电路的基本物理量单位直流电路的基本物理量

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电路的基本物理量有:

(1)电流:

电荷有规则的定向运动形成电流.电流强度是在电场的作用下单位时间内通过某一导体截面的电量.

（2）电压：

电场中任意两点的电位差，就是在两点之间的电压.在数值上等于电场力把单位正电荷从某点移到另一点所做的功.

（3）电位：

电位在物理学中称为电势，是表示电场中某点的性质的物理量，表明正电荷位于该点时，所具有电位能的大小.

（4）电动势：

电动势表示电源的性质的物理量.电动势在数值上等于非电场力（局外力）把单位正电荷从电源的低电位端经电源内部移到高电位端所做的功.

（5）电功率

当一段导体中有电流通过时，正电荷从高电位移向低电位端，电场力对它做了功，这个功通常叫做电流的功，简称电功。

下面我们详细了解一下这些电路的基本物理量单位，直流电路的基本物理量。

1．电流

（1）电流的概念

电荷的有规则的定向移动形成电流。它是一种物理现象，金属导体内的电流是由带负电的自由电子，在电场力的作用下，逆电场方向作定向运动而形成的。在导体两端施加电压时，电子便从负极流向正极。

注：人体能承受的最大电流为30～50mA。

（2）电流的大小

电流的大小用电流强度I（简称电流）表示。单位时间内通过导体某一横截面的电荷量称为电流。恒定不变的电流，用符号I表示。交变电流，用符号i表示。设在单位时间（单位：秒，s）内通过导体某一横截面的电荷量为q（单位：库仑，C），则通过该截面积的电流为

式中：dq为时间dt内通过导线某一截面的电荷量。在国际单位制（SI）中，规定电流的单位为安培（A）。

如果电流的大小和方向均不随时间变化，这种电流称为恒定电流，简称直流电流，用大写字母I表示，则：

一般情况下，随时间变化的物理量用小写字母表示，大写字母表示恒定物理量。

（3）电流的方向

习惯上把正电荷的运动方向规定为电流的实际方向。但在复杂电路分析中，往往很难事先判断电流的实际方向（如图），因此需要引入参考方向（即正方向）的概念。其方法是：任意假设某一支路中的电流参考方向，把电流看作代数量；若计算结果为正，则表示电流的正方向与实际方向相同；若计算结果为负，则表示电流的正方向与实际方向相反。

2．电位

（1）电位又称电势：是指单位正电荷在静电场中的某一点所具有的电势能。在电路中任选一节点设其电位为零。其他各点到参考点的电压降，便是该点的电位。

如图1-6所示，把B点作为零参考点（用“⊥”符号来表示），那么正电荷在A点所具有的电位能WA与正电荷所带电量Q的比值，称为电路中A点的电位，用VA表示，即

电位的单位是焦耳／库仑（J/C），称为伏特，简称伏（V）。电位的高低是相对的，与所设零参考点有关，在电路中电位比零参考点高的一些点，它们的电位为正值；电位比零参考点低的一些点，它们的电位为负值。

（2）电位的计算步骤：

①任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；

②标出各电流参考方向并计算；

③计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。

在汽车电路中，通常用汽车车身和发动机等金属体作为公共线，并与电源负极相连接，视其为电路中的零参考点，也就是常说的“搭铁”，汽车电路符号用“⊥”表示。

3．电压

在分析电子电路时，通常在电路中选取某一个固定点作为参考点，而把电路中其他各点与参考点之间的电压称为该点的电位。电位用V表示，单位也是V（伏特）表示。

电压与电位的关系为：电场内两点之间的电压等于这两点之间的电位差，即

式中，VA为A点的电位，VB为B点的电位。

电压的单位：用伏特（V）表示，计量较大的电压时用千伏（kV），计量较小的电压时用毫伏（mV）。其换算关系如下

1kV＝103V＝106mV

4．电流与电压的参考方向

尽管从物理课程中已经学过了在分析简单电路时，当元器件中有电流通过，其流动方向总是从高电位一端流向低电位的一端，这是电流流动的实际方向；或者当知道了电流流动的实际方向，也能判别出元器件两端的电位高低。然而，当分析复杂电路时，为了确定电流和电压，就要写出含有电流、电压未知量的电路方程。在电路方程中，电流和电压前面的正负号至关重要，实际方向往往不易确定，这就要先假定一个方向，因此引入了电流“参考方向”，它是分析和计算电路的基础。

在大小和方向都不随时间变化的直流电路中，规定电压的实际方向由电位高的“+”端指向电位低的“-”端，即电位降低方向。

在参考方向下，根据电流的正、负值，就可以确定电流的实际方向，如图1-6所示。在分析电路时，首先要假定电流的参考方向，并据此分析计算，然后再从结果的正、负值来确定电流的实际方向。如不作说明，电路图上标出的电流方向一般都是指参考方向。

电流的单位：电流的标准单位是安培（A），计量微小电流时，可采用毫安（mA）或微安（μA）来表示，其换算关系如下：1A＝103mA=106μA。

电压在分析电路时也有方向性，电压的方向规定为由高电位指向低电位，即电位降低的方向。电压参考方向和电流参考方向一样，也是任意指定，分析电路时，假定某一方向是电位降低的方向，如所假定的电压方向与实际方向一致时，则电压为正值（U0）；电压参考方向与实际方向不一致时，则电压为负值（U0）。因此，参考电压的值也是个标量，有正负之分；只有参考方向被假定后，电压的值才有正负之分。如图1-7所示。