【电路原理】学习笔记(1):电路模型的基本变量

上一讲说到了电路模型,这一电路的抽象,现在我们看看它的基本组成。

1 电流

1.1 概念

对于一根管道,它能够流通电荷,定向移动就形成了电流。

在这里插入图片描述单位时间t内,,某一横截面,穿过电荷量是q,电流i的定义就有了。

在这里插入图片描述
这就是电路模型的变量:电流

1.2 参考方向

对于上面的定义,我们知道

  • q有大小
  • q有方向
  • t有大小

因此,我们定义的电流

  • 有大小
  • 有方向

在这里插入图片描述正电荷的方向被规定为正方向,而电荷在导线中传输,只有可能有两种方向。

实际分析的时候,为了简化问题,我们需要规定参考方向

复杂电路,电流很多,还可能是交流,方向难以判断,我们自己定义一个。

任意一个正电荷方向,为参考方向

之后,电流i从一个标量,变为了代数量,就有正负了,表示方向。

在这里插入图片描述
与规定方向相同的,就是,相反,就是

这很容易,不是吗。

1.3 表示方法

那么,我们如何表达电流?

在这里插入图片描述

  1. 使用箭头
  2. 使用双下标

1.4 小结

本小节,我们知道了电路模型的一个基本变量:电流。

我们知道了它的含义,它有大小有方向,我们规定参考方向,使用正负号表示电路中电流的方向,它是相对于参考方向而言的。

我们知道了参考方向的表示方式,使用箭头或者双下标。

2 电压

我们同样关心它的

  • 含义
  • 方向,大小
  • 参考方向
  • 表示方法

2.1 含义

正电荷从一点移动到另外一点电场力做功为W,电荷量是q。

在这里插入图片描述电场力推着电荷跑,需要做功,消耗能量,用电压这个物理量表示,电场力做正功,电压会降低,因为消耗能量了。

2.2 参考方向

电流实际方向,是正电荷移动的方向,电压也一样,是电场力移动正电荷做功的方向,也就是电压降低的方向

在这里插入图片描述电场力将正电荷,从A搬运到B,需要做正功,电压下降。

很好理解,你搬了东西,力气减少了。

参考方向

实际情况也是复杂的,我们需要设计电压的参考方向,减轻分析压力。

电流取的是正电荷移动方向,电压也一样,取电压降低的方向,也就是正电荷移动的方向。

如果与之相反,就是负号,正负表示电压的方向,与电流完全一样。
在这里插入图片描述

2.3 表示方法

  1. 箭头
  2. 双下标
  3. 与电流不一样:+ -,用正负极表示
    在这里插入图片描述

小结

必须要先规定电流电压的参考方向,否则没法分析

3 电位

电位指的是任意一点到参考点之间的电压,一般参考点接地,UO = 0 V

则UAO = UA
在这里插入图片描述按照我们刚才对电压的描述,我们定义A->O是正方向,则电压可以表示为UAO,电位可以表示为UA和UO,而UO = 0,则UA = UAO

电压与电位总是相伴而生。

例如UAB = UA - UB,A的电位高,B的电位低。电压就是电位差,且与参考点无关,一般都是选大地为参考点。

在这里插入图片描述
注意,参考点只有一个

实际上,UAB = UAO - UBO = UA - UB

4 电流与电压的关联

电压与电流参考方向的设置,是相互独立的,因此可能一样,也可能相反。

在这里插入图片描述实际应用的时候注意看看区别就行了。

5 电动势E–电源

我们要给电路提供能量,需要供能,也就需要非电场力做功,需要外力,比如电池什么的。

这个时候,正电荷就需要被从低电位强力搬运到高电位,就像是逆流而上,而在电场力的时候是顺流而下
在这里插入图片描述在这里插入图片描述顺流而下,就是电压,逆流而上,就是电动势,对于同样的两个点a和b,它们大小相同,方向相反

6 功率

  • 大写P:直流回路
  • 小写p:交流回路

6.1 含义

表示电器元件吸收或发出能量的速率。

在这里插入图片描述

6.2 正负

在这里插入图片描述

  • 吸收功率 – 消耗电能
  • 发出功率 – 产生电能

小结

本次课我们掌握了电路模型的基本变量

  • 电流
  • 电压
  • 电位
  • 电动势
  • 功率

以及一些注意事项

  • 参考方向
  • 关联参考方向

并且知道了一些计算公式和表达方法!

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