电路的基本物理量

1、任务二 电路的基本物理量一、 电流1. 电流的定义 在外加电场的作用下，带电粒子的定向运动称为电流。 带电粒子的运用时有方向的，粒子运动的方向就是电流的方向。2. 电流强度表征电流强弱(大小)的物理量称电流强度，电流是一种客观存在的物理现象，在电路分析和工程实际中常把电流强度简称为电流。电流强度定义为：单位时间内穿过导体横截面的电荷量, 用符号i表示，即：i(t)=把大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流， 简称直流(英文缩写为DC)电流， 这时电流强度常用英文大写字母I表示。对于直流, 上式可写成 I=国际单位制(SI)中，电荷的单位是库仑(C)， 时间的单位是秒(s)，电流的单位是安培

2、，简称安(A)， 实用中还有毫安(mA)和微安(A)等。 1A=10mA=10A3. 电流的方向我们习惯上规定以正电荷移动的方向或负电荷移动的反方向作为电流的方向（实际方向）。 参考方向是人们任意选定的一个方向， 在电路图中用箭头表示。当电流的参考方向与实际方向一致时， 电流为正值（i0）； 当电流的参考方向与实际方向相反时， 电流为负值（i0）。这样， 在选定的电流参考方向下， 根据电流的正负， 就可以确定电流的实际方向， 不设定参考方向而谈电流的正负是没有意义的。 i i元件元件 A B A B i实际方向 i实际方向电流参考方向与实际方向的关系 （a）i>0 (b)i<0二、

3、 电压1. 电压的定义在电源的外部电路中要使电荷运动形成电流，电荷上必须有电场力的作用我们把电场力做功的这种本领用电压来衡量。 2. 电压的方向 与电流类似, 在电路分析中也要规定电压的参考方向, 通常用三种方式表示:(1) 采用正（+）、 负（-）极性表示, 称为参考极性, 如图2-2-2(a)所示。这时，从正极性端指向负极性端的方向就是电压的参考方向。(2) 采用实线箭头表示, 如图2-2-2(b)所示。 图2-2-2(3) 采用双下标表示, 如u表示电压的参考方向由A指向B。电压的参考方向指定之后，电压就是代数量。当电压的实际方向与参考方向一致时, 电压为正值; 当电压的实际方向与参考方

4、向相反时，电压为负值。分析电路时，首先应该规定各电流、电压的参考方向，然后根据所规定的参考方向列写电路方程。任一电路的电流参考方向和电压参考方向可以分别独立地规定。但为了分析方便，常使同一元件的电流参考方向与电压参考方向一致，即电流从电压的正极性端流入该元件而从它的负极性端流出。这时，该元件的电压参考方向与电流参考方向是一致的，称为关联参考方向（如图2-2-3所示）。 图2-2-3以后在分析电路时，我们所给出的公式都是在关联参考方向下给定的。3. 电位的概念 在进行电路分析时常用到电位这一物理量。电位的定义可描述为:电场力将单位正电荷从给定点移动到参考点（又称零电位点或接地点）所做的功。由此可

5、见，电位的定义与电压的定义是基本一致的，只是它有了一个固定的点，即参考点，所以，电位的单位与电压的单位相同。在电路分析中用小写字母v或v(t)表示变化的电位（交流）,用大写字母V表示直流（恒定）电位。在电路分析中，参考点的电位通常设定为0V，所以参考点又叫零电位点。在图2-2-4中，我们假设b点做为参考点，则b点的电位Vb=0V,a点、b点的电位记为Va、Vc。 图2-2-4 三、 电功率与电能1. 功率电功率是电路分析中常用到的一个物理量。 设在时间t内，由a点转移到b点的正电荷量为q。根据电压的定义式，在转移q过程中失去的能量为 w=u·q 电功率的定义为：单位时间内电场力所做的

6、功，记为p(t),称为电功率。即： p（t）= 根据电流和电压的定义,不难得到 P(t)=u(t)·i(t) 对直流电流和直流电压而言,电功率记为P，则 P=UI功率的SI单位是瓦特(watt)，简称为瓦(W)。功率的常用单位还有千瓦（KW）、毫瓦（mW）。 1KW=10W 1W=10Mw 一段电路， 在u 和i 取关联参考方向时， 若p0，说明这段电路上电压和电流的实际方向是一致的， 电路吸收了功率，是负载性质；若p0，则这段电路上电压和电流的实际方向不一致，电路发出功率，是电源性质。 应特别注意根据电压、电流参考方向是否关联，来选用相应的功率计算式，以上 公式都是在关联方向下得到的。2. 电能 根据电功率的定义，可以得到 w=pt 从到t时间段内，电路吸收（消耗）的电能为 W= 对于直流而言 W=P( )电能的SI主单位是焦耳, 符号为J, 它等于功率为1W的用电设备在1 s内所消耗的电能。在实际生活中还采用千瓦小时（kW·h）作为电能的单位, 它等于功率为 1kW的用电设备在1 h（3600 s）内所消耗的电能, 简称为1度电，即 1KW·h=10W·3600S=3.6×10J能量转换