电路基本物理量

a1丁群燕丁群燕电工电子技术电工电子技术a21、电流电流的大小i dqdt=（1-1）稳恒直流情况下I Q t=（1-2）1A=103mA=106A=109nA单位换算电流的方向 习惯上规定以正电荷移动的方向为习惯上规定以正电荷移动的方向为电流的正方向。电流的正方向。电路图上标示的电路图上标示的电流方向为电流方向为，参考方向是为列写，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。方程式提供依据的，实际方向根据计算结果来定。a3a42、电压、电位和电动势1)a5 2)电位电位 电位：电位：参考点：参考点：电路中某点的是对参考点的电压电路中某点的是对参考点的电压零电位点、零电位点、O点、点、“地地”电力工程中以大地为参考点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电子线路以输入、输出的公共线为参考点放大器放大器iuoua63）电动势）电动势（1）定义：在电源内部，非静电力所做的功）定义：在电源内部，非静电力所做的功W与被移送的电与被移送的电荷荷q的比值叫电源的电动势。的比值叫电源的电动势。v（2）定义式）定义式：E=W/qv（3）单位：伏（）单位：伏（V）v（4）物理意义：表示电源把其它形式的能（非静电力做功）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，电路中每通过转化为电能的本领大小。电动势越大，电路中每通过1C电量电量时，电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多。时，电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多。v【注意】：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。v 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。v 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。a72、电压、电位和电动势I 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=IR+URL_SE+R0 电动势电动势E只存只存在电源内部，在电源内部，其数值反映了其数值反映了电源力作功的电源力作功的本领，方向规本领，方向规定由电源负极定由电源负极指向电源正极指向电源正极 路端电压路端电压U。电压的大小反映电压的大小反映了电场力作功的了电场力作功的本领；电压是产本领；电压是产生电流的根本原生电流的根本原因；其方向规定因；其方向规定由由“高高”电位端电位端指向指向“低低”电位电位端。端。a82、电压、电位和电动势Uab=WaWbqVa=WaW0qE=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：三者的区别和联系Uab=VaVb 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。a9UItW 日常生产和生活中，电能（或电功）也常用度作为量纲：1度度=1KWh=1KVAh（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。a10UItUIttWP 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】用电器额定工作时的电压叫额定电压，；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。a11关联和非关联4、参考方向aIUbaIUb 实际电源上的电压、电流方向总是的，实际负载上的电压、电流方向是的。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。a12关于参考方向的有关注意事项4、参考方向(1)分析电路前应电压电流的，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。a13分析计算电路时，人为任意设定的电量方向分析计算电路时，人为任意设定的电量方向 参考方向（假设方向、正方向）参考方向（假设方向、正方向）I=5AIRab=5A例例Rab注意：注意：引入参考方向后，物理量为代数量引入参考方向后，物理量为代数量 若计算结果为正若计算结果为正(I 0)，则实际方向与参考方向一致；，则实际方向与参考方向一致；若计算结果为负若计算结果为负(I0)，则实际方向与参考方向相反。，则实际方向与参考方向相反。电流方向电流方向a b？电流方向电流方向b a？a14I参考方向的表示方法参考方向的表示方法参考极性参考极性abUab 双下标双下标箭箭 标标_+USabR关联参考方向关联参考方向关联参考方向关联参考方向 U与与 I 的方向一致的方向一致+_IUabR_IUabR+非关联参考方向非关联参考方向 U与与 I 的方向相反的方向相反 U=I RU=-I Ra15a16bR1R2E2E1+-R3+_acdbR1R2R3a+E1-E2cd设设b b点为参考点点为参考点:c c点的电位为点的电位为:Uc=E1d d点的电位为点的电位为:Ud=-E2电子电路的习电子电路的习 惯画法惯画法 a17R1R2+15V-15V 参考电位在哪里参考电位在哪里？R1R215V+-正电源正电源负电源负电源电子电路的习惯画法电子电路的习惯画法：电源电压用电位值给出：电源电压用电位值给出正电位值表示正电位值表示正电源正电源，电源的，电源的负极接地负极接地。负电位值表示负电位值表示负电源负电源，电源的，电源的正极接地正极接地。15V+-a18 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？a19 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。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。a20S断开时各电阻为同一电流断开时各电阻为同一电流其中：其中：UD=+12V；UC=12V S闭闭合上时合上时：例例试求开关试求开关S断开和闭合时电路中各点的电位断开和闭合时电路中各点的电位解：解：电位计算电位计算AB4k6kC20kS12V+12VD2012)46(12AA UUUA =4V 20412612BB UUUB =7.2V UD=+12V ；UC=12V20124AAUU UA =2V UB=0a21Ua=5V a 点电位：点电位：ab1 5AUb 5V b 点电位：点电位：例例试求图示电路中各点的电位及电压试求图示电路中各点的电位及电压UabUb=0V b点电位：点电位：Ua=0V a 点电位：点电位：ab1 5A可见可见:电位与参考点的选择电位与参考点的选择有关有关；电压与参考点的选择电压与参考点的选择无关无关.Uab=Ua-UbUab=5VUab=5Va22电位与参考点的选择电位与参考点的选择有关有关；电压与参考点的选择电压与参考点的选择无关无关例例试分别以电路中的试分别以电路中的a、b、c点点为参考点为参考点求电位和电压。求电位和电压。注意：注意：电压等于电位之差。如电压等于电位之差。如Uab=Ua-Ub+_3V+_6Vabc参考点参考点电位和电压电位和电压UaUbUcUabUbcUcaa为参考点参考点0V-3V-9V3V6V-9Vb 为参考点参考点3V0V-6V3V6V-9Vc为参考点参考点9V6V0V3V6V-9Va2310 V2 +5 V+3 II=10+53+2=3 AVC=3 3=9 VVD=3 2=6 VUCD =VC VD=15 VVD=5 VVC=10 VUCD=VC VD=15 Va24求下图电路中开求下图电路中开关关S闭合和断开闭合和断开时时B点的电位。点的电位。试述电压和电位的异试述电压和电位的异同，若电路中两点电同，若电路中两点电位都很高，则这两点位都很高，则这两点间电压是否也很高？间电压是否也很高？A24VBCDS12VA26K4V12VBS4K2K1、某用电器的额定值为“220V，100W”，此电器正常工作1010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？仔细理解下面的例题 图示电路，若已知元件吸收功率为20W，电压U为5V，求电流I。+UI元元 件件I=PU=205=4A图示电路，已知元件中通过的电流为100A，电压U为10V，电功率P。并说明元件性质。+UI元元 件件P=UI=10(-100)=1000W元件吸收正功率，说明元件是负载。a27