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TUhjnbcbe - 2021/8/26 20:16:00
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基本物理量

电路的基本物理量有:电流、电压、电位、电动势、电功率和能量等。电路的作用是进行电能与其他形式能量的转换。这就需要这些物理量来表示电路的状态及电路中各部分能量转换的相互关系。认识了解这些物理量,是分析和计算电路的基础。

电流

1.电流产生的条件

金属导体中的自由电子是运动的,并且是在做无序不规则的运动。当存在外电场时,金属导体中的自由电子在电场力作用下就会发生定向移动,这就形成了电流,如图所示,即电荷在电路中有规则的定向移动就形成了电流。此外,电解液中正负离子在电场力作用下的移动,阴极射线管中的电子流等,都能够形成电流。

电流形成示意图

因此,产生电流必须具备两个条件。

①导体内要有做定向移动的自由电荷,这是形成电流的内因。

②要有使自由电荷做定向移动的电场,这是形成电流的外因。

2.电流的大小

电流表示的是一种物理现象,同时电流还是一个表示带电粒子定向运动能力强弱的物理量。实验结果证明:单位时间内通过导体横截面的电荷越多,流过导体的电流越强;反之,电流就越弱。电流的大小等于单位时间内通过导体截面的电荷量,电流的符号为I,用公式表示为

电流物理量的示意图

式中,电流I的基本单位是安培,简称安,符号为A,电量q的单位是库仑,符号为C,时间t的单位是秒,符号为s。如果在1秒(s)内通过导体横截面的电荷是1库仑(C),则导体中的电流就是1安(A)。常用的电流单位还有千安(kA)、毫安(mA)、微安(μA)等,它们之间的换算关系如下。

1kA=A

1mA=10-3A

1μA=10-3mA=10-6A

3.电流的方向

电流不但是有大小,而且还是有方向的。规定正电荷定向运动的方向为电流的方向。对于一段电路来说,其电流的方向是客观存在的,是确定的,但在具体分析电路时,有时很难判断出电流的实际方向。为解决这一问题,引入电流参考方向的概念,其具体分析步骤如下。

①在分析电路前,可以任意假设一个电流的参考方向,如图中i的方向。

电流的参考方向

②参考方向一经选定,电流就成为一个代数量,有正、负之分。若计算电流结果为正值,则表明电流的设定参考方向与实际方向相同,如图(a)所示;若计算电流结果为负值,则表明电流的设定参考方向与实际方向相反,如图(b)所示。

电流的参考方向除了可以用箭头表示,还可以用双下标表示,如Iab表示电流的参考方向由a指向b,而Iba表示电流的参考方向由b指向a。

4.电流的分类

按照随时间变化的情况,电流可以分为两大类。

①直流电流,即电流的方向不随时间变化,记作DC,用I表示。

②交流电流,其电流方向随时间变化,记作AC,用i表示。

直流电流中电流的大小随时间变化,而方向不随时间变化的称为脉动直流电流,如正弦波脉动直流和三角波脉动直流电流等。

电流的几种类型

试说明图所示各电路中电流的实际方向。

解:

如图(a)所示的电流参考方向为由a到b,I=2A0,为正值,说明电流的实际方向和参考方向相同,即从a到b。

如图(b)所示的电流参考方向为由a到b,I=-2A0,为负值,说明电流的实际方向和参考方向相反,即从b到a。

如图(c)所示的电流参考方向为由b到a,I=2A0,为正值,说明电流的实际方向和参考方向相同,即从b到a。

如图(d)所示的电流参考方向为由b到a,I=-2A0,为负值,说明电流的实际方向和参考方向相反,即从a到b。

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