乘,庫侖互相消掉,剩下的正好是焦耳/秒。這就是 P = VI 成立的理由 —— 它不是實驗歸納出來的經驗式, 而是單位定義的直接結果。

台灣家用插座是 110 V。一台快煮壺量到的電流是 10 A,它的功率就是 110 × 10 = 1,100 W。手機充電器那端標 5 V/2 A,功率是 5 × 2 = 10 W —— 兩者差 110 倍, 這也解釋了為什麼快煮壺要單獨一個插座、充電器可以十個併排插。

反過來用也成立:已知功率與電壓就能回推電流。1.2 kW 的冷氣換算成 1.2 × 1,000 = 1,200 W,接在 220 V 專用迴路上,電流是 1,200 ÷ 220 = 5.45 A。 這個數字決定了該拉幾號線、該用幾安培的無熔絲開關,是配電盤上最實際的一個計算。

電費怎麼算?從瓦數到「度」只差兩個乘法

電費帳單的單位是「度」,一度就是 1 kWh,也就是 1,000 W 的電器連續運轉 1 小時。 所以電費只需要把功率換成 kW,再乘小時數:

剛才那台 1.2 kW 的冷氣,每天開 8 小時、連開 30 天: 1.2 × 8 × 30 = 288 度。以每度 5 元的概算單價計(實際單價依分段費率與夏月/非夏月而異), 一個月的冷氣電費是 288 × 5 = 1,440 元。

同一個算法可以量化省電的效益。把一顆 60 W 白熾燈換成亮度相當的 10 W LED, 每天亮 5 小時、一年 365 天,省下的電是 (60 − 10) ÷ 1,000 × 5 × 365 = 91.25 度, 折合 456.25 元。一顆 LED 燈泡的售價通常不到兩百元,回收期不到半年 —— 這是少數用國中程度算術就能驗證的省錢方案,計算方式和 投資報酬率 ROI 完全同構。

P = I²R 與 P = V²/R 是怎麼來的?

把 歐姆定律 V = IR 代進 P = VI,就得到兩個等價變形: 代掉 V 得 P = (IR)·I = I²R;代掉 I 得 P = V·(V/R) = V²/R。 三條式子算的是同一件事,差別只在你手上已知哪兩個量。

驗算一次:一支電阻值 11 Ω 的加熱線接在 110 V 上,電流是 110 ÷ 11 = 10 A。 用 P = V²/R 算,110² = 12,100,12,100 ÷ 11 = 1,100 W。 用 P = I²R 算,10² = 100,100 × 11 = 1,100 W。三條路殊途同歸。

P = I²R 之所以重要,是因為它說明導線損耗隨電流平方成長。 同樣要送 1,100 W 到負載端,假設來回導線總電阻 0.5 Ω:走 110 V 時電流 10 A, 導線上白白燒掉 100 × 0.5 = 50 W;走 220 V 時電流降到 1,100 ÷ 220 = 5 A, 損耗只有 25 × 0.5 = 12.5 W。電壓加倍,損耗變四分之一,省下 37.5 W。

這就是台電用 345 kV 超高壓做長距離輸電、到用戶端才一路降壓的原因。 電壓拉高 10 倍,同功率下電流降到十分之一,線損降到百分之一。 也是同一個理由,讓快充協定一路從 5 V 往 9 V、12 V、20 V 爬 —— 在不加粗線材的前提下,提高電壓是唯一能繼續堆瓦數的方法。

行動電源標的 mAh 不是能量

mAh(毫安培小時)量的是電荷量,不是能量。要變成能量得乘上電壓, 這一步是比較行動電源時最常被跳過的。

一顆標示 20,000 mAh 的行動電源,鋰電芯標稱電壓 3.7 V,真正的能量是 20 × 3.7 = 74 Wh。但輸出端要先把 3.7 V 升壓到 5 V 或 9 V,升壓電路與線損大約吃掉 15%, 實際可用約 74 × 0.85 = 62.9 Wh。拿來餵一台 10 W 的手機充電,理論上能連續供電 62.9 ÷ 10 = 6.29 小時。

所以兩顆都標 20,000 mAh 的行動電源,若其中一顆標稱電壓是 3.6 V 而非 3.7 V, 能量就少 2.7%;而把 mAh 直接當成「能充幾次手機」的依據,更會高估一到兩成。 判斷依據應該是 Wh,那也是航空公司管制隨身電池的單位(通常以 100 Wh 為界)。

⚠️ 常見錯誤

交流電的 V × I 不是瓦特,是伏安(VA)。 在直流電路裡 P = VI 直接成立;但交流電路若帶電感或電容(馬達、壓縮機、日光燈安定器), 電壓與電流不同相,真正做功的只有同相的那部分。完整式是 P = V·I·cos φ, cos φ 就是功率因數。量到 220 V、6 A,視在功率是 220 × 6 = 1,320 VA, 功率因數 0.9 的話,實功率只有 1,320 × 0.9 = 1,188 W。 UPS 和發電機標 VA、電器標 W,就是這個差別 —— 用 VA 當 W 來挑 UPS 會買小。

動手算算看

下面是 ∑ Calc 電功率計算機。填電壓與電流,或反推你家電器的耗電電流。