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电路就是电流流经的路径。电路一般由电源、负载（负荷）及中间环节（导线、开关）等基本部分组成。
图 1-1 简单电路
用导线将一个小灯泡的两端分别与一节干电池的正、负极连接起来，就构成了一个最简单的电路，如图 1-1所示。其中干电池是电能的供给者，被称作电路的电源；小灯泡是消耗电能的，称作电路的负载。通过连接导线，可将电能由电源运送到负载。
电灯、电炉、继电器以及电动机等都是电路的负载，它们分别将电源传送给它们的电能，转变为光能、热能或机械能为我们所利用。在用电系统中，电路起着传输和转换电能的作用。
电路通常有三种状态：通路、开路和短路。
（1）通路：电路中的开关闭合，负载中有电流通过，这种状态一般称为正常工作状态。
（2）开路：也称为断路，是指电路中某处断开或电路中开关打开，负载（电路）中无电流通过。
（3）短路：电源两端的导线由于某种事故，而直接相连，使负载中无电流通过。短路时，电源向导线提供的电流比正常时大几十至几百倍，因而不允许短路。
电流是电荷的定向流动。电流的方向规定为从电源正极流向负极，但在导线中，电流实际上是带负电的自由电子的定向移动形成的，其效果与等量正电荷反方向流动完全相同，因此电流的方向与电子流的方向相反。
电流分成直流电流和交流电流两大类。直流电流是指电流的方向不随时间变化的电流，如图 1-2 所示。交流电流是指电流的大小和方向随时间作周期性变化，如图1-3。最常见的是正弦交流电。
图 1-2 直流电流图
图 1-3 交流电流图
电阻表示导体阻碍电流通过的阻碍作用，用 R 表示，单位是欧姆（Ω）。在实际应用中，还常用到千欧（kΩ）和兆欧（MΩ），它们的换算关系是：
1kΩ= 1000Ω= 10 3 Ω 1MΩ= 1000000Ω= 10 6 Ω
导体电阻是客观存在的，各种材料的电阻是不同，通常把电阻较小的金属材料，称为导体。导体两端电阻为：
式中 ρ——导体电阻系数，ρ值的大小由导体材料决定
；
L ——导体的长度（m）；
S ——导体的横截面积（mm 2 ）。
导体电阻的大小除了与以上因素有关外，还与导体的温度有关，一般金属材料，温度升高导体电阻亦增加。
电流的大小取决于在一定时间内通过导体截面的电量的大小。以导线中的电流为例，在同一时间内，通过导体截面的电量越大，就表明导线中的电流越大。
表示电流大小的物理量称作电流强度，简称电流，用符号 I 表示。其数值等于单位时间内通过导体截面的电量。
式中 I ——表示电流强度（A）。
Q ——表示 t 时间内，通过导体横截面电荷电量（C）。
t ——表示时间（s）。
在国际单位制中，电流强度的单位是安培（A），简称安。计算微小电流时以毫安（mA）或微安（μA）为单位，它们的关系是：
电路中要有电流，必须先产生电位差，电流才能从电路的高电位点流向低电位点。在电路中，任意两点之间的电位差称为这两点的电压，用符号 U 表示，如图 1-4所示。电压常用的单位是伏特（V），简称伏。有时也用毫伏（mV）、微伏（μV）、和千伏（kV）作单位。其换算关系为：
电压的方向规定由高电位指向低电位，即沿着电位降的方向。电流的方向与电压的方向一致，也是由高电位流向低电位。如果在电路中某两点的电位相等，它们之间的电位差为零，就没有电流在这两点间流过。我们把电位相等的点称作等电位点。等电位是高压带电作业的理论基础。
图 1-4 电路中的电压
电源电动势是描述电源中电源力做功本领的物理量。实际上，也就是描述电源将其他形式的能转变为电能的本领的物理量。
电源的电动势，用符号 E 表示，其单位也是伏特（V）。
电源电动势的方向规定为电源力移动正电荷的方向，即由电源负极指向正极（由低电位指向高电位）。因此电源电动势的方向为电位升高的方向。
德国物理学家欧姆于1827 年发现，沿着一段导体流动的电流 I 与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。即
式（1-3）称作一段导体的欧姆定律，也叫部分电路的欧姆定律。实验证明，欧姆定律不仅适用于金属导体，对于电解液（酸、碱、盐的水溶液）也适用。
在图 1-5 所示的电路中，在 A 、 B 两点 存在电压 U 时，电路中的电流 I 与两端的电压成正比，与电阻 R 成反比。这个关系可用公式表示为：
图 1-5 无电源电路
式中 I ——电流（A）；
U ——电压（V）；
R ——电阻（Ω）。
上式也可以变为：
【例1-1】
图1-5中，如电阻两端加2V电压，那么通过电阻电流为2A时，则电阻值为1Ω。如果电阻值为1Ω，电阻两端加2V电压，则通过电的电流
为 2A。如果电阻值为 1Ω，通过电阻的电流为1A，则电阻两端电压
含有电源的闭合回路称为全电路，图 1-6 所示为一含有电源的闭合电路。电源的外部从正极至负极的电路称为外电路，其电阻 R 称为外电阻；电源内部从负极到正极的电路称作内电路，其电阻称作内电阻，以 r 0 表示。实验证明，闭合电路的电流 I 与电源电动势 E 成正比，与内、外电阻之和成反比，这一规律称为全电路的欧姆定律。即
图 1-6 全电路欧姆定律
数学上稍做变换，上式可以改写成
其中 IR = U 是负载电阻 R 两端的电压。如果不考虑导线的电阻，那么 U 也是电源两端的电压，即路端电压。因此上式可写为
对于式（1-7）可做如下分析：
（1）在电源电动势和内电阻不变的情况下，负载电阻 R 增大时，电流 I 减小而路端电压必将增大。
（2）当外电路断开时（此时称作“开路”），外电阻 R 为无限大，电流 I 为零， U = E ，路端电压等于电源电动势。运用这一规律，可以在不要求十分精确时，用伏特计测定电源的电动势。
（3）在负载电阻
R
极小，甚至
R
→0 时（这种情况称作“短路”），
，由于电源内电阻通常是很小的，所以电流会很大，此时之电流称作短路电流，电流太大不仅会烧坏电源，而且可能引发火灾。为了防止此类事故，常在电路中安装熔断器。
【例1-2】 如图1-7所示，电源的电动势为 4V，内阻为 0.8Ω，外电路电阻为 5.8Ω，求电路的总电流、内电压降和电源的路端电压。
解：
按
图 1-7 全电路欧姆定律
按部分电路欧姆定律，路端电压为 U AB ：
U AB = I · R = 0.606×5.8 = 3.515 （V）
或按全电路欧姆定律，路端电压， U AB ：
U A B = E - I · r 0 = 4-0.606×0.8 = 3.515（V）
结果完全一致。
内电压为： U 0 = I · r 0 = 0.606×0.8 = 0.485 （V）
电源电动势为： E = U AB + U 0 = 3.515 + 0.485 =4 （V）
【例1-3】 在图1-7所示电路中，电源电动势为12V，用电表测出负载电阻 R 上的电压为10.5V，流过 R 的电流 I = 2.5A。求负载电阻和电源的内阻。
解： 根据部分电路的欧姆定律可以求出负载电阻：
再按照全电路的欧姆定律，内电阻两端的电压（也称内电压）为：
Ir 0 = E - U
由此求得内电阻为：
电流通过电灯丝能使它发热、发光，电流还可以使电动机转动，这些现象说明在有电流通过的电路中，都要产生能量的转化。电路中电能转化为其他能量，是通过电流做功来实现的。
电流的功称作电功，实际上就是电场力移动电荷所做的功：
式中 U ——负载两端的电压；
I ——通过负载的电流强度；
t ——通电时间；
W ——电功
上式中电流的单位用安培，电压的单位用伏特，时间的单位用秒，由上式得到的电功的单位为焦耳。
对于白炽灯、电炉之类的纯电阻性负载，在上式中运用欧姆定律代换，还可以导出计算电功的另外两个公式：
电流所做的功与做这些功所用时间的比值称作电功率，简称功率，用符号 P 表示。因此
对于纯电阻性负载，由式（1-9）、式（1-10）可以导出另外两个计算电功率的公式：
在以上各公式中，电流的单位用安培、电压的单位用伏特、电阻的单位用欧姆，那么计算得到的电功率的单位用瓦特（W）。比较大的电功率的单位用千瓦（kW），比较小的电功率的单位用毫瓦（mW），它们与瓦特的换算关系为：
用电器上一般标有其电功率和电压，称作该用电器的额定功率和额定电压，其含意为：假如给电器加上额定电压，它的功率是额定功率，用电器处于正常工作状态。加在用电器上的电压改变了，其功率将随之改变。
从功率的单位还可以导出电功的另一个常用单位。因为 W = Pt ，因此1J = 1W·s。如果功率的单位扩大为千瓦，时间的单位扩大为小时，那么电功的单位为千瓦时（kW·h）。1 千瓦时又叫1 度电，这是在生产和生活中常用的计量电功的单位。
1 度电和焦耳的换算关系为：
【例1-4】 10A的电流通过5Ω的电阻，经过5s后，计算电流在这段时间内所做的功和功率。
解： 对于纯电阻性负载
W = I 2 Rt = 10 2 ×5×5 = 2500 （J）
P = I 2 R = 10 2 ×5 = 500 （W）
【例1-5】 一个标有220V、60W字样的白炽灯，接在220V的供电线路上，求通过该灯的电流。若平均每天照明 3h，电价为每度电0.46元，求每月（以30d计）应付多少电费？
解： 供电线路电压为220V，因此该灯正常工作。按 P = IU 可以算得电流：
每个月用电的时间为：
t = 3×30 = 90（h）
每月消耗电能：W = Pt = 0.06×90 = 5.4（kW·h）
应付电费：0.46×5.4 = 2.484 （元）。
（1）电流的热效应。当电流通过导体时，在导体中定向移动的自由电子与导体本身的分子相碰撞，从而使导体发热，于是电能在导体中转化为热能，这种现象称作电流的热效应。
（2）焦耳定律。英国物理学家焦耳做了大量实验，确定了电流产生的热量与电流的大小、导体电阻及通电时间的关系：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比，这一规律叫焦耳定律。俄国物理学家楞次也独立地对发现这一定律作出了贡献，因此该定律也称焦耳—愣次定律。其公式为：
式（1-14）中电流的单位用安培、电阻的单位用欧姆，通电时间的单位用秒，那么由上式算得的热量的单位为焦耳。
【例1-6】 一根60Ω的电阻丝接在36V的电源上，5min内共放出多少热量？
解： 先运用欧姆定律计算通过电阻丝的电流：
5min即为300s，再运用焦耳定律计算电流产生的热量：
