1.1.2 電路中的基本物理量

1.電路中的基本物理量

電路中包含的基本物理量有電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流、電阻、電功率和電能等，見(jiàn)表1-1。

（1）電動(dòng)勢(shì)

電動(dòng)勢(shì)是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能的能力的物理量。電動(dòng)勢(shì)使電源兩端產(chǎn)生電壓。

（2）電壓

在靜電學(xué)里，電勢(shì)（electric potential，又稱為電位）定義為：處于電場(chǎng)中某個(gè)位置的單位電荷所具有的電勢(shì)能與它所帶的電荷量之比。電勢(shì)只有大小，沒(méi)有方向。

電壓：電壓（voltage），也被稱作電勢(shì)差或電位差，是衡量單位電荷在靜電場(chǎng)中由于電勢(shì)不同所產(chǎn)生的能量差的物理量。電壓在某點(diǎn)至另一點(diǎn)的大小等于單位正電荷因受電場(chǎng)力作用從某點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)所做的功，電壓的方向規(guī)定為從高電位指向低電位的方向。

（3）電流

電流的強(qiáng)弱用電流強(qiáng)度來(lái)描述，電磁學(xué)上把單位時(shí)間里通過(guò)導(dǎo)體任一橫截面的電量叫作電流強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱電流，電流符號(hào)為I或i，單位是安培（A），簡(jiǎn)稱安。電流是標(biāo)量，習(xí)慣上常將正電荷的運(yùn)動(dòng)方向規(guī)定為電流的方向。在導(dǎo)體中，電流的方向總是沿著電場(chǎng)方向從高電勢(shì)處指向低電勢(shì)處。

（4）電阻

導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用叫該導(dǎo)體的電阻。電阻（resistor，通常用R或r表示）是一個(gè)物理量，在物理學(xué)中表示導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小。導(dǎo)體的電阻越大，表示導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用越大。電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)。電阻的單位是歐姆，簡(jiǎn)稱歐，符號(hào)為Ω。

（5）電功率

電流在單位時(shí)間內(nèi)做的功叫作電功率，是表示消耗電能的快慢的物理量，用P表示，它的單位是瓦特（watt），簡(jiǎn)稱瓦，符號(hào)是W。電功率等于導(dǎo)體兩端電壓與通過(guò)導(dǎo)體電流的乘積。

（6）電能

電能是指使用電以各種形式做功的能力。日常生活中使用的電能，主要來(lái)自其他形式能量的轉(zhuǎn)換，包括水能（水力發(fā)電）、熱能（火力發(fā)電）、原子能（核電）、風(fēng)能（風(fēng)力發(fā)電）、化學(xué)能（電池）及光能（光電池、太陽(yáng)能電池等）等。

電能的常用單位是千瓦·時(shí)，符號(hào)是kW·h，日常生活中常稱為“度”。在物理學(xué)中，更常用的能量單位是焦耳，簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)是J。電能公式為

2.電壓、電流的參考方向與實(shí)際方向

（1）電壓、電流實(shí)際方向

從電源的正極指向負(fù)極，在電阻上電壓與電流同向。

（2）電壓、電流參考方向

在復(fù)雜電路中，為了計(jì)算或分析電路，人為規(guī)定電壓、電流方向，該方向稱為參考方向。

（3）實(shí)際方向與參考方向的關(guān)系

當(dāng)計(jì)算值或測(cè)量值為正時(shí)，實(shí)際方向與參考方向相同；當(dāng)計(jì)算值或測(cè)量值為負(fù)時(shí)，實(shí)際方向與參考方向相反。

【例1-1】 已知電路中有a、b兩點(diǎn)，電壓U_ab=12V，a點(diǎn)的電位為V_a=5V，則b點(diǎn)的電位V_b是多少？

解：根據(jù)電壓的概念，U_ab=V_a-V_b

因此V_b=5V-12V=-7V

【例1-2】 如圖1-3所示，單節(jié)電源電壓為1.5V，求各點(diǎn)的電位值。

1）選擇C點(diǎn)為參考點(diǎn)，求V_A、V_B、U_AB、U_AC。

2）選擇B點(diǎn)為參考點(diǎn)，求V_A、V_C、U_AB、U_AC。

解：

1）當(dāng)C點(diǎn)為參考點(diǎn)時(shí)，V_A=3V，V_B=1.5V，V_C=0V

U_AB=V_A-V_B=1.5V，U_AC=V_A-V_C=3V

2）當(dāng)B點(diǎn)為參考點(diǎn)時(shí)，V_A=1.5V，V_B=0V，V_C=-1.5V

U_AB=V_A-V_B=1.5V，U_AC=V_A-V_C=3V

【例1-3】 計(jì)算圖1-4中元件的電壓或電流，并判斷它們的實(shí)際方向。

解：

1）I=U/R=-10V/5Ω=-2A

說(shuō)明電流大小為2A，實(shí)際方向與參考方向相反，實(shí)際方向向左。

2）U_ab=IR=2A×2Ω=4V

說(shuō)明電壓大小為4V，實(shí)際方向由a指向b。