电路的基本物理量

出处：按学科分类—工业技术 北京出版社《现代综合机械设计手册下》第2615页（1711字）

基本物理量：

电流 电荷有规则的运动形成电流。

在电场力的作用下，单位时间内通过某一导体截面的电量称为电流强度(简称电流)。大小和方向随时间变化的电流称为直流电，大小和方向均不随时间变化的电流称为交流电，它们可分别写为

上两式中，q、Q表示电量，单位为库仑，单位符号为C；t表示时间，单位为秒，单位符号为s；i、I表示电流，单位是安培，单位符号为A。

电压与电位 电压是电场力将单位正电荷从电场中某点(如a)移到另一点(如b)时所做的功。可用下式表示

式中 A为电场力所做的功，单位是焦耳，单位符号为J；_e为电场力，单位是牛顿，单位符号为N；dl为a、b两点间正电荷经过的一段距离，单位是米，单位符号为m；U_ab为电路中a点到b点间的电压，单位是伏特，单位符号为V。

电压U_ab也代表a、b两点间的电位差，即

U_ab=V_a－V_b 或U_ab=φ_a－φ_b

式中V_a、φ_a，V_b、φ_b分别代表a点和b点的电位(电位单位与电压相同)。

电路中某点(如x)的电位(V_x)，是该点(x)与零电位点间的电压。通常规定电位参考点的电位为零。电路中电位的大小和正负是相对电位的参考点来说的，是相对量。而电路中任意两点间的电压则是绝对量，与所选电位参考点无关。

电动势 电源的电动势是电源力(非电场力)把单位正电荷从电源的负极(如b)经电源内部移到电源的正极(如a)所做的功。可用下式表示

式中 E_ba为电源电动势，单位与电压的单位相同；为电源力，单位与电场力相同。

电功率 电功率(简称功率)表示单位时间内电场力所做的功。在直流电路中，计算功率的公式是

式中 P为功率，单位是瓦，用符号W表示；R为电阻，单位是欧姆，用符号Ω表示。

真实方向、正方向和关联正方向：

真实方向 电流的真实方向习惯上规定为正电荷运动的方向，或负电荷运动的相反方向。电压的真实方向规定为从高电位点指向低电位点，表示电位降落的方向。电动势的真实方向规定为由电源负极经过电源内部指向正极，表示电位升高的方向。

正方向 正方向也叫参考方向。分析与计算电路时，可任意选定某一方向作为电流、电压和电动势的正方向。电流的正方向在元件或电路中用箭头符号表示，箭头的指向即表示电流的正方向；电压和电动势的正方向是在元件或电路的两端用“+”、“－”分别表示高、低电位端，或用箭头指向表示电压的电位降落方向或电动势的电位升高方向。电流、电压和电动势的正方向分别如图8．1－1a)、b)、c)所示。

图8．1－1 正方向和关联正方向

当电流、电压和电动势的正方向与其真实方向一致时，为正值；反之，则为负值。根据电流、电压和电动势的正值或负值，并结合其正方向，可以确定它们的真实方向。

关联正方向 同一段电路的电流和电压的正方向相同，称为关联正方向，如图8．1－1d)所示。在关联正方向下计算得的功率为正，说明该电路消耗功率；计算出的功率为负，则说明该电路产生功率。