电路基本物理量，电流强度，电动势，电压，电阻，能量转换及散热

1.电流

电路中带电粒子在电源作用下做有规则的定向移动形成电流。习惯上，规定以正电荷移动的方向作为电流的方向，自由电子、负离子移动的方向与电流的方向相反。

电流的强弱称为电流强度（简称电流），用符号I表示。电流强度用每秒钟通过导线某一截面的电荷量（电量）的多少来衡量。用符号Q表示通过导线某一截面的电量，用t表示通过电量Q所用的时间，则

电流I的单位是安培（简称安），用符号A表示；电量Q的单位是库仑，用符号C表示；时间t的单位是秒，用s表示。

1安培（A）＝1库仑（C）/1秒（s），

即当每秒钟有1库仑的电量通过导线的某一截面，这时的电流就为1安培。

电流很小时其单位常用毫安（mA）或微安（μA）表示，电流很大时其单位常用千安（kA）表示，电流单位之间的换算关系是：

1安培（A）＝103毫安（mA）＝106微安（μA）＝10－3千安（kA）。

在进行电路分析计算时，当某段电路难以确定电流的实际方向时，可先假设一个电流方向，称为电流的参考方向，并在相关电路中用箭头标出。如果计算结果电流的值为正值，则实际电流方向与参考电流方向一致；如果计算结果电流的值为负值，则实际电流方向与参考电流方向相反，如图2-3-6所示。

图2-3-6　电流的参考方向

电流的大小和方向都不随时间改变的电流叫直流电流（DC），用大写字母I表示；电流的大小和方向都随时间改变的电流叫交流电流（AC），用小写字母i表示。

2.电压

电压又称电位差，如图2-3-7所示，在电场中若电场力将点电荷Q从A点移到B点，所做的功为WAB，则功与电荷Q的比值就称为该两点之间的电压。数学表达式为：

UAB表示A点和B点之间的电压，单位为伏特（简称伏），符号表示为V。

图2-3-7　电场力与电压

WAB表示电场力将正电荷从A点移动到B点所做的功，单位为焦耳，符号表示为J。

电压很小时其单位常用毫伏（mV）或微伏（μV）表示，电压很大时其单位常用千伏（kV）表示，电压单位之间的换算关系是：

1伏特（V）＝103毫伏（mV）＝106微伏（μV）＝10－3千伏（kV）。

电位是指电路中某点与参考点之间的电压，符号用带下标的字母U（或者V）表示，单位也是伏特（V）。通常把参考点的电位规定为零，又称零电位。一般选大地为参考点，即视大地为零电位。在电子仪器和设备中又常把金属外壳或电路的公共接点的电位规定为零。

需要注意，参考点的选择是任意的。在电场中，当选择不同的参考点时，各点的电位是不同的，但任意两点之间的电压不会因参考点的不同而发生变化。

3.电动势

电源内部有一种能推动电荷移动的作用力叫电源力。电动势就是电源力将单位正电荷从电源负极移到正极所做的功。电动势用E表示，单位是伏特（V），表示为：

式中：Wba表示电源力将电荷从负极b移动到正极a所做的功，单位为焦耳，符号表示为J；Q表示电荷，单位为库仑，符号表示为C。电动势的方向规定：在电源内部由负极指向正极。

端电压是指电路两个端的电压。

对于一个电源，既有电动势，又有端电压。电动势存在于电源内部，而端电压则是电源加在外电路两端的电压。在电源中，电动势的方向与电压的方向是相反的。一般情况下，电源的端电压总是低于电源内部的电动势，只有当电源开路时，电源的端电压才与电源的电动势相等。

4.电阻(www.xing528.com)

电流通过导体时受到的阻碍作用叫导体的电阻。电阻用符号R表示。衡量电阻大小的单位是欧姆，简称欧，单位符号为Ω。如果在导体两端加上1V的电压，通过导体的电流是1A，那么这个导体的电阻就是1Ω。即

电阻的其他常用单位有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）：

1kΩ＝103Ω，1MΩ＝106Ω。

实验表明，对于同一导体，无论电压、电流如何变化，两者比值不变，电阻是跟导体本身有关的量。电阻定律告诉我们：在温度不变时，导体的电阻R与它的长度l（m）成正比，与它的横截面积S（m2）成反比，并与导体材料的性质有关。即

式中：ρ为电阻率，单位是欧米（Ω·m）。

电阻率的大小反映了各种材料导电性能的好坏。电阻率小，导电性能好。根据电阻率的不同，材料可分为超导体、导体、半导体、绝缘体。纯金属的电阻率很小，绝缘体的电阻率很大。银是最好的导体，但价格昂贵而很少采用，目前电气设备中常采用导电性能良好的铜、铝作导线。

汽车上常用的特殊电阻器为热敏电阻，它是一种电阻值随温度改变而变化的电子元件，分为正温度系数和负温度系数两种，多用于温度传感器上。

5.电功与电功率

电流经过负载时，负载将电能转换成其他形式的能量，称为电流做功，简称电功，用字母W表示。

电流做的功等于负载两端的电压U、流过负载的电流I和通电时间t的乘积，即

式中：W—电功，单位：焦耳，符号表示为J；

U—加在负载上的电压，单位：伏特，符号表示为V；

I—流过负载的电流，单位：安培，符号表示为A；

t—时间，单位：秒，符号表示为s。

电流做功的过程就是能量转换的过程。如有电流通过时，电灯会光，电动机会转动等。在实际应用中常以千瓦时（kW·h），也称“度”作为电功的单位。

1度＝1kW·h＝3.6×106J。

电功率表示电流在单位时间内所做的功，用P表示，单位为瓦（W）。

电功率的单位还有千瓦（kW），1kW＝1 000W＝103W。

式中：P—电功率，单位：瓦，符号表示为W；

W—电功，单位：焦耳，符号表示为J；

t—时间，单位：秒，符号表示为s。

当电流流过导体时，导体的温度会逐渐升高，电能转化为热能。这种由电能转化为热能的现象叫电流的热效应。

焦耳定律：电流通过导体时所产生的热量和电流的平方、导体本身的电阻值及电流通过的时间成正比。公式表示为：

Q＝I2Rt。

电流的热效应有时被人们利用，如电炉、电烙铁等电热设备就是利用电流的热效应这种性能来产生所需热量。但有时会对设备造成损坏，在如电机、变压器等电气设备中，电流通过绕组时所产生的热量是不利的，应采取方法进行冷却散热。