1.1.2 电路中的基本物理量

1.电路中的基本物理量

电路中包含的基本物理量有电动势、电压、电流、电阻、电功率和电能等，见表1-1。

（1）电动势

电动势是反映电源把其他形式的能转换成电能的能力的物理量。电动势使电源两端产生电压。

（2）电压

在静电学里，电势（electric potential，又称为电位）定义为：处于电场中某个位置的单位电荷所具有的电势能与它所带的电荷量之比。电势只有大小，没有方向。

电压：电压（voltage），也被称作电势差或电位差，是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。电压在某点至另一点的大小等于单位正电荷因受电场力作用从某点移动到另一点所做的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。

（3）电流

电流的强弱用电流强度来描述，电磁学上把单位时间里通过导体任一横截面的电量叫作电流强度，简称电流，电流符号为I或i，单位是安培（A），简称安。电流是标量，习惯上常将正电荷的运动方向规定为电流的方向。在导体中，电流的方向总是沿着电场方向从高电势处指向低电势处。

（4）电阻

导体对电流的阻碍作用叫该导体的电阻。电阻（resistor，通常用R或r表示）是一个物理量，在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。电阻是导体本身的一种性质。电阻的单位是欧姆，简称欧，符号为Ω。

（5）电功率

电流在单位时间内做的功叫作电功率，是表示消耗电能的快慢的物理量，用P表示，它的单位是瓦特（watt），简称瓦，符号是W。电功率等于导体两端电压与通过导体电流的乘积。

（6）电能

电能是指使用电以各种形式做功的能力。日常生活中使用的电能，主要来自其他形式能量的转换，包括水能（水力发电）、热能（火力发电）、原子能（核电）、风能（风力发电）、化学能（电池）及光能（光电池、太阳能电池等）等。

电能的常用单位是千瓦·时，符号是kW·h，日常生活中常称为“度”。在物理学中，更常用的能量单位是焦耳，简称焦，符号是J。电能公式为

2.电压、电流的参考方向与实际方向

（1）电压、电流实际方向

从电源的正极指向负极，在电阻上电压与电流同向。

（2）电压、电流参考方向

在复杂电路中，为了计算或分析电路，人为规定电压、电流方向，该方向称为参考方向。

（3）实际方向与参考方向的关系

当计算值或测量值为正时，实际方向与参考方向相同；当计算值或测量值为负时，实际方向与参考方向相反。

【例1-1】 已知电路中有a、b两点，电压U_ab=12V，a点的电位为V_a=5V，则b点的电位V_b是多少？

解：根据电压的概念，U_ab=V_a-V_b

因此V_b=5V-12V=-7V

【例1-2】 如图1-3所示，单节电源电压为1.5V，求各点的电位值。

1）选择C点为参考点，求V_A、V_B、U_AB、U_AC。

2）选择B点为参考点，求V_A、V_C、U_AB、U_AC。

解：

1）当C点为参考点时，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）当B点为参考点时，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】 计算图1-4中元件的电压或电流，并判断它们的实际方向。

解：

1）I=U/R=-10V/5Ω=-2A

说明电流大小为2A，实际方向与参考方向相反，实际方向向左。

2）U_ab=IR=2A×2Ω=4V

说明电压大小为4V，实际方向由a指向b。