知識點：電路變量（電流電壓與電位）-教學文稿

電工電子技術主講：張強項目一：

電路分析基本定律與分析方法電路變量（電流，電壓與電位）01020403歸納總結知識深化明確任務知識準備05操作訓練一、明確任務

在對實際電路進行分析時，首先要對電路進行抽象化處理，這就是電路模型的概念，在此基礎上可以對電路進行定性或者定量分析。要對電路進行分析，必然涉及到其中兩個最基本的物理量，包括電流和電壓，其中跟電壓密切相關的還有電位。

本節(jié)的主要任務就是講授電路中的主要變量（電流、電壓與電位）的定義、方向、數值表示及符號，以及電流與電壓的概念拓展與測量等內容，為電路分析打下良好的基礎。二、知識準備（一）電流

電荷的定向移動形成電流。帶電粒子之所以作定向移動是因為受到了電場力的作用或者說是受到了電源的作用。正電荷與負電荷在電路中受到的電場力的方向是相反的，因此它們的移動方向也是相反的。為了便于分析電路，必須對電流的方向作出明確規(guī)定。

人們規(guī)定，正電荷的移動方向為電流的實際方向。1、電流的方向

電流強度是用來衡量電流大小的物理量。人們把單位時間內通過導體橫截面的電荷量定義為電流強度；電流強度又簡稱為電流，用符號i表示。

設在一段時間

內，通過導體橫截面的電荷量為

，則電流i為

（3-1）（一）電流2、電流強度二、知識準備

在復雜直流電路中，我們一下子很難確定電流的實際方向。為解決這一難題，引入電流“參考方向”的概念。所謂參考方向，就是

在一段電路中，根據需要任意假定某一方向為電流的正方向，即參考方向，并用箭頭在電路中標示出來，以此參考方向作為電路分析、計算的依據。當參考方向與實際電流方向一致時電流為正值，與實際電流方向相反時為負值。（一）電流3、電流的參考方向二、知識準備

圖示電路中箭頭所指的方向就是各支路的參考方向，但它并不代表實際方向。只有在標出了電流的參考方向后，電流數值的正負才有意義：即電流i>0，表明電流的實際方向與所確定的參考方向一致；反之若i＜0，表明電流的實際方向與所確定的參考方向相反。二、知識準備（一）電流3、電流的參考方向

電壓是衡量電場力推動電荷運動，對電荷做功能力大小的物理量。在國際單位制中，u表示電壓，單位為伏特（用V表示）。

電位是用于表征電場（電路）中不同位置時電荷所具有能量大小的物理量。如果在電路中任意選定一個電位參考點，并且規(guī)定參考點本身的電位為零，那就可以定義空間某點的電位在數值上等于將單位正電荷從該點移到參考點電場力所做的功。

電場（或電路）中任意兩點之間的電壓等于這兩點之間的電位差。二、知識準備（二）電壓、電位1、電壓、電位定義及關系

二、知識準備（二）電壓、電位2、電壓的實際方向與參考方向

在電場力作用下正電荷移動的方向（即電位降低的方向）為電壓的實際方向。在實際處理中，可以根據需要任意選定某一方向為電壓的參考方向，當計算結果電壓的數值為正時，表明其實際方向與參考方向一致；數值為負時，則與參考方向相反。三、操作訓練（一）電流的測量

將量程開關撥至DCA（直流）或ACA（交流）的合適量程，紅表筆插入mA孔（＜200mA時）或10A孔（＞200mA時）,黑表筆插入COM孔，并將萬用表串聯(lián)在被測電路中。測量直流量時，數字萬用表能自動顯示極性，圖示方向電路電流4.92mA如圖。

根據需要將量程開關撥至DCV（直流）或ACV（交流）的合適量程，紅表筆插入V／Ω孔，黑表筆插入COM孔，并將表筆與被測線路并聯(lián)（將紅、黑表筆直接接在被測元件或支路兩端），讀數即可顯示，圖示方向電阻兩端電壓4.92V。三、操作訓練（一）電壓的測量

四、知識深化（一）電流的種類

根據電流的大小、方向與時間之間的關系，可將電流分成恒定電流、脈動直流、變動電流三種。圖3-7直流電流波形圖3-8交變電流波形三、知識深化（二）電動勢

在電路中，要維持電流的不斷流動，就必須有電源的存在。電源的作用是把從高電位端移到低電位端的正電荷通過非電場力（電源力）的作用，又從低電位端搬回到高電位端。電動勢就是用來衡量電源這種將正電荷從電源負極（通過電源內部）搬到正極的能力大小的物理量。如下為幾種電源外形圖。1．電荷的定向移動形成電流，規(guī)定正電荷的移動方向為電流的實際方向；

2.電流強度是用來衡量電流大小的物理量，把單位時間內通過導體橫截面的電荷量定義為電流強度；3.在一段電路中，根據需要任意假定某一方向為電流的正方向，即參考方向，并用箭頭在電路中標示出來，以此參考方向作為電路分析、計算的依據。當參考方向與實際電流方向一致時電流為正值，與實際電流方向相反時為負值。

四、歸納總結四、歸納總結4．電壓是衡量電場力推動電荷運動，對電荷做功能力大小的物理量，是電路中產生電流的根本原因；5.在實際處理中，有的電路我們可能一下很難確定兩點間電壓的實際方向。在這種情況下可以根據需要任意選定某一方向為電壓