电路的基本物理量
电路中的常见物理量
电路中的常见物理量电路就是电流的通过途径。
最基本的电路由电源、负载、连接导线和开关等组成。
电路分为外电路和内电路。
从电源一端经负载回到另一端的电路称为外电路。
电源内部的通路称为内电路。
1、电流导体中的自由电子在电场力的作用下，做有规章的定向运动，就形成了电流。
习惯上规定正电荷的移动的方向为电流的方向。
每秒中内通过导体截面的电量多少，称为电流强度。
用表示，即：式中：—电流强度，简称电流，单位为安培，A；—电量，单位为库仑，C；—时间，单位为秒，s。
2、电流密度通过导线单位截面积的电流。
3、电压、电位电位在数值上等于单位正电荷沿任意路径从该点移至无限远处的过程中电场力所做的功。
其单位为伏特，简称伏（V）。
电压就是电场中两点之间的电位差。
其表达式为：式中：—电场力所做的功，单位为焦耳，J；—电荷量，单位为库仑，C；—两点之间的电位差，即电压，单位为伏特，V。
4、电动势在电场中将单位正电荷由低电位移向高电位时外力所做的功称为电动势，其表达式为：式中：—外力所做的功，J；—电荷量，C；—电动势，V。
电动势的方向规定为由负极指向正极，由低电位指向高电位，且仅存于电源内部。
5、电阻电流在导体中流淌时所受到的阻力，称为电阻。
用R或r 示。
单位为欧姆或兆欧。
导体电阻的大小与导体的长度L成正比，与导体的截面积成反比，并与其材料的电阻率成正比，即式中：—导体的电阻率，Ω·m；—导体长度，m；—导体截面积，m2；—导体的电阻，Ω。
电路中的三个基本物理量
电路中的三个基本物理量电路中的三个基本物理量：电流、电压和电阻一、电流电流是电荷在导体中流动的物理现象，是电子或其他电荷的移动。
电流的单位是安培（A），表示每秒通过导体横截面的电荷量。
电流的大小和方向可以通过安培表或电流表测量。
在电路中，电流的大小取决于电源的电压和电路中的电阻。
根据欧姆定律，电流和电压之间的关系为I=V/R，其中I代表电流，V代表电压，R代表电阻。
当电压增大或电阻减小时，电流也会增大；当电压减小时，电流也会减小。
电流的方向是由正电荷流动方向确定的，即从正电荷的高电势一侧流向低电势一侧。
在电路中，电流通常从电源的正极流向负极，称为正向电流。
反向电流则指从负极流向正极的情况，一般在特定的电子器件中才会出现。
二、电压电压是电势差的度量，用来表示电流在电路中传输能量的能力。
电压的单位是伏特（V），表示每库仑电荷所具有的能量。
电压可以理解为电流在电路中的驱动力，它使电荷在导体中流动。
在电路中，电压是由电源提供的。
电源可以是电池、发电机或其他形式的能量转换装置。
电压的大小取决于电源的电势差。
例如，一个9伏特的电池提供的电压就是9伏特。
电压可以通过电压表来测量。
电压的方向可以根据电路的连接方式确定。
在直流电路中，电压的方向始终保持不变；而在交流电路中，电压的方向会周期性地变化，通常用正弦波表示。
三、电阻电阻是材料对电流流动的阻碍程度，是电流通过导体时产生的阻力。
电阻的单位是欧姆（Ω），表示电路中通过1安培电流时的电势差。
电阻可以理解为电流流动时遇到的“摩擦力”，它使电流受到限制。
在电路中，电阻是由导体的物理性质决定的。
不同材料具有不同的电阻特性，例如金属通常具有较低的电阻，而半导体则具有较高的电阻。
电阻的大小可以通过欧姆表来测量。
电阻对电流的影响可以通过欧姆定律来描述。
根据欧姆定律，电流和电压之间的关系为I=V/R，其中I代表电流，V代表电压，R代表电阻。
当电压不变时，电阻的增加会导致电流的减小；反之，电阻的减小会导致电流的增大。
电路基本物理量
电路基本物理量电路基本物理量是指在电路中常用的一些物理量，包括电压、电流、电阻和功率等。
这些物理量在电路中起着重要的作用，它们相互之间有着紧密的联系和相互影响。
首先是电压，它是电路中最基本的物理量之一。
电压是指电荷在电路中移动时所具有的能量状态，也可以理解为电荷在电路中的“推动力”。
电压的单位是伏特（V），它可以通过电压表或示波器来测量。
在电路中，电压的作用是提供能量，推动电荷在电路中流动。
不同的元件对电压的要求不同，比如电阻器对电压的要求较小，而电容器和电感对电压的要求较高。
其次是电流，它是电荷在电路中流动的物理量。
电流是指单位时间内通过某一截面的电荷量，通常用安培（A）来表示。
电流是电路中能量传递和信号传输的载体，它的大小和方向直接影响着电路的工作状态。
在电路中，电流的流动是由电压的作用推动的。
不同的元件对电流的要求也不同，比如电阻器对电流的要求较小，而电容器和电感对电流的要求较高。
接下来是电阻，它是电路中存在的一种阻碍电流流动的物理量。
电阻的大小决定了电流通过的难易程度，它的单位是欧姆（Ω）。
电阻是电路中的一个重要参数，它能够限制电流的大小，保护电路中的其他元件不受过大的电流损害。
不同的元件对电阻的要求也不同，比如电阻器就是专门用来提供电阻的元件。
最后是功率，它是电路中的能量转换和能量传输的物理量。
功率是指单位时间内能量转化或传输的速率，通常用瓦特（W）来表示。
功率可以通过电压和电流的乘积来计算，即功率等于电压乘以电流。
在电路中，功率的大小和方向决定了电路中的能量转换和传输情况。
不同的元件对功率的要求也不同，比如电阻器会将电能转化为热能，而发电机则会将机械能转化为电能。
总结起来，电压、电流、电阻和功率是电路中的基本物理量，它们相互之间密切相关，共同构成了电路的工作原理和基本特性。
了解和掌握这些物理量的特性和相互关系，对于电路的设计、分析和故障排除都具有重要的意义。
在实际应用中，我们需要根据电路的需要，合理选择和控制这些物理量，以确保电路的正常工作和性能的达到要求。
电压U和电动势E是电路的基本物理量
+
U 6V I –2A (b) R
–
–
解: 对图(a)有, U = IR
对图(b)有, U = – IR
U 6 所 以: R 3Ω I 2 U 6 所以 : R 3Ω I 2
电流的参考方向 与实际方向相反
电压与电流参 考方向相反
沈阳航空航天大学
1.4 欧姆定律
线性电阻的概念：
I E 6V +
实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。
R0
沈阳航空航天大学
1.3 电压和电流的参考方向
例1: 电路如图所示。 电动势为E =3V 方向由负极指向正极； 电压U的参考方向与实际方向相同, U = 2.8V, 方向由指向； 电压U´的参考方向与实际方向相反, U´= –2.8V; 即 : U = – U´
遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电路电压与电流的 比值为常数。
即：R U 常数 I
I/A U/V
电路端电压与电流的关系称为伏安特性。 线性电阻的伏安特性是一条过 原点的直线。
o
线性电阻的伏安特性
沈阳航空航天大学
1Ω R0
沈阳航空航天大学1.3源自电压和电流的参考方向电流 I、电压 U和电动势 E 是电路的基本物理量。关于电压和电流的 方向，有实际方向和参考方向之分。
1. 电路基本物理量的实际方向
习惯上规定 电流的实际方向： 正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向；
电压的实际方向： 由高电位端指向低电位端；
E 6V + U + I
1.3 电压和电流的参考方向
电流 I、电压 U和电动势 E 是电路的基本物理量。关于电压和电流的 方向，有实际方向和参考方向之分。
电路中的基本物理量
+
–
U
I
I R或 U
+ I
RU
– I
R 或U
R
–
+
–
+
关联参考方向
非关联参考方向
五、电功率与电能
1. 功率 当元件
I
电流和电压的
参考方向关联 U
情况下，吸收
的电功率为：
关联
P UI
I 非关联 U P UI
若 P > 0，电路实际吸收功率，元件为负载；
第二节 电路中的基本物理量
一、电流及电流的参考方向
1. 电流：带电粒子或电荷在电场力作用下的定向运动
形成电流。
i dq （单位时间内通过某一截面的电荷量） dt
电流的单位： A（安培）、kA（千安）、mA(毫安）、 μA（微安）
1 kA 103A , 1 mA 103A , 1A 10-6 A
2 . 电流的参考方向
为了解决以上的问题，在分析电路之前，首先假 定一个电压或电流方向（参考方向）。
根据参考方向列写电路方程，当计算结果为正时， 实际方向与参考方向一致；当计算结果为负时，实 际方向与参考方向相反。
注意：
1. i、u、e 的参考方向可任意假定。但一经选定，分 析过程中不应改变。
2. 电路中标出的方向一律指参考方向。
（U和I的实际方向相同，是负载）
若 P < 0，电路实际发出功率元件为电源。
（U和I的实际方向相反，则是电源）
功率的单位：W（瓦）、kW（千瓦）
例：试 判断(a)、(b) 中元件是吸收功率还是发 出功率。
+
I= -1A
电路的基本物理量包括
电路的基本物理量包括电路是电子技术的基础，它是由电子元器件（如电阻、电容、电感等）组成的。
在电路中，存在着一些基本的物理量，这些物理量是我们研究和分析电路行为的重要参考。
本文将介绍电路的基本物理量，包括电压、电流、电阻、功率和能量。
一、电压电压是电路中最基本的物理量之一，它表示电荷在电路中的势能差。
电压的单位是伏特（V），通常用符号 V 表示。
在电路中，电压可以通过电压源产生，也可以通过电阻、电容、电感等元器件消耗或存储。
电压的大小决定了电流的流动情况，它是驱动电流在电路中流动的推动力。
二、电流电流是电子在电路中的流动，是电荷的流动。
电流的单位是安培（A），通常用符号I 表示。
电流的大小取决于电荷的数量和流动的速度。
在电路中，电流可以通过电压源驱动，也可以通过电阻、电容、电感等元器件限制。
电流的大小和方向决定了元器件中的能量转移和信号传输。
三、电阻电阻是电流在电路中流动时遇到的阻碍，它表示元器件对电流的阻碍程度。
电阻的单位是欧姆（Ω），通常用符号 R 表示。
电阻的大小决定了电流的大小，它通过欧姆定律和电压相关联。
在电路中，电阻可以通过电阻器实现，也可以是元器件本身的固有特性。
四、功率功率是电路中能量转化和传输的度量，它表示单位时间内的能量转化速率。
功率的单位是瓦特（W），通常用符号P 表示。
功率的大小取决于电压和电流的乘积，它是描述电路中能量转化效率的重要指标。
功率的消耗和传输与电路中的元器件和负载有关。
五、能量能量是电路中存储和传输的基本物理量，它表示电路中的能量状态。
能量的单位是焦耳（J），它可以表示电压源的能量输出、电容器和电感器的存储能量。
在电路中，能量的转化和传输与电压、电流、电阻、功率等物理量有关，它是电路正常运行所必需的。
电路的基本物理量包括电压、电流、电阻、功率和能量。
它们相互关联、相互作用，共同构成了电路的工作机制。
了解和掌握这些基本物理量对于研究和分析电路行为、设计和优化电路具有重要意义。
列举五个电路的基本物理量
列举五个电路的基本物理量
电路是指由电源、电线、电器件等元件组成的电气线路，它是实
现电子设备功能的基础。
在电路设计和应用中，我们需要了解一些电
路的基本物理量。
下面，就让我们来一步步阐述一下这五个基本物理量。
第一步：电压
电压是指在两个不同点之间的电位差，通常用“V”表示。
电压
是电子在电路中移动的动力，也是电气设备中判断工作状态的重要参
考值。
在电路分析中，可以通过欧姆定律来计算电压。
第二步：电流
电流是指在电路中的带电粒子所携带的电荷量的大小，通常用“A”表示。
电流的方向由正向电流的流向决定，电路中电流的大小可
以由安培计（电流表）来测量。
第三步：电阻
电阻是指电路中抑制电流流动的程度，通常用“Ω”来表示。
电
路中电阻的大小决定了电路的电流大小，同时也可以通过欧姆定律来
计算。
第四步：电功率
电功率是指电路元件上消耗的功率，通常用“W”来表示。
电路
中电功率的大小可以由电流和电压来计算，对于一些大功率设备，需
要特别注意其功率大小。
第五步：电容
电容是指电路中存储电荷的能力，通常用“F”表示。
电容是电
子设备中重要的元器件之一，被广泛应用于滤波、调谐、定时等方面。
综上所述，电路中的基本物理量有电压、电流、电阻、电功率和
电容。
这些物理量的相互关系非常重要，它们的大小和方向不仅决定
了电路的工作状态，还可以让我们更好地理解电路的工作原理，从而
更好地进行电路设计和应用。
因此，在学习和应用电子设备时，需要充分掌握这些基本物理量的概念和计算方法。
电路的基本物理量
电 流 表 的 刻 度 盘
根据量程确定每个大格和每个小格(分度值)所表示 的电流值 乙 图 量程 0-3 A 0.2 安 0.02 安 1 安 每个大格 分度值 0.1 安
甲 图 量程 0-0.6 A 每个大格 分度值
• 那么电流表使用时应注意什么呢？
调 在使 零 零用 刻前 线检 处查 指 针 是 否 指
电压、电位与电动势
电路的基本物理量
------电能与电功率
在许多电气设备中，所需要的并不是电流本身，而 是伴随着电流电压的电场能量因为电能可以转化为 热、机械能、光能、化学能等。
电 能 有 什 么 用 途 ？
电能→机械能
电能→机械能
电能→机械能
电能→热能
电能→机械能
下列各图中，电能分别转化为什么形式的能？
生产化肥0.7kg
灌溉农田330m2
采煤105kg
炼钢1.6kg
机织棉布11m
2、电功率
电工技术中，单位时间内电流所作的功称为电功率。 电功率用“P ”表示： W UIt
P
t
t
UI
国际单位制：U 【V】，I【A】，电功率P用瓦特【W】 电功率反映了电路元器件能量转换的本领。如100W的电灯 表明在1秒钟内该灯可将100J的电能转换成光能和热能；电机 1000W表明它在一秒钟内可将1000J的电能转换成机械能。 用电器额定工作时的电压叫额定电压，额定电压下的电功 率称为额定功率；额定功率通常标示在电器设备的铭牌数据 上，作为用电器正常工作条件下的最高限值。 通常情况下，用电器的实际功率并不等于额定电功率。当 实际功率小于额定功率时，用电器实际功率达不到额定值， 当实际功率大于额定功率时，用电器易损坏。
B、测量通过电流大小的仪表
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图1-9水流方向
图1-10电动势、电压说明图
电流和水流有着相似的规律，如图1-10所示，要想形成图 中电流，必须在白炽灯两端存在电位差（类似水槽的水位 差）。
A、B极板之间的电位差称为A、B两点之间的电压UAB。 电压的正方向规定为：由高电位指向低电位，即从电源的 正极指向负极。电压的方向用“＋”、“-”号来表示。
1.2.3 电流、电压的测量
1．电流的测量
测量时将表的两个接线端串联在电路中（千万不可并联在 电路上），表的“＋”端为电流的流入端；表的“－”端 为电流的流出端。根据表针所指示的刻度，读出电流的大 小。
2．电压的测量
测量时将表的两个接线端并联在被测电压的两端 ，测量时 表的“+”接线端接被测电压的正极，“-”接线端接被测电 压的负极。根据表针所指示的刻度，读出电压的大小。
体材料，由于材料的截面积不同，导体对电子流动呈现出
的“阻力”不同。导体对电流的阻碍作用称为导体的电阻，
用符号“R”来表示，其基本单位为欧姆（Ω）。较大的单 位有kΩ和MΩ。
其换算关系为1MΩ=1000kΩ、1 kΩ=1000Ω
2.导体的电阻率与温度系数 1）电阻定律
导体电阻的大小与导体的电阻率和导体长度成正比，与导 体的横截面S成反比，用公式表示为
R l
S
当温度变化时，导体的电阻率也随之变化。如果导体的电 阻率随温度的升高而升高，则为正温度系数导体；反之， 则为负温度系数导体。所有金属的电阻率都随温度的升高 而增大，因此，金属均为正温度系数导体。当温度在0～ 100 OC范围内变化时，大部分金属的电阻率与温度成如下 的线性关系：
0 (1 t)
电阻器的外形、特征及用途
电阻的标称阻值的标注方法
1.直标法 主要参数直接标注在电阻器的外壳上。
▲——表示电阻器的商标； RJ——“R”代表电阻器，“J”表示电阻器由金属材料制 作而成；
1W——表示电阻器的额定功率为1W； 5.1kΩ——表示电阻器的的电阻值为5.1kΩ； ±5%——电阻值的允许偏差值为±5%。
第一章 直流电路 基础知识
1.2 电路的物理量 1.2.1 电流
图1-6电流的形成 （a）未通电状态（b）通电状态
1.电流的形成。电流就是电子在电场力作用下有 规则的定向运动。
在导体中形成电流的条件是：有可以移动的电荷 和维持电荷作定向移动的电场。
2.电流强度
单位时间内通过导体截面电荷量的多少称为电流 强度。它是表征电流大小的物理量。
光敏电阻
汽敏电阻
正温度热敏 电阻PTC
负温度热敏 电阻NTC
线性电阻和非线性电阻
电阻两端的电压与通过它的电流成正比，其伏安 特性曲线为直线，这类电阻称为线性电阻，其电 阻值为常数；反之，电阻两端的电压与通过它的 电流不是线性关系的电阻称为非线性电阻，其电 阻值不是常数。一般常温下金属导体的电阻是线 性电阻，在其额定功率内，其伏安特性曲线为直 线。电视机的消磁电阻在电视机正常工作时，它 的阻值很大，耗电很少，然而在电视机刚刚接通 电源的一刹那，消磁电阻的阻值因发热阻值变得 很大，做正常工作电流很小。消磁电阻就是非线 性电阻。
图1-16 电阻元件的电路符号
图1-17电阻的测量
案例分析 电烙铁的发热体就是一个线绕电阻，如图1-25b所 示。发热量不足一是外加电压低于220V，二是电 烙铁的工作电流小于正常值。 用电压表测量220V电源电压，为正常值；用电阻 表（万用表的欧姆档）测量电烙铁的发热体电阻， 阻值为3.1kΩ。 根据欧姆公式，计算电烙铁的实际电流为
1.3 电阻
图1-14 电子在导体中流动示意图
1.3.1导体的电阻
a)导体中“障碍物”少b)导体中“障碍物”
1.导体电阻的概念
多
图1-14所示是电子在导体中c）流导动体示截面意积图不。同图电子1-所1受4a阻和力图不同1-
14b是不同的两种导体材料，材料内的原子结构不同，导
体对电子流动呈现出的“阻力”不同；图1-14c是同一种导
1.3.3 电阻的测量
测量电阻用欧姆表。图1-17是用指针式万用表的欧姆挡测 量电阻，测量前先将万用表的旋转开关旋到电阻挡，然后 将两表笔短路校零（两表笔短路的同时旋转表盘上的校零 可调电阻，使表针指到右边零刻度）。测量时两表笔搭在 被测电阻的两端，表针指示的刻度既是被测电阻的阻值。 如果被测电阻连接在电路中，测量时必须将电阻与电路断 开，更不允许电路带电测量。
I=U/R=220/3.1kΩ=71mA 由于71mA<90 mA，使电烙铁的发热量不足。其原 因为发热体老化，阻值变大所至。
电阻的标称阻值的标注方法
2.数码法 用3或4位阿拉伯数字来标注电阻的阻值
472表示：47102 4.7K
104表示：10104 100K
1123表示：112103 112k 4501表示：450101 4.5k
电阻的标称阻值的标注方法
3.色标法 用不同颜色的色环或色点表示电阻的阻 值和允许误差。
使用最多的标注方法
电阻的标称阻值的标注方法
案例：色环电阻的识别
例：识别某四环电阻电阻：（橙橙绿金）
解 ：第一位有效数字：3； 第二位有效数字：3； 第三位10的5次方（即100000）； 第四位允许误差为5% 即阻值为：33×100000=3.3×106Ω=3.3MΩ
敏感电阻器实物
压敏电阻
湿敏电阻
电流强度的单位为安培，简称安，符号为A。
设在△t时间内，流过截面S的电荷量为△Q，则电流强度
为
i Q
如果电流的大小和方向都不t随时间的变化而变化，则称为
稳恒直流电，简称直流电。其数学表达式为
3.电流的正方向
IQ t
在电路的计算中，电流的实际方向有时不好确定，为了计 算方便，可先假定一个电流的正方向，这个假定的电流正 方向称为参考方向，并在电路中用箭头标出。
2.电阻元件模型及电路符号
实际电路中的电阻器、白炽灯、电炉、电烙铁等电路器件， 在电路中表现出来的都是电阻的特性，为了分析方便，就 不考虑它们的结构、形状等次要因素，只考虑它的电阻， 这个电阻就称为实际电路器件的电阻元件模型。电阻元件 模型也简称为电阻，其电路符号如图1-16所示。电阻是耗 能元件，它将电能不可逆地转换为热能。
通过计算后，如果计算值为正，则电流的实际正方向与假
定的参考方向相同；如果计算值为负，则电流的实际正方
向与假定的参考方向相反。
I
I
实际方向
I＞0 （a）参考方向与实际方向相同
I＜0
参考方向
（b）参考方向与实际方向相反
1.2.2 电压、电位、电动势 1．电压 下图是水的循环流动示意图。我们以水的循环流动来说明 电流在电路中的流动原理。
电压的单位是伏特，简称伏，符号为V。
2.电位 电位的定义：取电路中任一点作为参考点，并规定为零电 位，电路中任一点到参考点之间的电压，就称为该点的电 位。
电位的方向：当某点到参考点的电压为正时，则该点的电 位为正；当某点到参考点的电压为负时，则该点的电位为 负。电位用符号“V”来表示。 电压是电路中的两点电位之差，电路中任意两点间的电压 大小，仅取决于这两点电位的差值，与电位参考点的选择 无关。电位的单位与电压的单位相同。 3.电动势 电动势就是表征电源力对电荷做功能力的物理量。电动势 的方向规定为由电源的负极指向正极，用“＋”、“-”号 来表示，如图1-10所示。 电动势的方向规定为由电源的负极指向正极，用“＋”、 “-”号来表示。 电动势的单位也是伏，符号为V 。
ρ——温度为t℃时的电阻率，单位为Ω•m；ρ0——温度 为0℃时的电阻率；α——电阻的温度系数
1.3.2电阻器
1.电阻器的作用和分类
电阻器是应用具有一定电阻率的导电材料制成的电路元件。 电阻器亦简称为电阻，是工程技术中用量最大的电路元件 之一。
为了适应不同电路和不同工作条件的需要，电阻器的品种 规格繁多，按外形结构可分为固定式和可变式两大类。常 用电阻器的外形及用途。