電路的基本物理量

1、計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)（計(jì)算機(jī)用電基礎(chǔ)）任務(wù)二 電路的基本物理量一、 電流1. 電流的定義 在外加電場(chǎng)的作用下，帶電粒子的定向運(yùn)動(dòng)稱為電流。 帶電粒子的運(yùn)用時(shí)有方向的，粒子運(yùn)動(dòng)的方向就是電流的方向。2. 電流強(qiáng)度表征電流強(qiáng)弱(大小)的物理量稱電流強(qiáng)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(shí)際中常把電流強(qiáng)度簡(jiǎn)稱為電流。電流強(qiáng)度定義為：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)穿過導(dǎo)體橫截面的電荷量, 用符號(hào)i表示，即：i(t)=把大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流， 簡(jiǎn)稱直流(英文縮寫為DC)電流， 這時(shí)電流強(qiáng)度常用英文大寫字母I表示。對(duì)于直流, 上式可寫成 I=國(guó)際單位制(SI)中，電荷的單位是庫(kù)侖(C)， 時(shí)間

2、的單位是秒(s)，電流的單位是安培，簡(jiǎn)稱安(A)， 實(shí)用中還有毫安(mA)和微安(A)等。 1A=10mA=10A3. 電流的方向我們習(xí)慣上規(guī)定以正電荷移動(dòng)的方向或負(fù)電荷移動(dòng)的反方向作為電流的方向（實(shí)際方向）。 參考方向是人們?nèi)我膺x定的一個(gè)方向， 在電路圖中用箭頭表示。當(dāng)電流的參考方向與實(shí)際方向一致時(shí)， 電流為正值（i0）； 當(dāng)電流的參考方向與實(shí)際方向相反時(shí)， 電流為負(fù)值（i0）。這樣， 在選定的電流參考方向下， 根據(jù)電流的正負(fù)， 就可以確定電流的實(shí)際方向， 不設(shè)定參考方向而談電流的正負(fù)是沒有意義的。 i i元件元件 A B A B i實(shí)際方向 i實(shí)際方向電流參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系 （a）i

3、0 (b)i0二、 電壓1. 電壓的定義在電源的外部電路中要使電荷運(yùn)動(dòng)形成電流，電荷上必須有電場(chǎng)力的作用我們把電場(chǎng)力做功的這種本領(lǐng)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(fù)（-）極性表示, 稱為參考極性, 如圖2-2-2(a)所示。這時(shí)，從正極性端指向負(fù)極性端的方向就是電壓的參考方向。(2) 采用實(shí)線箭頭表示, 如圖2-2-2(b)所示。 圖2-2-2(3) 采用雙下標(biāo)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(dāng)電壓的實(shí)際方向與參考方向一致時(shí), 電壓為正值; 當(dāng)電壓

4、的實(shí)際方向與參考方向相反時(shí)，電壓為負(fù)值。分析電路時(shí)，首先應(yīng)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(dú)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(fù)極性端流出。這時(shí)，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(shí)，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(jìn)行電路分析時(shí)常用到電位這一物理量。電位的定義可描述為:電場(chǎng)力將單位正電荷從給定點(diǎn)移動(dòng)到參考點(diǎn)（又稱零電位點(diǎn)或接地點(diǎn)

5、）所做的功。由此可見，電位的定義與電壓的定義是基本一致的，只是它有了一個(gè)固定的點(diǎn)，即參考點(diǎn)，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(diǎn)的電位通常設(shè)定為0V，所以參考點(diǎn)又叫零電位點(diǎn)。在圖2-2-4中，我們假設(shè)b點(diǎn)做為參考點(diǎn)，則b點(diǎn)的電位Vb=0V,a點(diǎn)、b點(diǎn)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(gè)物理量。 設(shè)在時(shí)間t內(nèi)，由a點(diǎn)轉(zhuǎn)移到b點(diǎn)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=uq 電功率的定義為：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力

6、所做的功，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(duì)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(jiǎn)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(shí)， 若p0，說明這段電路上電壓和電流的實(shí)際方向是一致的， 電路吸收了功率，是負(fù)載性質(zhì)；若p0，則這段電路上電壓和電流的實(shí)際方向不一致，電路發(fā)出功率，是電源性質(zhì)。 應(yīng)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(yīng)的功率計(jì)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(shí)間段內(nèi)，電路吸收（消耗）的電能為 W= 對(duì)于直流而言 W=P( )電能的SI主單位是焦耳, 符號(hào)為J, 它等于功率為1W的用電設(shè)備在1 s內(nèi)所消耗的電能。在實(shí)際生活中還采用千瓦小時(shí)（kWh）作為電能的單位, 它等于功率為 1kW的用電設(shè)備在1 h（3600 s）內(nèi)所消耗的電能, 簡(jiǎn)稱為1度電，即 1KWh=10W3600S=3.610J能量轉(zhuǎn)換與守恒定律是自然界的基本規(guī)