汽车电工电子技术：电路基本物理量

1.电 流

电流是一种物理现象，是带电粒子有规则的定向运动形成的，通常将正电荷移动的方向规定为电流正方向。电流的大小用电流强度来衡量，其数值等于单位时间内通过导体某一横截面的电荷量。根据定义

式中　i——电流，其单位为安培（A）；

　　　dq——通过导体截面的电荷量，电荷量的单位为库伦（C）；

　　　dt——时间（s）。

式（1-1）表明，在一般情况下，电流是随时间变化的。如果电流不随时间而变化，即dp/dt=常数，则这种电流就称为恒定电流（简称直流）。直流时，不随时间变化的物理量用大写字母表示，式（1-1）可写成

电流的方向一定是客观存在的，但在电路分析中，一些较为复杂的电路有可能出现某段电流的实际方向难以判断的情况，甚至有时电流的实际方向还在随时间不断改变，于是要在电路中标出电流的实际方向较为困难。为了解决这一问题，在电路分析时，常采用电流的“参考方向”这一概念。电流的参考方向可以任意选定，在电路图中用箭头表示（当然，所选的参考方向不一定就是电流的实际方向）。当参考方向与电流的实际方向一致时，电流为正值（i＞0），当参考方向与电流的实际方向相反时，电流为负值（i＜0）。这样，在选定的参考方向下，根据电流的正负，就可以确定电流的实际方向。在分析电路时，先假定电流的参考方向，并以此去分析计算，最后用求得答案的正负值来确定电流的实际方向。

2.电 压

单位正电荷在电场力作用下，由a 点运动到b 点电场力所做的功，称为电路中a 到b 间的电压，即

式中　uab——a 点到b 点间的电压，电压的单位为伏（V）；

　　　dWab——dq 的电荷从a 点到b 点所做的功，功的单位为焦（J）。

在直流时，式（1-3）可写成

电压的单位是伏特，简称伏，用符号V 表示，常用的还有千伏（kV）、毫伏（mV）等。在分析电路时，若电压的方向不能确定，也可以先假定一个方向作为电压的参考方向，用带箭头的实线表示。当电压的参考方向与实际方向一致时，电压为正（u＞0）；相反时，电压为负（u＜0）。

3.电 位

在电路中任选一点为参考点，电路中某点到参考点的电压值就称为该点的电位。电位的单位为伏（V）。电路参考点本身的电位 V0=0。参考点又称为零电位点。根据定义，电位实际上就是电压，即

可见，电位也可为正值或负值，某点的电位高于参考点，则为正值，反之为负值。任选参考点，则a、b 两点的电位分别为Va=Ua0、Vb=Ub0。按照做功的定义，电场力把单位正电荷从a 点移到b 点所做的功，等于把单位正电荷从a 点移到b 点，再移到b 点所做的功的和，即(https://www.xing528.com)

式（1-6）表明，电路中a、b 两点间的电压等于a、b 两点的电位差，因而电压又称为电位差。

须注意的是同一点的电位值是随着参考点的不同而变化的，而任意两点间的电压却与参考点的选取无关。

【例1】 电路如图1-3 所示：当Va=3 V，Vb=2 V 时，求 u1、u2。

图1-3　例1 的图

4.电动势

电动势是衡量电源将非电能转化为电能本领的物理量。电动势的定义为：在电源内部，电源力把单位正电荷从电源负极移到电源正极所做的功，用字母E 表示。

如果电源力把电荷量为q 的电荷从电源负极经电源内部移到电源正极所做的功为W，则电动势可表示为

电源内部电源力的方向由负极指向正极，因此电源电动势的方向规定为由电源负极经电源内部指向电源正极。电动势的单位是伏特，简称伏（V）。

5.电能和电功率

电流在电路中流通时，将电源的电能传给用电设备，负载将吸收的电能转换成其他形式的能量，即电流做了功，消耗了电能。负载在工作时间消耗的电能（也称为电功）用W 表示。电能的国际单位是焦耳，简称焦，符号为J。

电功率是指单位时间内，某段电路传送或转换的电能，用P 表示。电功率的国际单位是瓦特，简称瓦，符号为W。

在实际运用中，常用的功率单位有千瓦（kW），电能单位有千瓦时（kW·h），1 千瓦时即为平时所说的1 度电。

6.电气设备的额定值

电气设备在给定的工作条件下，正常运行时所规定的最大允许值称为额定值。实际工作时，如果超过额定值，会使电气设备使用寿命缩短或造成损坏；如果小于额定值，则会使电气设备的利用率降低，甚至不能正常工作。电气设备的额定值包括额定电压、额定电流、额定功率，分别用UN、IN、PN表示。