1.4 了解电路的基本物理量(课件）-《电工技术基础与技能》同步教学（电子工业版）

任务1.4 了解电路的基本物理量 电路模型建立起来以后，要正确分析或计算，还要用到一些基本的物理量。 1.4.1 电流 电流是电荷的定向移动。习惯上指正电荷运动的方向为电流的实际方向。在电路中某一段电路里电流的实际方向有时很难判定。为了分析电路的方便，引入电流“参考方向”的概念。 在一段电路或一个电路元件中事先假定一个电流的方向，这个假定的方向叫做电流的“参考方向”。我们规定：若电流的“参考方向”与实际方向相同，则电流值为正值，即i >0。如图1.6所示。若电流的“参考方向”与实际方向相反，则电流值为负值，即i <0，如图1.7所示。 图1.6电流“参考方向”与实际方向相同 图1.7电流“参考方向”与实际方向相反 自己动手：观察直流电流的实际大小和方向（用指针式万用表测量直流电流，观察指针偏摆的方向和大小。改变电源的大小和正负极性，再测量一次，观察指针偏摆的大小和方向。每人一个电路，一块万用表）。 电流不仅有方向，还有大小，电流的大小用电流强度来度量，简称电流。 按照电流的方向和大小可分为两类：一类是方向和大小均不随时间变化的电流称为恒定电流，如图1.8所示，简称直流电流，它的大小在单位时间内通过输电导线横截面的电荷量是不变的，用I表 示，即电流I = （1.1） 图1.8恒定电流 另一类是方向和大小都随时间变化的电流称为变动电流，如图1.9所示。它的大小在不同时刻通过输电导线横截面的电荷量是变化的，用i表示，即电流 i = （1.2） 图1.9变动电流 在国际单位制中，电荷q的单位是库仑，简称库，符号为（C），时间t的单位是秒，符号为（S）,电流i的单位是安培，简称安，符号为(A)，有时还用到千安(kA)、毫安(mA)或微安(μA)，换算关系如下： lkA=l000A=l03A lmA=l0-3A 1μA =l0-6A 其中一个周期内电流的平均值为零的变动电流称为交变电流，如图1.10所示，简称交流电流。 图1.10交变电流 (a) (b) 自己动手： 用示波器观察交变电流的波形（每人一个示波器）。 1.4.2 电压 在外电路中，正电荷受电场力作用由电源的“十”端通过负载移向电源的“—”端，正电荷所具有的电位能逐渐减小，从而把电能转换为其他形式的能，这个过程电场力做了功，做的功与被移动的电荷量的比值称为两端间的电压。电压的方向在内电路是由“—”指向“十”，在外电路是由“十”指向“—”。 当电压的“参考方向”与实际方向一致时，电压值为正，即u＞0；反之，当电压的“参考方向”与实际方向相反时，电压值为负，即u＜0，如图1.11所示。 图1.11电压的“参考方向”与实际方向的关系 (a) (b) 电压不仅有方向也有大小，按照方向和大小也分为两类：一类是方向和大小均不随时间变化的电压称为恒定电压，简称直流电压，它的大小：任一时间电场力对单位电荷做的功，用U表示，即电压 U= (1.3) 另一类是方向和大小都随时间变化的电压称为变动电压，其中一个周期内电压的平均值为零的变动电压称为交变电压，简称交流电压，它的大小：在不同时间内电场力对单位电荷做的功，用u表示，即电压 u= (1.4) 在国际单位制中，功W的单位为焦耳，简称焦，符号为（J）。电荷q的单位是库仑，简称库，符号为（C）。电压u的单位是伏特，简称伏，符号为(v)。有时还需要用千伏(kv)，毫伏(mv)或微伏(μv)作单位。换算关系如下： lkV=l000V=l03V lmV=l0-3V 1μV =l0-6V 一般情况下，电流参考方向的假定与电压参考方向的假定是无关的。但是为了方便起见，对一段电路或一个电路元件，如果假定电流的参考方向与电压的参考方向一致，即假定电流从标以电压“十”极性的一端流入，从标以电压“—”极性的另一端流出，则把电流和电压的这种参考方向称为关联参考方向，简称关联方向，如图1.12所示。 图1.12关联参考方向 自己动手：观察直流电压的实际大小和方向（用指针式万用表测量直流电压，观察指针偏摆的方向和大小。改变电源的大小和正负极性，再测量一次，观察指针偏摆的大小和方向。每人一个电路，一块万用表）。 1.4.3 功率 直流电情况下，在时间t内，电压UAB使电荷q从A点移到B点形成电流I并做了功WAB。我们称单位时间内做的功为电功率，简称功率，功率用符号P表示，公式如下： P＝ ＝ （1.5） U I ＝ 在电压和电流关联参考方向下，当计算出功率值为正，即P＞0时，表明元件是吸收或消耗电能；