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电路的基本物理量包括电流 I 、电压 U 、电位 V 、电动势 E 、电功率 P 和电能 W 等。
1）什么是电流
水管中的水沿着一个方向流动，我们就说水管中有水流。同样，电路中的电荷沿着一个方向定向运动，就形成了电流。在图 1.1所示的电路中，当装入新电池时，灯泡能正常发光，说明电路中有电流通过；当换上电能已耗尽的无电电池时，灯泡不能发光，说明电路中没有电流通过。
如图 1.4所示，当有电电池接入电路时，自由电子向电池正极（＋）移动，电池的负极（－）供给电子，这样就产生了连续的电子流。我们就把电荷的定向有规则移动称为电流。
图 1.4 导体内的电子移动方向及电流方向
在导体中，电流是由各种不同的带电粒子在电场作用下作有规则的运动形成的。电流这个名词不仅表示一种物理现象，也代表一个物理量。
2）电流的大小
电流的大小取决于在一定时间内通过导体横截面的电荷量，一般用如下公式进行计算：
式中 q ——电荷量，单位为库［仑］（C）；
t ——时间，单位为秒（s）；
I ——电流，单位为安［培］（A）。
电流的常用单位还有千安（kA）、毫安（mA）、微安（μA），其换算关系为
1 A＝10 3 mA＝10 6 μA
在实际运用时，电流的大小可以用电流表测量。注意测量前要选择好电流表的量程。
3）电流的方向
正电荷定向移动的方向为电流的方向。在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
在分析电路时，常常要分析电流的方向，但有时对某段电路中电流的方向往往难以判断，此时可先假设一个电流方向，称为参考方向（也称为正方向）。如果计算结果为正值（ I ＞0），说明电流实际方向与参考方向一致；如果计算结果为负值（ I ＜0），说明电流的实际方向与参考方向相反。也就是说，在分析电路时，电流的参考方向可以任意假定，最后由计算结果确定，如图 1.5所示。
图 1.5 电流的参考方向与实际方向
电流神速来传输，好似钢管进钢珠，
电子移动负向正，电流规定正向负。
正电移动的方向，定为电流的方向。
参考方向可假定，数值为负表相反。
钻研电工有兴趣，多思多想道理出。
博采电学智慧树，有了知识穷变富。
4）形成电流的条件
形成电流必须具备两个条件。
①要有能够自由移动的电荷——自由电荷；
②导体两端必须保持一定的电位差（即电压）。
电路中有电流通过，常常表现出 3种效应，即热效应、磁效应和化学效应，如灯泡发光、电饭煲发热、扬声器发声等。
（1）负载的安全电流
为了保证电气线路的安全运行，所有线路的导线和电缆的截面都必须满足发热条件，即在任何环境温度下，当导线和电缆连续通过最大负载电流时，其线路温度都不大于最高允许温度（通常为 700℃左右），这时的负载电流称为安全电流。
（2）人体安全电流
在特定时间内通过人体并对人体不造成生命危险的电流值称为人体安全电流。
电流越大，危险越大；持续时间越长，死亡的可能性越大。能引起人感觉到的最小电流称为感知电流，交流为 1 mA，直流为 5 mA；人触电后能自己摆脱的最大电流称为摆脱电流，交流为 10 mA，直流为 50 mA；在较短的时间内危及生命的电流称为致命电流，如 50 mA的电流通过人体 1 s，就足以使人致命，因此致命电流为 50 mA。
1）电位
电的情况与水相同，水有水位，电也有电位。那么，什么是电位呢？电位是指电路中某一点与参考点（基准点）之间的电压。
这里的参考点或基准点一般为大地、电器的金属外壳或电源的负极，通常称为接地。为了分析与计算方便，一般规定参考点或基准点的电位为零，因此又称为零电位。
电位的符号用带下标的字母 V 表示，如 V A 、 V B 。电位的单位为伏［特］（V）。
2）电压
（1）电压的大小
在电路中，任意两点之间的电位差称为该两点间的电压。电压用符号 U 表示，单位为伏［特］（V），用电位差表示电压即为
U ＝ V A － V B
其大小也等于电场力将正电荷由一点移动到另一点所做的功与被移动电荷电量的比值，即
式中 W ——电荷移动所做的功，单位为焦［耳］（J）；
q ——电荷，单位为库［仑］（C）；
U ——电压，单位为伏［特］（V）。
电压的国际单位为伏［特］（V），常用的单位还有毫伏（mV）、微伏（μV）、千伏（kV）等，它们之间的换算关系为
1 mV＝10 －3 V；1μV＝10 －6 V；1 kV＝10 3 V
电压的大小可以用电压表测量。
（2）电压的方向
对于负载来说，规定电流流入端为电压的正端，电流流出端为电压的负端，电压的方向由正端指向负端。
对于电阻负载来说，没有电流就没有电压；有电流就一定有电压。电阻器两端的电压通常称为电压降。
电压的方向在电路图中有 3种表示方法，如图 1.6所示。这 3种表示方法的意义相同。
图 1.6 电压方向的表示方法
在分析电路时，往往难以确定电压的实际方向，此时可先任意假设电压的参考方向，再根据计算结果的正负来确定电压的实际方向。
（3）电压的种类
电压可分为直流电压和交流电压。电池的电压为直流电压，直流电压用大写字母U表示，它通过化学反应维持电能量。交流电压是随时间周期变化的电压，用小写字母u表示，发电厂的电压一般为交流电压。
在实际应用中提到的电压一般是指两点之间的电位差，通常会指定电路中某一点为参考点。在电力工程中，规定以大地为参考点，认为大地的电位等于零。如果没有特别说明，所谓某点的电压就是指该点与大地之间的电位差。
电位之差是电压，电压永远是正值。
电压方向高向低，国际单位为伏特。
电压等级有多种，额定电压最安全。
我国规定标准电压有许多等级，例如：安全电压有 42 V、36 V、24 V、12 V、6 V；照明灯用的单相电压为 220 V；三相电动机用的三相电压为 380 V；城乡高压配电电压为 10 kV和35 kV；输电电压为 110 kV和 220 kV；超高压远距离输电电压为 330 kV和 500 kV等。
1）什么是电功率
电功率是衡量电能转化为其他形式能量快慢的物理量。平常说这个灯泡 40 W，那个灯泡 60 W，电饭煲 750 W，指的就是电功率。一般情况下，电功率简称为功率。
2）电功率的大小
电路元件或设备在单位时间内所做的功称为电功率，用符号 P 表示。计算电功率的公式为
式中 P ——电功率，单位为瓦［特］（W）；
W ——电流所做的功，单位为焦［耳］（J）；
t ——时间，单位为秒（s）。
由于用电器的电功率与其电阻有关，所以电功率的公式还可以写成
如图 1.7所示，在相同电压下，并联接入同一电路中的 25 W和 100 W灯泡的发光亮度明显不同，这是因为 100 W灯泡的功率大，25 W灯泡的功率小。
图 1.7 相同电压下，功率不同的灯泡亮度不同
我们在日常生活中还有这样的体验，同一盏灯，在不同电压下发光强度不一样，如图1.8所示，这说明电功率与电压有关。
图 1.8 同一盏灯在不同电压下亮度不同
电灯电器有标志，额定电压额功率。
消耗电能的快慢，功率为 P 单位瓦，
常用代号达不溜，大的单位为千瓦。
功率计算有多法，阻性负载压乘流。
电流平方乘电阻，也可算出电功率。
3）电功率的单位
电功率的国际单位为瓦［特］（W），常用的单位还有毫瓦（mW）、千瓦（kW），它们之间的换算关系是
1 mW ＝10 －3 W
1 kW ＝10 3 W
1）电能及应用
电能是自然界的一种能量形式。各种用电器必须借助电能才能正常工作，用电器工作的过程就是电能转化成其他形式的能的过程。
日常生活中使用的电能主要来自其他形式的能，包括水能（水力发电）、风能（风力发电）、原子能（原子能发电）、光能（太阳能）等。电能也可以转化为其他形式的能。电能可以有线或无线的形式作远距离传输。
电能在现代社会中的广泛应用如图 1.9所示。
图 1.9 电能的广泛应用
2）电能的计算
在一段时间内，电场力所做的功称为电能，用符号 W 表示。
W ＝ Pt
电能的单位是焦［耳］（J）。对于电能的单位，人们在日常生活中常常不用焦［耳］，而用非法定计量单位“度”。焦耳和“度”的换算关系为
1度＝1 kW·h＝3.6×10 6 J
即功率为 1 000 W的供能或耗能元件在 1 h内所产生或消耗的电能为 1度。
在生产生活中，电能通常用电能表进行计量。
例 1.1 某电灯泡标有“220 V，40 W”的字样，则灯丝的热态电阻是多少？如果每天使用它照明 4 h，平均每月按 30天计算，那么每月消耗的电能为多少度？
【分析】
（1）根据题意知道
P
和
U
，所以用P＝
即可计算热态电阻
R
。
（2）先根据公式 W ＝ Pt 求出电能W，此时电能单位为kW·h，再根据单位换算关系进行换算即可。
解：
（1）由题意可知
U
＝220 V，
P
＝40 W，根据公式
P
＝
得
（2）一天照明 4 h，则每月照明时间为 t ＝4 h×30＝120 h，故有
W ＝ Pt ＝40 W ×120 h＝4 800 W·h＝4.8 kW·h＝4.8度
答：灯丝的热态电阻为 1 210Ω，每月消耗的电能为 4.8度。
1.规定电流的方向为___电荷定向移动的方向。
2.电路中任意两点之间的电位差，称为该两点间的_____。
3.某 100 W灯泡连续工作 10 h，消耗的电能为_____J。
1.在电路中，与参考点选择有关的物理量是（ ）。
A.电流
B.电压
C.电位
D.电动势
2.电位和电压是不同的两个概念，因此在同一电路中，下列说法正确的是（ ）。
A.电位与参考点的选择有关，但任意两点间的电压与参考点的选择无关
B.电位和电压与参考点的选择有关
C.电位和电压与参考点的选择无关
D.电位不同，电压也不同
3.两用电器相比，功率越大的用电器（ ）。
A.电流做功越多
B.电流做功越快
C.消耗的电能越多
D.所用的时间越少
4.电力系统中，以“kW·h”作为（ ）的计量单位。
A.电压
B.电能
C.电功率
D.电位
1.电路形成电流的条件是要自由移动的带电粒子和两端有电压。（ ）
2.金属导体中自由电子定向移动的方向为电流方向。（ ）
3.在计算电路中各点电位时，与路径的选择无关，但与参考点的选择有关。（ ）
4.在电路中，2 A的电流比－2 A的电流大。（ ）
1.根据实际观察，电灯在深夜要比黄昏时亮一些，这是为什么？
2.电压与电位有何联系和区别？