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:
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