電路的基本物理量

1、任務二 電路的基本物理量一、 電流1. 電流的定義 在外加電場的作用下，帶電粒子的定向運動稱為電流。 帶電粒子的運用時有方向的，粒子運動的方向就是電流的方向。2. 電流強度表征電流強弱(大小)的物理量稱電流強度，電流是一種客觀存在的物理現(xiàn)象，在電路分析和工程實際中常把電流強度簡稱為電流。電流強度定義為：單位時間內(nèi)穿過導體橫截面的電荷量, 用符號i表示，即：i(t)=把大小和方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流， 簡稱直流(英文縮寫為DC)電流， 這時電流強度常用英文大寫字母I表示。對于直流, 上式可寫成 I=國際單位制(SI)中，電荷的單位是庫侖(C)， 時間的單位是秒(s)，電流的單位是安培

2、，簡稱安(A)， 實用中還有毫安(mA)和微安(A)等。 1A=10mA=10A3. 電流的方向我們習慣上規(guī)定以正電荷移動的方向或負電荷移動的反方向作為電流的方向（實際方向）。 參考方向是人們?nèi)我膺x定的一個方向， 在電路圖中用箭頭表示。當電流的參考方向與實際方向一致時， 電流為正值（i0）； 當電流的參考方向與實際方向相反時， 電流為負值（i0）。這樣， 在選定的電流參考方向下， 根據(jù)電流的正負， 就可以確定電流的實際方向， 不設定參考方向而談電流的正負是沒有意義的。 i i元件元件 A B A B i實際方向 i實際方向電流參考方向與實際方向的關(guān)系 （a）i>0 (b)i<0二、

3、 電壓1. 電壓的定義在電源的外部電路中要使電荷運動形成電流，電荷上必須有電場力的作用我們把電場力做功的這種本領用電壓來衡量。 2. 電壓的方向 與電流類似, 在電路分析中也要規(guī)定電壓的參考方向, 通常用三種方式表示:(1) 采用正（+）、 負（-）極性表示, 稱為參考極性, 如圖2-2-2(a)所示。這時，從正極性端指向負極性端的方向就是電壓的參考方向。(2) 采用實線箭頭表示, 如圖2-2-2(b)所示。 圖2-2-2(3) 采用雙下標表示, 如u表示電壓的參考方向由A指向B。電壓的參考方向指定之后，電壓就是代數(shù)量。當電壓的實際方向與參考方向一致時, 電壓為正值; 當電壓的實際方向與參考方

4、向相反時，電壓為負值。分析電路時，首先應該規(guī)定各電流、電壓的參考方向，然后根據(jù)所規(guī)定的參考方向列寫電路方程。任一電路的電流參考方向和電壓參考方向可以分別獨立地規(guī)定。但為了分析方便，常使同一元件的電流參考方向與電壓參考方向一致，即電流從電壓的正極性端流入該元件而從它的負極性端流出。這時，該元件的電壓參考方向與電流參考方向是一致的，稱為關(guān)聯(lián)參考方向（如圖2-2-3所示）。 圖2-2-3以后在分析電路時，我們所給出的公式都是在關(guān)聯(lián)參考方向下給定的。3. 電位的概念 在進行電路分析時常用到電位這一物理量。電位的定義可描述為:電場力將單位正電荷從給定點移動到參考點（又稱零電位點或接地點）所做的功。由此可

5、見，電位的定義與電壓的定義是基本一致的，只是它有了一個固定的點，即參考點，所以，電位的單位與電壓的單位相同。在電路分析中用小寫字母v或v(t)表示變化的電位（交流）,用大寫字母V表示直流（恒定）電位。在電路分析中，參考點的電位通常設定為0V，所以參考點又叫零電位點。在圖2-2-4中，我們假設b點做為參考點，則b點的電位Vb=0V,a點、b點的電位記為Va、Vc。 圖2-2-4 三、 電功率與電能1. 功率電功率是電路分析中常用到的一個物理量。 設在時間t內(nèi)，由a點轉(zhuǎn)移到b點的正電荷量為q。根據(jù)電壓的定義式，在轉(zhuǎn)移q過程中失去的能量為 w=u·q 電功率的定義為：單位時間內(nèi)電場力所做的

6、功，記為p(t),稱為電功率。即： p（t）= 根據(jù)電流和電壓的定義,不難得到 P(t)=u(t)·i(t) 對直流電流和直流電壓而言,電功率記為P，則 P=UI功率的SI單位是瓦特(watt)，簡稱為瓦(W)。功率的常用單位還有千瓦（KW）、毫瓦（mW）。 1KW=10W 1W=10Mw 一段電路， 在u 和i 取關(guān)聯(lián)參考方向時， 若p0，說明這段電路上電壓和電流的實際方向是一致的， 電路吸收了功率，是負載性質(zhì)；若p0，則這段電路上電壓和電流的實際方向不一致，電路發(fā)出功率，是電源性質(zhì)。 應特別注意根據(jù)電壓、電流參考方向是否關(guān)聯(lián)，來選用相應的功率計算式，以上 公式都是在關(guān)聯(lián)方向下得到的。2. 電能 根據(jù)電功率的定義，可以得到 w=pt 從到t時間段內(nèi)，電路吸收（消耗）的電能為 W= 對于直流而言 W=P( )電能的SI主單位是焦耳, 符號為J, 它等于功率為1W的用電設備在1 s內(nèi)所消耗的電能。在實際生活中還采用千瓦小時（kW·h）作為電能的單位, 它等于功率為 1kW的用電設備在1 h（3600 s）內(nèi)所消耗的電能, 簡稱為1度電，即 1KW·h=10W·3600S=3.6×10J能量轉(zhuǎn)換