今天講的內(nèi)容是學(xué)習(xí)物理,或者學(xué)習(xí)電子技術(shù)的基本知識(shí),也算生活的一些常識(shí)。雖然是簡(jiǎn)單的知識(shí),但是有些東西是需要牢記于心,不管你是應(yīng)付考試也好,還是今后想從事這個(gè)行業(yè)也好,這個(gè)知識(shí)對(duì)你的解題和研發(fā)都是有幫助的。
(1)電流
通常用單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量的多少來(lái)表示電流的強(qiáng)弱,即電流強(qiáng)度,簡(jiǎn)稱電流。若用Δq表示在Δt時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量,則電流的大小可以表示為:
如果電流的大小和方向都不隨時(shí)間變化,則稱之為恒定電流。這時(shí)電流的大小可表示為:
在國(guó)際單位制中,時(shí)間的單位是s(秒),電量的單位是C(庫(kù)[侖]),電流的單位是A(安[培])。
此外,電流常用的單位還有kA(千安)、mA(毫安)和μA(微安),它們之間的關(guān)系為:
電流這個(gè)物理量,是今后解題或者設(shè)計(jì)電路的時(shí)候需要考慮的問(wèn)題。但是今后求電流很少會(huì)用到這個(gè)公式,更多的是會(huì)用到“歐姆定律”。
電流不僅有大小,而且還有方向。在電工學(xué)中,一般規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颉T诮饘賹?dǎo)體中,由于移動(dòng)的是自由電子,因而其運(yùn)動(dòng)方向與電流的方向相反。
電流方向也是一個(gè)初學(xué)者比較頭疼的問(wèn)題,小編我在初學(xué)基爾霍夫,戴維南定理的時(shí)候,就是電流的方向繞得我團(tuán)團(tuán)轉(zhuǎn)。所以請(qǐng)讀者記住,電流的方向是高電位流向低電位,電源的正極流向負(fù)極,不確定的情況下可以假設(shè)電流方向。如果電流值是負(fù)值就說(shuō)明實(shí)際的電流方向跟假設(shè)的方向相反,如果電流為正值就說(shuō)明實(shí)際方向與假設(shè)方向是相同的。
(2)電壓
電壓又稱為電位差,是衡量電場(chǎng)力做功能力強(qiáng)弱的一個(gè)物理量。如圖2-10所示,若電場(chǎng)力把正電荷q從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),所做的功為WAB,則功與電荷q的比值就稱做AB兩點(diǎn)間的電壓:
在國(guó)際單位制中,功的單位是J(焦[耳]),電量的單位是C(庫(kù)[侖]),電壓的單位是V(伏[特])。若電場(chǎng)力將1C的電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)所做的功是1J,則AB兩點(diǎn)間的電壓就是1V。
電壓常用的單位還有kV(千伏)、mV(毫伏)等,它們之間的關(guān)系為:
(3)電位
若以B為參考點(diǎn),電場(chǎng)力將正電荷q從任意點(diǎn)A移到參考點(diǎn)B所做的功WA跟電荷量q的比值,稱做A點(diǎn)對(duì)參考點(diǎn)B的電位,記作:
電位的單位也是V(伏[特])。電路中任意兩點(diǎn)的電位差就是這兩點(diǎn)間的電壓,即:
電位是表示電路中某一點(diǎn)電勢(shì)高低的物理量,而且是相對(duì)于參考點(diǎn)來(lái)說(shuō)的,通常規(guī)定參考點(diǎn)的電位為零電位。參考點(diǎn)的選擇,原則上是任意的,但在實(shí)際研究問(wèn)題時(shí),一般選擇無(wú)窮遠(yuǎn)處或大地為零電位參考點(diǎn)。
需要注意的是,在同一個(gè)電路中,當(dāng)選定不同的參考點(diǎn)時(shí),同一點(diǎn)的電位是不同的。但是參考點(diǎn)一經(jīng)確定,各點(diǎn)的電位也就是確定的。當(dāng)電位為正值時(shí),說(shuō)明其電位高于參考點(diǎn)電位;當(dāng)電位為負(fù)值時(shí),說(shuō)明其電位低于參考點(diǎn)的電位。
(4)電動(dòng)勢(shì)
在電源內(nèi),非電場(chǎng)力將單位正電荷從電源的負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到電源的正極所做的功,稱為電動(dòng)勢(shì)。對(duì)直流電動(dòng)勢(shì),表示為:
電動(dòng)勢(shì)的單位也是V。
電動(dòng)勢(shì)也是有方向的,一般規(guī)定為電動(dòng)勢(shì)在電源內(nèi)部由電源負(fù)極指向正極。
對(duì)于一個(gè)電源來(lái)說(shuō),既存在電動(dòng)勢(shì),又存在端電壓。電動(dòng)勢(shì)只存在于電源內(nèi)部,端電壓存在于電源加在外電路的兩端,由電源正極指向負(fù)極。當(dāng)外電路開(kāi)路時(shí),端電壓在數(shù)值上與電動(dòng)勢(shì)相等。
電動(dòng)勢(shì)與電壓是兩個(gè)不同的概念,但是都可以用來(lái)表示電源正負(fù)極之間的電位差。在圖2-15所示的電路中,E和UAB的參考方向剛好相反,
下圖所示為電動(dòng)勢(shì)常用的兩種表示方法。
在分析和計(jì)算時(shí),對(duì)電動(dòng)勢(shì)也常選取參考方向。當(dāng)電動(dòng)勢(shì)的真實(shí)方向和參考方向相同時(shí),電動(dòng)勢(shì)為正值;當(dāng)電動(dòng)勢(shì)的真實(shí)方向和參考方向相反時(shí),電動(dòng)勢(shì)為負(fù)值。如圖所示。
(5)電功率
圖中點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)電路的功能之一就是傳輸電能,分析電路時(shí)經(jīng)常用到有關(guān)電功率的計(jì)算。
在國(guó)際單位制中,電壓的單位是V;電流的單位是A;電功率的單位是W(瓦[特],簡(jiǎn)稱瓦)。常用的單位還有kW(千瓦)、mW(毫瓦),它們之間的關(guān)系為:
為了方便判別,引入關(guān)聯(lián)和非關(guān)聯(lián)參考方向。如圖2-20(a)所示,選擇元件兩端電壓U與流過(guò)元件電流I的參考方向一致,稱為關(guān)聯(lián)參考方向。如圖2-20(b)所示,選擇元件兩端電壓U與流過(guò)元件電流I的參考方向相反,稱為非關(guān)聯(lián)參考方向。
(6)總結(jié)
1.電壓與電位的區(qū)別
聯(lián)系:?jiǎn)挝欢际荲,電壓等于電位差。區(qū)別:電位是相對(duì)的,它的大小與參考點(diǎn)有關(guān)選擇有關(guān);電壓是絕對(duì)量,它的大小與參考點(diǎn)無(wú)關(guān)。2.電動(dòng)勢(shì)與電壓的區(qū)別
含義不同。電動(dòng)勢(shì)是衡量電源做功能力大小的物理量,而電壓是衡量電場(chǎng)力做功能力大小的物理量。存在的位置不同。電動(dòng)勢(shì)只存在電源內(nèi)部,電壓不僅存在于電源的內(nèi)部也存在電源的外部。方向不同。電動(dòng)勢(shì)的方向是由負(fù)極到正極,而電壓的方向是正極到負(fù)極。
審核編輯:湯梓紅
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原文標(biāo)題:電路的基本物理量:電流、電壓、電位、電動(dòng)勢(shì)、電功率
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