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2.2 电路的基本参考量

2.2.1 电流

1.电流产生的条件

电流是因带电粒子或电荷在电场力作用下的定向移动形成的。因此,产生电流必须具备两个条件:

● 导体内要有做定向移动的自由电荷,这是形成电流的内因。

● 要有使自由电荷做定向移动的电场,这是形成电流的外因。

2.电流的大小

度量电流大小的物理量称为电流强度,是指在单位时间内通过某一横截面电荷的电量,即

在国际单位制(SI)中,电流的单位为安[培],符号为A。

常用的电流单位还有千安(kA)、毫安(mA)、微安(μA)等,它们之间的换算关系如下:

3.电流的参考方向

电流不仅具有大小,还具有方向。按照惯例,规定正电荷的运动方向为电流的方向。在电路中,电流的方向是客观存在且确定的,但在具体分析电路时,有时难以准确确定电流的实际方向。为解决这一问题,引入了电流参考方向的概念,具体分析步骤如下:

❶ 在分析电路之前,可以任意假设一个电流的参考方向,如图2-2中 i 的方向。

❷ 一旦参考方向被选定,电流就成为一个带有方向的数,可正可负。如果计算结果为正值,则表示电流的设定参考方向与实际方向相同,如图2-2(a)所示;如果计算结果为负值,则表示电流的设定参考方向与实际方向相反,如图2-2(b)所示。

图2-2 电流的参考方向与实际方向

2.2.2 电压

在电场中,两点之间的电势差称为电压或电压降。电场的方向是电势降落梯度最大的方向。带电粒子在电场中移动时,电场力做功。电场力把单位正电荷由a点移到b点所做的功在数值上等于a、b两点之间的电压。

在国际单位制(SI)中,电压的单位为伏特,符号为V。

常用的电压单位还有千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(μV)等,它们之间的换算关系如下:

2.2.3 电位

在电路中选择任意一个参考点,该点到参考点的电压称为该点的电位,用符号V表示。例如,电路中A点和参考点O之间的电压记为 U AO ,称为A点的电位,记作 V A ,电位的单位也是伏特(V),如图2-3(a)所示。

电压和电位都是描述电路能量特征的物理量,它们有联系但也有区别。电压指的是电路中两点之间的电位差,因此电压是绝对的,与参考点的选择无关;而电位是相对的,它的大小与参考点的选择有关。参考点的选择是任意的,电路中各点的电位都是相对于参考点而言的。

一般情况下,我们将参考点的电位设为零,因此参考点也称为零电位点。电位比参考点高的称为正电位,比参考点低的称为负电位,如图2-3(b)所示。在一般的电子线路中,通常会将电源的一个极作为参考点;而在工程技术中,则会选择电路的接地点作为参考点。

图2-3 电位

电位是指某一点和参考点之间的电压。电路中任意两点之间的电压即为此两点之间的电位差,如a、b之间的电压可记为 U ab = V a - V b

根据 V a V b 的大小,上式可以有以下3种不同情况。

● 当 U ab >0时,说明a点的电位 V a 高于b点电位 V b

● 当 U ab <0时,说明a点的电位 V a 低于b点电位 V b

● 当 U ab =0时,说明a点的电位 V a 等于b点电位 V b TmpuaRdxNhTsy8LqAbvqGQwdJUCq+90YapiXnLTPXTr0PDud3cQ1yjKy3wRiyJd5

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