电路基本物理量

丁群燕 电工电子技术 1 电流 1 2电路的基本物理量 电流的大小 稳恒直流情况下 1A 103mA 106 A 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电流的正方向 电路图上标示的电流方向为参考方向 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 2 电压 电位和电动势 1 2 电位 电位 参考点 电路中某点的是对参考点的电压 零电位点 O点 地 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 3 电动势 1 定义 在电源内部 非静电力所做的功W与被移送的电荷q的比值叫电源的电动势 2 定义式 E W q 3 单位 伏 V 4 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1C电量时 电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多 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 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 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 2 电压 电位和电动势 a 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 b U 电动势E只存在电源内部 其数值反映了电源力作功的本领 方向规定由电源负极指向电源正极 路端电压U 电压的大小反映了电场力作功的本领 电压是产生电流的根本原因 其方向规定由 高 电位端指向 低 电位端 三者的定义式 2 电压 电位和电动势 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 Va Vb 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 日常生产和生活中 电能 或电功 也常用度作为量纲 1度 1KW h 1KV A h 3 电能 电功率 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 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 通常情况下 用电器的实际功率并不等于额定电功率 当实际功率小于额定功率时 用电器实际功率达不到额定值 当实际功率大于额定功率时 用电器易损坏 用电器额定工作时的电压叫额定电压 额定电压下的电功率称为额定功率 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 关联和非关联 4 参考方向 关联参考方向 实际电源上的电压 电流方向总是非关联的 实际负载上的电压 电流方向是关联的 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 非关联参考方向 关于参考方向的有关注意事项 4 参考方向 1 分析电路前应选定电压电流的参考方向 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 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 I 5A I 5A 注意 引入参考方向后 物理量为代数量 若计算结果为正 I 0 则实际方向与参考方向一致 若计算结果为负 I 0 则实际方向与参考方向相反 电流方向a b 电流方向b a I 参考方向的表示方法 参考极性 Uab 双下标 箭标 关联参考方向 关联参考方向U与I的方向一致 非关联参考方向U与I的方向相反 U IR U IR 设b点为参考点 c点的电位为 Uc E1 d点的电位为 Ud E2 电子电路的习惯画法 参考电位在哪里 正电源 负电源 电子电路的习惯画法 电源电压用电位值给出 正电位值表示正电源 电源的负极接地 负电位值表示负电源 电源的正极接地 想想 练练 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 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 思考回答 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 S断开时各电阻为同一电流 其中 UD 12V UC 12V S闭合上时 试求开关S断开和闭合时电路中各点的电位 解 电位计算 UA 4V UB 7 2V UD 12V UC 12V UA 2V UB 0 试求图示电路中各点的电位及电压Uab 可见 电位与参考点的选择有关 电压与参考点的选择无关 Uab Ua Ub Uab 5V Uab 5V 电位与参考点的选择有关 电压与参考点的选择无关 试分别以电路中的a b c点为参考点求电位和电压 注意 电压等于电位之差 如Uab Ua Ub 参考点 电位和电压 以A点为参考电位时 VC 3 3 9V VD 3 2 6V UCD VC VD 15V 以B点为参考电位时 VD 5V VC 10V UCD VC VD 15V 电路中某一点的电位等于该点到参考点的电压 电路中各点的电位随参考点选的不同而改变 但是任意两点间的电压不变 电路如下图所示 分别以A B为参考点计算C和D点的电位及UCD 检验学习结果 下图电路中若选定C为参考点 当开关断开和闭合时 判断各点的电位值 求下图电路中开关S闭合和断开时B点的电位 试述电压和电位的异同 若电路中两点电位都很高 则这两点间电压是否也很高 想想练练 1 某用电器的额定值为 220V 100W 此电器正常工作10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