电路基本物理量

关于电路基本物理量1、电流1.2电路的基本物理量

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电流的大小idqdt=……（1-1）稳恒直流情况下I

Q

t=……（1-2）1A=103mA=106μA=109nA单位换算

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电流的方向习惯上规定以正电荷移动的方向为电流的正方向。电路图上标示的电流方向为参考方向，参考方向是为列写方程式提供依据的，实际方向根据计算结果来定。第2页,共27页，2024年2月25日，星期天第3页,共27页，2024年2月25日，星期天2、电压、电位和电动势1)第4页,共27页，2024年2月25日，星期天

2)电位电位：参考点：电路中某点的是对参考点的电压零电位点、O点、“地”电力工程中以大地为参考点电子线路以输入、输出的公共线为参考点放大器第5页,共27页，2024年2月25日，星期天3）电动势（1）定义：在电源内部，非静电力所做的功W与被移送的电荷q的比值叫电源的电动势。（2）定义式：E=W/q（3）单位：伏（V）（4）物理意义：表示电源把其它形式的能（非静电力做功）转化为电能的本领大小。电动势越大，电路中每通过1C电量时，电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多。【注意】：①电动势的大小由电源中非静电力的特性（电源本身）决定，跟电源的体积、外电路无关。②电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压。③电动势在数值上等于非静电力把1C电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。第6页,共27页，2024年2月25日，星期天2、电压、电位和电动势Ia

电位V是相对于参考点的电压。参考点的电位:Vb=0；a点电位：Va=E-IR0=IRb+

U–RL_SE+R0电动势E只存在电源内部，其数值反映了电源力作功的本领，方向规定由电源负极指向电源正极路端电压U。电压的大小反映了电场力作功的本领；电压是产生电流的根本原因；其方向规定由“高”电位端指向“低”电位端。第7页,共27页，2024年2月25日，星期天

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三者的定义式2、电压、电位和电动势Uab=Wa－WbqVa=Wa－W0qE=W源q

显然电压、电位和电动势的定义式形式相同，因此它们的单位一样，都是伏特[V]。

电压等于两点电位之差：

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三者的区别和联系Uab=Va－Vb

电源的开路电压在数值上等于电源电动势；

电路中某点电位数值上等于该点到参考点的电压。第8页,共27页，2024年2月25日，星期天日常生产和生活中，电能（或电功）也常用度作为量纲：1度=1KW•h=1KV•A•h3.电能、电功率（1）电能电能的转换是在电流作功的过程中进行的。因此，电流作功所消耗电能的多少可以用电功来量度。电功：式中单位：U【V】；I【A】；t【s】时，电功W为焦耳【J】1度电的概念1000W的电炉加热1小时；100W的电灯照明10小时；40W的电灯照明25小时。第9页,共27页，2024年2月25日，星期天电功率反映了电路元器件能量转换的本领。如100W的电灯表明在1秒钟内该灯可将100J的电能转换成光能和热能；电机1000W表明它在一秒钟内可将1000J的电能转换成机械能。（2）电功率电工技术中，单位时间内电流所作的功称为电功率。电功率用“P”表示：国际单位制：U【V】，I【A】，电功率P用瓦特【W】通常情况下，用电器的实际功率并不等于额定电功率。当实际功率小于额定功率时，用电器实际功率达不到额定值，当实际功率大于额定功率时，用电器易损坏。用电器额定工作时的电压叫额定电压，额定电压下的电功率称为额定功率；额定功率通常标示在电器设备的铭牌数据上，作为用电器正常工作条件下的最高限值。第10页,共27页，2024年2月25日，星期天

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关联和非关联4、参考方向aI负载元件＋U－b关联参考方向aI电源元件＋U－b

实际电源上的电压、电流方向总是非关联的，实际负载上的电压、电流方向是关联的。因此，假定某元件是电源时，其电压、电流方向应选取非关联参考方向；假定某元件是负载时，其电压、电流方向应选取关联参考方向。非关联参考方向第11页,共27页，2024年2月25日，星期天

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关于参考方向的有关注意事项4、参考方向(1)分析电路前应选定电压电流的参考方向，并标在图中；(2)参考方向一经选定，在计算过程中不得任意改变。参考方向是列写方程式的需要，是待求值的假定方向而不是真实方向，因此不必追求它们的物理实质是否合理。(4)参考方向也称为假定正方向，以后讨论均在参考方向下进行，实际方向由计算结果确定。(3)电阻、电抗或阻抗一般选取关联参考方向，独立源上一般选取非关联参考方向。(5)在分析、计算电路的过程中，出现“正、负”、“加、减”及“相同、相反”这几个名词概念时，不可混为一谈。第12页,共27页，2024年2月25日，星期天分析计算电路时，人为任意设定的电量方向

参考方向（假设方向、正方向）I=5AI′Rab=－5A例Rab注意：引入参考方向后，物理量为代数量若计算结果为正(I>0)，则实际方向与参考方向一致；若计算结果为负(I′<0)，则实际方向与参考方向相反。电流方向a

b？电流方向b

a？第13页,共27页，2024年2月25日，星期天I①参考方向的表示方法参考极性abUab

双下标箭标_+USabR③关联参考方向关联参考方向

U与I

的方向一致

+_IUabR_IUabR+非关联参考方向

U与I

的方向相反

U=IRU=-IR第14页,共27页，2024年2月25日，星期天第15页,共27页，2024年2月25日，星期天bR1R2E2E1+-R3+_acdbR1R2R3a+E1-E2cd设b点为参考点:c点的电位为:

Uc=E1d点的电位为:

Ud=-E2电子电路的习惯画法第16页,共27页，2024年2月25日，星期天R1R2+15V-15V

参考电位在哪里？R1R215V+-正电源负电源电子电路的习惯画法：电源电压用电位值给出正电位值表示正电源，电源的负极接地。负电位值表示负电源，电源的正极接地。15V+-第17页,共27页，2024年2月25日，星期天想想、练练

电压、电位、电动势有何异同？

电功率大的用电器，电功也一定大，这种说法正确吗？为什么？第18页,共27页，2024年2月25日，星期天▪电路分析中引入参考方向的目的是为分析和计算电路提供方便和依据。思考回答•在电路分析中，引入参考方向的目的是什么？•应用参考方向时，你能说明“正、负”、“加、减”及“相同、相反”这几对名词的不同之处吗？

▪应用参考方向时，“正、负”指在参考方向下，电压电流数值前面的正、负号，若参考方向下某电流为“－2A”，说明其实际方向与参考方向相反，参考方向下某电压为“＋20V”，说明其实际方向与参考方向一致；“加、减”指参考方向下电路方程式各项前面的正、负符号；“相同”是指电压、电流参考方向关联，“相反”指的是电压、电流参考方向非关联。第19页,共27页，2024年2月25日，星期天S断开时各电阻为同一电流其中：UD=+12V；UC=－12V

S闭合上时：例试求开关S断开和闭合时电路中各点的电位解：

电位计算AB4kΩ6kΩC20kΩS－12V+12VDUA=－4VUB=－7.2VUD=+12V；UC=－12VUA=2VUB=0第20页,共27页，2024年2月25日，星期天Ua=5V

a

点电位：ab1

5AUb

－5V

b

点电位：例试求图示电路中各点的电位及电压UabUb=0V

b点电位：Ua=0V

a

点电位：ab1

5A可见:电位与参考点的选择有关；电压与参考点的选择无关.Uab=Ua-UbUab=5VUab=5V第21页,共27页，2024年2月25日，星期天①电位与参考点的选择有关；电压与参考点的选择无关例试分别以电路中的a、b、c点为参考点求电位和电压。注意：②电压等于电位之差。如Uab=Ua-Ub+_3V+_6Vabc参考点电位和电压UaUbUcUabUbcUcaa为参考点0V-3V-9V3V6V-9Vb为参考点3V0V-6V3V6V-9Vc为参考点9V6V0V3V6V-9V第22页,共27页，2024年2月25日，星期天例10V2

+–5V+–3

BCDIA解以A点为参考电位时I=10+53+2=3AVC=3

3=9VVD=

3

2=–6VUCD=VC

VD=15V以B点为参考电位时VD=–5VVC=10VUCD=VC–VD=15V*电路中某一点的电位等于该点到参考点的电压；**电路中各点的电位随参考点选的不同而改变，但是任意两点间的电压不变。电路如下图所示，分别以A、B为参考点计算C和D点的电位及UCD。第23页,共27页，2024年2月25日，星期天检验学习结果下图电路中若选定C为参考点，当开关断开和闭合时，判断各点的电位值。求下图电路中开关S闭合和断开时B点的电位。试述电压和电位的异同，若电路中两点电位都很高，则这两点间电压是否也很高？+A2Ω4V-BCDS+12VA26KΩ4V-12VBS4KΩ2KΩ第24页,共27页，2024年2月25日，星期天想想练练1、某用电器的额定值为“220V，100W”，此电器正常工作10小时，消耗多少焦耳电能？合多少度电？2、一只标有“220V，60W”的电灯，当其两端电压为多少伏时电灯能正常发光？正常发光时电灯的电功率是多少？若加在灯两端的电压仅有110伏时，该灯的实际功率为多少瓦？额定功率有变化吗？

3、把一个电阻接在6伏的直流电源上，已知某1分钟单位时间内通过电阻的电量为3个库仑，求这1分钟内电阻上通过的电流和电流所做的功各为多少？3A，1080J3600000J，1度电220V，60W；15W，不变。第25页,共27页，2024年2月25日，星期天仔细理解下面的例题