1.2 电流和电压的参考方向

1.2 电流和电压的参考方向
1.电流及其参考方向
（1）电流：带电粒子有规则的定向运动。（2）电流强度: 描述带电粒子定向移动的强弱,
大小等于单位时间通过某一截面的电荷（电量）。
“电流强度”简称“电流”，记为“ i ”或者“I ” 。
交流电流
直流
方向随时间变化方向不随时间变化
Δq dq
i lim
大小随时间变化
Δ0 Δt dt
Δq q 大小不随时间变化 I
Δt t 第 1 页

电流强度单位: A（安培） kA，mA，A
电荷单位: C（库伦）
1个电子的电荷是 1.602×1019C
1C的电荷相当于 1/1.602×1019=6.24×1018个电子
dq i
dt
dq idt
电流强度的其他单位: C/s（库伦/秒） 1A=1C/s
电荷的其他单位: As或mAh 1As=1C 1mAh=3.6C
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例如：充电电池上标有：2700mAh ，这个指的是电池的容量。分析：2700mAh=2700 10-3 3600=9720C
如给电流是10mA的负载供电理想情况下可连续使用：2700mAh/10mA=270h
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关于电流和电荷的单位
安培是国际基本单位，库仑是导出单位。安培定义：在真空中相距1m的2根无限长平行导线通以相等的恒定电流，当每米导线上所受作用力为210-7N时，各导线上的电流为 1A。
按发现的时间“先电荷”,后“电流”
按单位定义“先安培”,“后库伦”
第4 页

（3）实际电流方向规定正电荷的运动方向为电流的实际方向。
实际方向
实际电路的电流方向不好确定
i? i?
R1
R2
U S1
R3
US2
第5 页

(4)电流的参考方向定义: 任意假定的正电荷移动的方向。
i A
参考方向 B
电流的参考方向与实际方向的关系：
电流是代数量大小正负(方向）
与实际同向
i
参考方向
与实际反向
i
参考方向
A
实际方向 B
i>0
A
实际方向 B
i<0
第6 页

电流参考方向的两种表示：
用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。
i 参考方向
A
B
用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由A指向B。
iAB
A
B
第7 页

i =？
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2、电压、电位及其参考方向
（1）电压的定义：单位正电荷q从电路中一点移至另一点时电场
力做功（W）的大小。用 u 表示。
交流电压
直流
方向随时间变化方向不随时间变化
ΔW dW u lim
Δ0 Δq dq 大小随时间变化
大小不随时间变化
U
ΔW
W
Δq q
单位: V (伏)，kV、mV、V（“V”大写字母）
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（2）电位：单位正电荷q 从电路中一点移至参考点时电场力
做功的大小，用表示。
参考点的电位通常取零。电位的单位与电压相同。电压与电位的关系: 电压等于电位差。
第 10 页

例题
a
b 已知：4C正电荷由a点均匀移动至b点电场力做
功8J，由b点移动到c点电场力做功为12J。
①以b点为参考点，求a、b、c点的电位和电压 Uab、U bc;
c
②若以c点为参考点，再求以上各值。
解 (1) b 0
a
Wab q
8 4
2
V
c
Wcb q
Wbc q
12 4
3
V
Ubc b c 0 ( 3 ) 3 V Uab a b 2 0 2 V
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(2)
a
b
c 0
a Wac 8 12 5 V
q4
b
Wbc q
12
4
3
V
Uab a b 5 3 2 V
c
结论
Ubc b c 3 0 3 V
电路中电位参考点可任意选择；参考点一经选定，电路中各点的电
位就唯一确定；当选择不同的电位参考点时，电路中各点电位将改
变，但任意两点间电压保持不变。
第 12 页

（3）电压的实际方向规定从高电位指向低电位的方向，即电位降低的方向。
A 高电位
实际电路的电压
u?
方向不好确定
u?
B
R1
R2
低电位 US1
R3
US2
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(4)电压的参考方向
定义: 任意假定的从高电位指向低电位的电压方向。
参考方向
u
大小电压是代数量
正负(方向）
电压的参考方向与实际方向的关系：
参考方向与实际同向
u
参考方向与实际反向
u
实际方向 u >0
实际方向 u <0
第 14 页

电压参考方向的三种表示方式：
1) 用箭头表示： U
2)用正负极性表示 U
+
3)用双下标表示
A
UAB
B
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u=？
3V 12 u u=3V
3V
12 u
u=V
第 16 页

3、电压和电流参考方向之间的关系
关联参考方向: 元件或支路的 u 和 i 参考方向相同。非关联参考方向: 元件或支路的 u 和 i 参考方向相反。
i
i
+
u
--
u
+
关联参考方向
非关联参考方向
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例题电压电流参考方向如图所示，问：对A、B两部分电路电压
电流参考方向关联否？
i
＋
Au B
－
答：对于元件A，其电压、电流参考方向非关联。对于元件B，其电压、电流参考方向关联。
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注意 ① 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。
② 参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注(包括方向和符号)，在计算过程中不得任意改变。
③ 如果电路中只标明一个变量的参考方向时，另一个变量默认为关联参考方向。
第 19 页

i 3V 12 u
i
3V
12
u
u=3V，i= 0.25A u= V，i= 0.25A
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电压、电位、电动势及其参考方向

电压、电位、电动势及其参考方向 1.电压的一般含义金属导体中有许许多多的自由电子，在没有外加电场作用时，这些自由电子的运动时无规则的，则不能形成电流。要使自由电子作有规则的运动必须要有外加电场，电场力使自由电子作有规则的定向运动而形成电流。电场力移动电荷就对电荷做了功。它所释放出来的能量转化为其他形式的能量。为了衡量电场力对电荷做功的能力，引入电压这个物理量。电压的定义为：电场力把单位正电荷从电路中的a 点移到b 点做的功称为a 、b 两点之间电压。电压通常用U 表示。设正电荷Q 由a 点移至b 点电场力做的功为ab W 则 Q W U ab ab = （1-3）式中 ab W ——电场力所做的功，单位为焦耳，J ； Q ——被移动正电荷的电量，单位为库仑，C ； ab U ——电路中a 、b 两点间的电压，单位为伏特，V 。它的大小可以这样理解：如果1库仑正电荷从一点移到另一点所做的功为1J ，则该两点的电压为1V 。电压的单位有：伏特（V ）、千伏（kV ）、毫伏（mV ）、微伏（μV ）。它们之间的关系为： 3110kV V =， 3110mV V -=， 6110V V μ-= 与电流一样，把大小、方向不随时间变化的电压称为恒定电压或直流电压，用大写字母“U ”表示；把实际方向随时间变化的电压称为交表电压，用小写字母“u ”表示。 2.电位在电路中可取任一点为参考点，如选择0点为参考点，则由某点a 到参考点0的电压u a0，称为a 点的电位，用Va 表示。电位参考点可以任意选取，一般选择大地、设备外壳或接地点作为参考点并规定参考点电位为零。在一个电路中，一旦参考点确定后，电路中其余各点的电位也就确定了。电位的SI 单位也是伏特。电压和电位的关系为：a 、b 两点之间的电压等于a 、b 两点之间的电位差，即 ab a b U V V =- （1-4）由式（1-4）可知，如果ab U >0，当Q >0时ab W >0，电场力做正功，电荷减少能量。所以正电荷由a 点移到b 点，即减少能量，则a 点为高电位，b 点为低电位；反之，如果增加或获得能量，则a 点为低电位，b 点为高电位。正电荷在电路中移动时，电能的增或减反映电位的升高或降低，即电压升或电压降。

1.2 电流和电压的参考方向

电压和电流的参考方向

三相电源的相线电压关系电工技术与电子技术电压和电流的参考方向电工技术与电子技术第1章电路的基本概念与基本定律主讲教师：王香婷教授

电压和电流的参考方向主讲教师：王香婷教授

电压和电流的参考方向主要内容：参考方向的概念及标注方法；参考方向与实际方向之间的关系；引入参考方向的欧姆定律。重点难点：重点：电压、电流参考方向与实际方向之间的关系。难点：引入参考方向的欧姆定律

电压和电流的参考方向 1. 电路基本物理量的实际方向电流 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。电压的实际方向：由高电位端指向低电位端；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。电动势的实际方向：由低电位端指向高电位端。 R 3 + - E 1 R 1 + E 2 R 2 - I 3 I 3 ？在复杂电路或对于交变的电压、电流，实际方向难以判断—需事先指定参考方向。

（2）参考方向的表示方法 U ab 双下标电压：（1）参考方向 I 在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。 2. 电路基本物理量的参考方向正负极性 + – a b U U + _ I ab 双下标箭标 a b R I 注意：在参考方向选定后，电流 ( 或电压 ) 值才有正负之分。电流： + R 0 E 3V R

实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值；实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。（3）实际方向与参考方向的关系若 I = 5A ，则电流从 a 流向 b ；例1：若 I = –5A ，则电流从 b 流向 a 。若 U = 5V ，则电压的实际方向从 a 指向 b ；若 U = –5V ，则电压的实际方向从 b 指向 a 。在电路图中所标电压、电流的方向、电动势的方向，一般均为参考方向。 a b R I a b R U + – 在参考方向选定后，电流 ( 或电压 ) 值才有正负之分。