電流電壓的參考方向及功率

關(guān)于電流電壓的參考方向及功率第1頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)電流、電壓的參考方向及功率電流、電壓、功率是表示電路狀態(tài)及對(duì)電路進(jìn)行定量分析的基本物理量。電流

(a)電流定義：(b)方向：正電荷運(yùn)動(dòng)的方向(c)SI單位：安（培)A（Ampere）常用的電流單位為：千安（kA）、毫安（mA）、微安（A）1A=103mA1A=106

A1kA=103A1.電流參考方向第2頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三恒定電流:

量值和方向均不隨時(shí)間變化的電流，稱為恒定電流，簡稱為直流(dc或DC)，一般用符號(hào)I表示。I=Q/t,Q為時(shí)間t內(nèi)通過導(dǎo)體某一橫截面的電荷量，單位為庫[侖](C)。與電流有關(guān)的幾個(gè)名詞時(shí)變電流:

量值和方向隨時(shí)間變化的電流，稱為時(shí)變電流，一般用符號(hào)i表示。時(shí)變電流在某一時(shí)刻t的值i(t)，稱為瞬時(shí)值。交流電流:

量值和方向作周期性變化且平均值為零的時(shí)變電流，稱為交流電流，簡稱為交流(ac或AC)。第3頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三參考方向：任意選定的一個(gè)方向作為電流的參考方向。IabUsR0RL-+I簡單電路復(fù)雜電路IababIIba第4頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三I>0I<0實(shí)際方向?qū)嶋H方向I

參考方向ABI

參考方向AB任意選擇一個(gè)電流參考方向，這個(gè)方向稱為電流的正方向，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)以下兩種情況：（a）電流值為正值，參考方向與實(shí)際方向相同；（b）電流值為負(fù)值，參考方向與實(shí)際方向相反。注意：電流的數(shù)值是一個(gè)代數(shù)量，其正負(fù)可以反映電流的實(shí)際方向與參考方向的關(guān)系。第5頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三

2.電壓的參考方向其中dq為由a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)的電荷量，單位為庫[侖](C)，dW為電荷移動(dòng)過程中所獲得或失去的能量，其單位為焦[耳](J)，電壓的單位為伏[特](V)。

(b)實(shí)際電壓方向

：電位降低的方向，也就是由高電位指向低電位的方向。(c)單位：V(伏)、kV、mV、V1kV=103V1V=103mV1V=106V

（a）電壓定義：單位正電荷q從電路中a點(diǎn)移至b點(diǎn)時(shí)電場力做功（W）的大小。第6頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三Uab電壓方向的三種表示方法：（a）（b）（c）(a)用“+”、“-”標(biāo)號(hào)表示電壓的高電位端、低電位端（b）用箭頭指向表示電壓方向（c）用雙下標(biāo)法表示a,b兩點(diǎn)間的電壓方向是從a指向b注意：用以上其中一種方法來指定電壓的參考方向（1）如果電壓值為正值，參考方向與實(shí)際方向相同；（2）如果電壓值為負(fù)值，參考方向與實(shí)際方向相反。電壓的數(shù)值是一個(gè)代數(shù)量，其正負(fù)可以反映電壓的實(shí)際方向與參考方向的關(guān)系。第7頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三3.電壓的參考方向和電流參考方向的選擇有四種可能的方式：(a)、(b)關(guān)聯(lián)參考方向(c)、(d)非關(guān)聯(lián)參考方向注意：一般采用關(guān)聯(lián)參考方向第8頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三小結(jié)分析電路前必須選定電壓和電流的參考方向。方向一參考經(jīng)選定，必須在圖中相應(yīng)位置標(biāo)注(包括方向和符號(hào)），在計(jì)算過程中不得任意改變。關(guān)聯(lián)參考方向和非關(guān)聯(lián)參考方向。關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向uab＋－iuab＋－i參考方向也稱為假定正方向，以后討論均在參考方向下進(jìn)行，不考慮實(shí)際方向。第9頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三4.電位

（1）定義：在電路中任選一點(diǎn)O作為參考點(diǎn)，則該電路中A點(diǎn)到參考點(diǎn)O的電壓就叫做A點(diǎn)的點(diǎn)位，也就是電場力把單位正電荷從A點(diǎn)移到參考點(diǎn)O點(diǎn)所做的功。（2）表示：用字母V加下標(biāo)的方法表示，比如VA表示A點(diǎn)的電位。

電路中任意兩點(diǎn)之間的電位差就是該兩點(diǎn)之間的電壓。

UAB=VA-VB

（3）單位：電位單位與電壓單位相同，都是伏特。第10頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三注意：電位是相對(duì)性。因此，計(jì)算電路中各點(diǎn)電位之前，必須選中電路中的某一點(diǎn)作為電位參考點(diǎn)，它的電位稱為參考電位，并設(shè)參考點(diǎn)位為零。

（a）某點(diǎn)的電位比參考點(diǎn)位高，該點(diǎn)的電位值為正（b）某點(diǎn)的電位比參考點(diǎn)位低，該點(diǎn)的電位值為負(fù)一般情況下，選擇零點(diǎn)作為電位參考點(diǎn)第11頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三+-+-Us1Us2bcad140V90V52064A6A10A例：在右圖中，根據(jù)已知的電流值、電壓值以及電阻值，分別以a點(diǎn)、b點(diǎn)為參考點(diǎn)，求a、b、c、d各點(diǎn)電位和任意兩點(diǎn)之間的電壓。

解：（1）以a點(diǎn)作為參考點(diǎn)時(shí)，Va=0。

則Vb=Uba=-6×10=-60V

Vc=Uca=4×20=80VVd=Uda=6×5=30V第12頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三任意兩點(diǎn)間電壓為：

Uab=6×10=60V

Uca=4×20=80VUda=5×6=30VUcb=Vc-Vb=140VUdb=Vd-Vb=90VVa=0。Vb=Uba=-6×10=-60VVc=Uca=4×20=80VVd=Uda=6×5=30V第13頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三

(2）以b點(diǎn)作為參考點(diǎn)時(shí)，Vb=0。

則Va=Uab=6×10=60V

Vc=Ucb=Us1=140VVd=Udb=Us2=90V+-+-Us2cad140V90V52064A6A10AbUs1

(3）任意兩點(diǎn)間電壓為：

Uab=6×10=60V

Uca=4×20=80VUda=5×6=30V總結(jié)：在同一電路中，若選擇不同的參考點(diǎn)，則各點(diǎn)的電位將發(fā)生變化，但兩點(diǎn)之間的電壓值是不變的。Ucb=Us1=140VUdb=Us2=90V第14頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三5.電功率（1）定義：單位時(shí)間內(nèi)電場力所做的功，簡稱功率，用符號(hào)p表示。（2）單位：瓦（特）W常用的單位有兆瓦（MW）、千瓦(kW)和毫瓦(mW)轉(zhuǎn)換關(guān)系：1MW=106W1kW=103W1W=103mW第15頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三（3）電路吸收或發(fā)出功率的判斷

u,i取關(guān)聯(lián)參考方向P=ui

表示元件吸收的功率P>0

吸收正功率(實(shí)際吸收)P<0

吸收負(fù)功率(實(shí)際發(fā)出)P=-ui

表示元件吸收的功率P>0

吸收正功率(實(shí)際吸收)P<0

吸收負(fù)功率(實(shí)際發(fā)出)

u,i取非關(guān)聯(lián)參考方向+-iu+-iu第16頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三（1）定義：電場力所做的功

6.電能（2）單位：焦耳，用符號(hào)J表示。

還用千瓦小時(shí)（kW·h）作為電能的單位。

1kW·h又稱為一度電。

1kW·h=103W×3600s=3.6×106J

當(dāng)功率p的單位是瓦時(shí)，能量單位是焦耳（J），它等于功率是1W的用電設(shè)備在1s內(nèi)消耗的電能。第17頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三解：對(duì)于元件A，電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向，功率為：pA=U×I=-5×2=-10W,由于pA<0,元件A實(shí)際為發(fā)出功率；

對(duì)于元件B，電壓、電流為非關(guān)聯(lián)參考方向，功率為：pB=-U×I=-3×-5=15W,由于pB>0,元件B實(shí)際為吸收功率；例：如圖所示電路中，已知元件A的U=-5V，I=2A;元件B的U=3V,I=-5A，求元件A、B的功率各是多少？UAI+-B+-U總結(jié)：從該例題可以看出，判斷元件的吸收或者發(fā)出功率與電流電壓的參考方向方式的選取有關(guān)，一般選用關(guān)聯(lián)參考方向。第18頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三解：對(duì)于元件1，電壓和電流為非關(guān)聯(lián)參考方向，則p1=-U×I=U1×I1=4×(-2)=8W,由于p1>0,實(shí)際元件1為吸收功率；對(duì)于元件2，電壓和電流為關(guān)聯(lián)參考方向，則p2=U×I=U2×I2=-4×1=-4W,由于p2<0,實(shí)際元件2為發(fā)出功率；對(duì)于元件3，電壓和電流為關(guān)聯(lián)參考方向，則p3=U×I=U3×I3=7×(-1)=-7W,由于p3<0,實(shí)際元件3為發(fā)出功率；對(duì)于元件4，電壓和電流為關(guān)聯(lián)參考方向，則p4=U×I=U4×I3=-3×(-1)=3W,由于p4>0,實(shí)際元件4為吸收功率；例：如圖所示的電路中，各元件的電壓電流的參考方向如圖所示。已知I1=-2A,I2