電路的基本物理量

1、12 電路的基本物理量電路的基本物理量 電路的特性是由電流、電壓和電功率等物理量來描述電路的特性是由電流、電壓和電功率等物理量來描述的。電路分析的基本任務(wù)是計(jì)算電路中的電流、的。電路分析的基本任務(wù)是計(jì)算電路中的電流、 電壓和電電壓和電功率。功率。一、電流和電流的參考方向一、電流和電流的參考方向 帶電粒子帶電粒子(電子、離子電子、離子)定向移動(dòng)形成電流。電子和負(fù)定向移動(dòng)形成電流。電子和負(fù)離子帶負(fù)電荷，正離子帶正電荷。電荷用符號離子帶負(fù)電荷，正離子帶正電荷。電荷用符號q或或q表示，表示，它的它的si單位為庫單位為庫侖侖( c )。)11(dd tqi 電流的電流的si單位是安單位是安培培(a)。

2、單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷定義為電流，用符單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷定義為電流，用符號號i 或或i表示，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為表示，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為恒定電流恒定電流: 量值和方向均不隨時(shí)間變化的電流，稱為恒定電流，量值和方向均不隨時(shí)間變化的電流，稱為恒定電流，簡稱為直流簡稱為直流(dc或或dc)，一般用符號，一般用符號i表示。表示。與電流有關(guān)的幾個(gè)名詞與電流有關(guān)的幾個(gè)名詞時(shí)變電流時(shí)變電流: 量值和方向隨時(shí)間變化的電流，稱為時(shí)變電流，一般用量值和方向隨時(shí)間變化的電流，稱為時(shí)變電流，一般用符號符號i表示。時(shí)變電流在某一時(shí)刻表示。時(shí)變電流在某一時(shí)刻t的值的值i (t) ，稱為瞬時(shí)值。，稱為瞬時(shí)值。交流

3、電流交流電流: 量值和方向作周期性變化且平均值為零的時(shí)變電流，量值和方向作周期性變化且平均值為零的時(shí)變電流，稱為交流電流，簡稱為交流稱為交流電流，簡稱為交流(ac或或ac)。 習(xí)慣上把正電荷移動(dòng)的方向規(guī)定為電流方向習(xí)慣上把正電荷移動(dòng)的方向規(guī)定為電流方向( (實(shí)際方實(shí)際方向向) )。在分析電路時(shí)，往往不能事先確定電流的實(shí)際方向，。在分析電路時(shí)，往往不能事先確定電流的實(shí)際方向，而且時(shí)變電流的實(shí)際方向又隨時(shí)間不斷變動(dòng)，不能夠在電而且時(shí)變電流的實(shí)際方向又隨時(shí)間不斷變動(dòng)，不能夠在電路圖上標(biāo)出適合于任何時(shí)刻的電流實(shí)際方向。為了電路分路圖上標(biāo)出適合于任何時(shí)刻的電流實(shí)際方向。為了電路分析和計(jì)算的需要，我們?nèi)我?/p>

4、規(guī)定一個(gè)電流參考方向，用箭析和計(jì)算的需要，我們?nèi)我庖?guī)定一個(gè)電流參考方向，用箭頭標(biāo)在電路圖上。若電流實(shí)際方向與參考方向相同，電流頭標(biāo)在電路圖上。若電流實(shí)際方向與參考方向相同，電流取正值；若電流實(shí)際方向與參考方向相反，電流取負(fù)值。取正值；若電流實(shí)際方向與參考方向相反，電流取負(fù)值。根據(jù)電流的參考方向以及電流量值的正負(fù)，就能確定電流根據(jù)電流的參考方向以及電流量值的正負(fù)，就能確定電流的實(shí)際方向。的實(shí)際方向。 電流參考方向電流參考方向 例如在圖示的二端元件中，每秒鐘有例如在圖示的二端元件中，每秒鐘有2c正電荷由正電荷由a點(diǎn)點(diǎn)移動(dòng)到移動(dòng)到b點(diǎn)。點(diǎn)。 當(dāng)規(guī)定電流參考方向由當(dāng)規(guī)定電流參考方向由a點(diǎn)指向點(diǎn)指向b點(diǎn)

5、時(shí)，該電流點(diǎn)時(shí)，該電流i=2a,如如圖圖(a)所示；若規(guī)定電流參考方向由所示；若規(guī)定電流參考方向由b點(diǎn)指向點(diǎn)指向a點(diǎn)時(shí)點(diǎn)時(shí),則電流則電流i=-2a，如圖，如圖(b)所示。若采用雙下標(biāo)表示電流參考方向，所示。若采用雙下標(biāo)表示電流參考方向，則寫為則寫為iab=2a或或iba=-2a。) 21 (baab ii 電路中任一電流有兩種可能的參考方向，當(dāng)對同一電電路中任一電流有兩種可能的參考方向，當(dāng)對同一電流規(guī)定相反的參考方向時(shí)，相應(yīng)的電流表達(dá)式相差一個(gè)負(fù)流規(guī)定相反的參考方向時(shí)，相應(yīng)的電流表達(dá)式相差一個(gè)負(fù)號，即號，即 今后，在分析電路時(shí)，必須事先規(guī)定電流變量的參考今后，在分析電路時(shí)，必須事先規(guī)定電流變量

6、的參考方向。所計(jì)算出的電流方向。所計(jì)算出的電流i(t)0，表明該時(shí)刻電流的實(shí)際方向，表明該時(shí)刻電流的實(shí)際方向與參考方向相同；若電流與參考方向相同；若電流i(t)0，表明該時(shí)刻，表明該時(shí)刻a點(diǎn)的電位比點(diǎn)的電位比b點(diǎn)電位高；若電壓點(diǎn)電位高；若電壓uab(t)0時(shí)，表明該時(shí)刻二端元件實(shí)際吸收（消耗）功率；當(dāng)時(shí)，表明該時(shí)刻二端元件實(shí)際吸收（消耗）功率；當(dāng)p(t)0時(shí)，表明該時(shí)刻二端元件實(shí)際發(fā)出（產(chǎn)生）功率。時(shí)，表明該時(shí)刻二端元件實(shí)際發(fā)出（產(chǎn)生）功率。 當(dāng)電壓電流采用關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，二端元件或二端網(wǎng)當(dāng)電壓電流采用關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，二端元件或二端網(wǎng)絡(luò)吸收的功率為絡(luò)吸收的功率為 由于能量必須守恒，對于一個(gè)完整

7、的電路來說，在任由于能量必須守恒，對于一個(gè)完整的電路來說，在任一時(shí)刻，所有元件吸收功率的總和必須為零。若電路由一時(shí)刻，所有元件吸收功率的總和必須為零。若電路由b個(gè)個(gè)二端元件組成，且全部采用關(guān)聯(lián)參考方向，則二端元件組成，且全部采用關(guān)聯(lián)參考方向，則)71(01 bkkkiu) 81 (d)()(d)(),( 000 ttttiupttw 功率的功率的si單位是瓦單位是瓦特特(w)。 二端元件或二端網(wǎng)絡(luò)從二端元件或二端網(wǎng)絡(luò)從t0到到t時(shí)間內(nèi)吸收的電能為時(shí)間內(nèi)吸收的電能為 表表13 列出部分國際單位制的單位，稱為列出部分國際單位制的單位，稱為si單位。單位。 在實(shí)際應(yīng)用中感到這些在實(shí)際應(yīng)用中感到這些

8、si 單位太大或太小時(shí)，可以加單位太大或太小時(shí)，可以加上表上表1-4中的國際單位制的詞頭，構(gòu)成中的國際單位制的詞頭，構(gòu)成si的十進(jìn)倍數(shù)或分?jǐn)?shù)的十進(jìn)倍數(shù)或分?jǐn)?shù)單位。單位。 例如例如 w1088kw s102s 2 a102ma2 363 例例1-1 在圖在圖19電路中，已知電路中，已知u1=1v, u2=-6v, u3=-4v, u4=5v, u5=-10v, i1=1a, i2=-3a , i3=4a, i4=-1a, i5=-3a。試求：試求：(1) 各二端元件吸收的功率；各二端元件吸收的功率； (2) 整個(gè)電路吸收的功率。整個(gè)電路吸收的功率。圖圖19 例例11 w1)a1()v1(111

9、iupw18)a3()v6(222 iupw16)a4()v4(333 iup30w)(w30)a3()v10(555發(fā)出發(fā)出 iup5w)(w5)a1()v5(444發(fā)出發(fā)出 iup例例1-1 在圖在圖18電路中，已知電路中，已知u1=1v, u2=-6v, u3=-4v,u4=5v, u5=-10v, i1=1a, i2=-3a , i3=4a, i4=-1a, i5=-3a。 51543210w)30516181 (kkpppppp整個(gè)電路吸整個(gè)電路吸收的功率為收的功率為解：各二端元件吸收的功率為解：各二端元件吸收的功率為圖圖19 例例11 你能確定圖示電路中電壓你能確定圖示電路中電壓u

10、ab的實(shí)際極性嗎？為什么？的實(shí)際極性嗎？為什么？答案：隨著答案：隨著10k電位器的變化，電位器的變化， uab的實(shí)際電壓的實(shí)際電壓方向會(huì)發(fā)生變化。方向會(huì)發(fā)生變化。v4v4ab u在幻燈片放映時(shí)，請用鼠標(biāo)單擊圖片放映錄像。 名名 稱稱時(shí)間時(shí)間 名名 稱稱時(shí)間時(shí)間1各種電壓波形各種電壓波形3:032電壓的參考方向電壓的參考方向3:553電橋電路的電壓電橋電路的電壓1:204信號發(fā)生器和雙蹤示波器信號發(fā)生器和雙蹤示波器2:135基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律3:386基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律2:457線性電阻器件線性電阻器件vcr曲線曲線3:318電位器電位器3:069電位器及其應(yīng)用電位器及其應(yīng)用3:1010可變電阻器可變電阻器3:2711干電池干電池vcr曲線曲線1:5812函數(shù)信號發(fā)生器函數(shù)信號發(fā)生器vcr曲線曲線2:1313直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源3:2814穩(wěn)壓電源的特性穩(wěn)壓電源的特性1:2615直流穩(wěn)流電源直流