電路基本物理量

關(guān)于電路基本物理量1、電流1.2電路的基本物理量

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電流的大小idqdt=……（1-1）穩(wěn)恒直流情況下I

Q

t=……（1-2）1A=103mA=106μA=109nA單位換算

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電流的方向習(xí)慣上規(guī)定以正電荷移動的方向為電流的正方向。電路圖上標(biāo)示的電流方向為參考方向，參考方向是為列寫方程式提供依據(jù)的，實際方向根據(jù)計算結(jié)果來定。第2頁,共27頁，2024年2月25日，星期天第3頁,共27頁，2024年2月25日，星期天2、電壓、電位和電動勢1)第4頁,共27頁，2024年2月25日，星期天

2)電位電位：參考點：電路中某點的是對參考點的電壓零電位點、O點、“地”電力工程中以大地為參考點電子線路以輸入、輸出的公共線為參考點放大器第5頁,共27頁，2024年2月25日，星期天3）電動勢（1）定義：在電源內(nèi)部，非靜電力所做的功W與被移送的電荷q的比值叫電源的電動勢。（2）定義式：E=W/q（3）單位：伏（V）（4）物理意義：表示電源把其它形式的能（非靜電力做功）轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小。電動勢越大，電路中每通過1C電量時，電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能的數(shù)值就越多?！咀⒁狻浚孩匐妱觿莸拇笮∮呻娫粗蟹庆o電力的特性（電源本身）決定，跟電源的體積、外電路無關(guān)。②電動勢在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時，電源兩極間的電壓。③電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1C電量的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功。第6頁,共27頁，2024年2月25日，星期天2、電壓、電位和電動勢Ia

電位V是相對于參考點的電壓。參考點的電位:Vb=0；a點電位：Va=E-IR0=IRb+

U–RL_SE+R0電動勢E只存在電源內(nèi)部，其數(shù)值反映了電源力作功的本領(lǐng)，方向規(guī)定由電源負(fù)極指向電源正極路端電壓U。電壓的大小反映了電場力作功的本領(lǐng)；電壓是產(chǎn)生電流的根本原因；其方向規(guī)定由“高”電位端指向“低”電位端。第7頁,共27頁，2024年2月25日，星期天

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三者的定義式2、電壓、電位和電動勢Uab=Wa－WbqVa=Wa－W0qE=W源q

顯然電壓、電位和電動勢的定義式形式相同，因此它們的單位一樣，都是伏特[V]。

電壓等于兩點電位之差：

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三者的區(qū)別和聯(lián)系Uab=Va－Vb

電源的開路電壓在數(shù)值上等于電源電動勢；

電路中某點電位數(shù)值上等于該點到參考點的電壓。第8頁,共27頁，2024年2月25日，星期天日常生產(chǎn)和生活中，電能（或電功）也常用度作為量綱：1度=1KW?h=1KV?A?h3.電能、電功率（1）電能電能的轉(zhuǎn)換是在電流作功的過程中進(jìn)行的。因此，電流作功所消耗電能的多少可以用電功來量度。電功：式中單位：U【V】；I【A】；t【s】時，電功W為焦耳【J】1度電的概念1000W的電爐加熱1小時；100W的電燈照明10小時；40W的電燈照明25小時。第9頁,共27頁，2024年2月25日，星期天電功率反映了電路元器件能量轉(zhuǎn)換的本領(lǐng)。如100W的電燈表明在1秒鐘內(nèi)該燈可將100J的電能轉(zhuǎn)換成光能和熱能；電機(jī)1000W表明它在一秒鐘內(nèi)可將1000J的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。（2）電功率電工技術(shù)中，單位時間內(nèi)電流所作的功稱為電功率。電功率用“P”表示：國際單位制：U【V】，I【A】，電功率P用瓦特【W(wǎng)】通常情況下，用電器的實際功率并不等于額定電功率。當(dāng)實際功率小于額定功率時，用電器實際功率達(dá)不到額定值，當(dāng)實際功率大于額定功率時，用電器易損壞。用電器額定工作時的電壓叫額定電壓，額定電壓下的電功率稱為額定功率；額定功率通常標(biāo)示在電器設(shè)備的銘牌數(shù)據(jù)上，作為用電器正常工作條件下的最高限值。第10頁,共27頁，2024年2月25日，星期天

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關(guān)聯(lián)和非關(guān)聯(lián)4、參考方向aI負(fù)載元件＋U－b關(guān)聯(lián)參考方向aI電源元件＋U－b

實際電源上的電壓、電流方向總是非關(guān)聯(lián)的，實際負(fù)載上的電壓、電流方向是關(guān)聯(lián)的。因此，假定某元件是電源時，其電壓、電流方向應(yīng)選取非關(guān)聯(lián)參考方向；假定某元件是負(fù)載時，其電壓、電流方向應(yīng)選取關(guān)聯(lián)參考方向。非關(guān)聯(lián)參考方向第11頁,共27頁，2024年2月25日，星期天

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關(guān)于參考方向的有關(guān)注意事項4、參考方向(1)分析電路前應(yīng)選定電壓電流的參考方向，并標(biāo)在圖中；(2)參考方向一經(jīng)選定，在計算過程中不得任意改變。參考方向是列寫方程式的需要，是待求值的假定方向而不是真實方向，因此不必追求它們的物理實質(zhì)是否合理。(4)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，實際方向由計算結(jié)果確定。(3)電阻、電抗或阻抗一般選取關(guān)聯(lián)參考方向，獨立源上一般選取非關(guān)聯(lián)參考方向。(5)在分析、計算電路的過程中，出現(xiàn)“正、負(fù)”、“加、減”及“相同、相反”這幾個名詞概念時，不可混為一談。第12頁,共27頁，2024年2月25日，星期天分析計算電路時，人為任意設(shè)定的電量方向

參考方向（假設(shè)方向、正方向）I=5AI′Rab=－5A例Rab注意：引入?yún)⒖挤较蚝?，物理量為代?shù)量若計算結(jié)果為正(I>0)，則實際方向與參考方向一致；若計算結(jié)果為負(fù)(I′<0)，則實際方向與參考方向相反。電流方向a

b？電流方向b

a？第13頁,共27頁，2024年2月25日，星期天I①參考方向的表示方法參考極性abUab

雙下標(biāo)箭標(biāo)_+USabR③關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向

U與I

的方向一致

+_IUabR_IUabR+非關(guān)聯(lián)參考方向

U與I

的方向相反

U=IRU=-IR第14頁,共27頁，2024年2月25日，星期天第15頁,共27頁，2024年2月25日，星期天bR1R2E2E1+-R3+_acdbR1R2R3a+E1-E2cd設(shè)b點為參考點:c點的電位為:

Uc=E1d點的電位為:

Ud=-E2電子電路的習(xí)慣畫法第16頁,共27頁，2024年2月25日，星期天R1R2+15V-15V

參考電位在哪里？R1R215V+-正電源負(fù)電源電子電路的習(xí)慣畫法：電源電壓用電位值給出正電位值表示正電源，電源的負(fù)極接地。負(fù)電位值表示負(fù)電源，電源的正極接地。15V+-第17頁,共27頁，2024年2月25日，星期天想想、練練

電壓、電位、電動勢有何異同？

電功率大的用電器，電功也一定大，這種說法正確嗎？為什么？第18頁,共27頁，2024年2月25日，星期天?電路分析中引入?yún)⒖挤较虻哪康氖菫榉治龊陀嬎汶娐诽峁┓奖愫鸵罁?jù)。思考回答?在電路分析中，引入?yún)⒖挤较虻哪康氖鞘裁矗?應(yīng)用參考方向時，你能說明“正、負(fù)”、“加、減”及“相同、相反”這幾對名詞的不同之處嗎？

?應(yīng)用參考方向時，“正、負(fù)”指在參考方向下，電壓電流數(shù)值前面的正、負(fù)號，若參考方向下某電流為“－2A”，說明其實際方向與參考方向相反，參考方向下某電壓為“＋20V”，說明其實際方向與參考方向一致；“加、減”指參考方向下電路方程式各項前面的正、負(fù)符號；“相同”是指電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)，“相反”指的是電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)。第19頁,共27頁，2024年2月25日，星期天S斷開時各電阻為同一電流其中：UD=+12V；UC=－12V

S閉合上時：例試求開關(guān)S斷開和閉合時電路中各點的電位解：

電位計算AB4kΩ6kΩC20kΩS－12V+12VDUA=－4VUB=－7.2VUD=+12V；UC=－12VUA=2VUB=0第20頁,共27頁，2024年2月25日，星期天Ua=5V

a

點電位：ab1

5AUb

－5V

b

點電位：例試求圖示電路中各點的電位及電壓UabUb=0V

b點電位：Ua=0V

a

點電位：ab1

5A可見:電位與參考點的選擇有關(guān)；電壓與參考點的選擇無關(guān).Uab=Ua-UbUab=5VUab=5V第21頁,共27頁，2024年2月25日，星期天①電位與參考點的選擇有關(guān)；電壓與參考點的選擇無關(guān)例試分別以電路中的a、b、c點為參考點求電位和電壓。注意：②電壓等于電位之差。如Uab=Ua-Ub+_3V+_6Vabc參考點電位和電壓UaUbUcUabUbcUcaa為參考點0V-3V-9V3V6V-9Vb為參考點3V0V-6V3V6V-9Vc為參考點9V6V0V3V6V-9V第22頁,共27頁，2024年2月25日，星期天例10V2

+–5V+–3

BCDIA解以A點為參考電位時I=10+53+2=3AVC=3

3=9VVD=

3

2=–6VUCD=VC

VD=15V以B點為參考電位時VD=–5VVC=10VUCD=VC–VD=15V*電路中某一點的電位等于該點到參考點的電壓；**電路中各點的電位隨參考點選的不同而改變，但是任意兩點間的電壓不變。電路如下圖所示，分別以A、B為參考點計算C和D點的電位及UCD。第23頁,共27頁，2024年2月25日，星期天檢驗學(xué)習(xí)結(jié)果下圖電路中若選定C為參考點，當(dāng)開關(guān)斷開和閉合時，判斷各點的電位值。求下圖電路中開關(guān)S閉合和斷開時B點的電位。試述電壓和電位的異同，若電路中兩點電位都很高，則這兩點間電壓是否也很高？+A2Ω4V-BCDS+12VA26KΩ4V-12VBS4KΩ2KΩ第24頁,共27頁，2024年2月25日，星期天想想練練1、某用電器的額定值為“220V，100W”，此電器正常工作10小時，消耗多少焦耳電能？合多少度電？2、一只標(biāo)有“220V，60W”的電燈，當(dāng)其兩端電壓為多少伏時電燈能正常發(fā)光？正常發(fā)光時電燈的電功率是多少？若加在燈兩端的電壓僅有110伏時，該燈的實際功率為多少瓦？額定功率有變化嗎？

3、把一個電阻接在6伏的直流電源上，已知某1分鐘單位時間內(nèi)通過電阻的電量為3個庫侖，求這1分鐘內(nèi)電阻上通過的電流和電流所做的功各為多少？3A，1080J3600000J，1度電220V，60W；15W，不變。第25頁,共27頁，2024年2月25日，星期天仔細(xì)理解下面的例題