電與電路-深度物理-科學(xué)圖書(shū)館

電路的作用是進(jìn)行電能與其它形式的能量之間的相互轉(zhuǎn)換。因此，用一些物理量來(lái)表示電路的狀態(tài)及各部分之間能量轉(zhuǎn)換的相互關(guān)系。

電流在實(shí)用上有兩個(gè)含義:第一，電流表示一種物理現(xiàn)象，即電荷有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)就形成電流。第二，本來(lái)，電流的大小用電流強(qiáng)度來(lái)表示，而電流強(qiáng)度是指在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體截面積的電荷量，其單位是安培(庫(kù)/秒)，簡(jiǎn)稱安，用大寫字母A表示。但電流強(qiáng)度平時(shí)人們多簡(jiǎn)稱電流。所以電流又代表一個(gè)物理量，這是電流的第二個(gè)含義。

電流的真實(shí)方向和正方向是兩個(gè)不同的概念，不能混淆。

習(xí)慣上總是把正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，作為電流的方向，這就是電流的實(shí)際方向或真實(shí)方向，它是客觀存在，不能任意選擇，在簡(jiǎn)單電路中，電流的實(shí)際方向能通過(guò)電源或電壓的極性很容易地確定下來(lái)。

但是，在復(fù)雜直流電路中，某一段電路里的電流真實(shí)方向很難預(yù)先確定，在交流電路中，電流的大小和方向都是隨時(shí)間變化的。這時(shí)，為了分析和計(jì)算電路的需要，引入了電流參考方向的概念，參考方向又叫假定正方向，簡(jiǎn)稱正方向。

所謂正方向，就是在一段電路里，在電流兩種可能的真實(shí)方向中，任意選擇一個(gè)作為參考方向(即假定正方向)。當(dāng)實(shí)際的電流方向與假定的正方向相同時(shí)，電流是正值;當(dāng)實(shí)際的電流方向與假定正方向相反時(shí)，電流就是負(fù)值。

換一個(gè)角度看，對(duì)于同一電路，可以因選取的正方向不同而有不同的表示，它可能是正值或者是負(fù)值。要特別指出的是，電路中電流的正方向一經(jīng)確定，在整個(gè)分析與計(jì)算的過(guò)程中必須以此為準(zhǔn)，不允許再更改。

從數(shù)值上看，AB兩點(diǎn)之間的電壓是電場(chǎng)力把單位正電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)所做的功;而電場(chǎng)中某點(diǎn)的電位等于電場(chǎng)力將單位正電荷自該點(diǎn)移動(dòng)到參考點(diǎn)所做的功。比較電壓和電位的概念可以看出，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電位就是該點(diǎn)到參考點(diǎn)之間的電壓，電位是電壓的一個(gè)特殊形式。對(duì)于電位來(lái)說(shuō)，參考點(diǎn)是至關(guān)重要的。在同一電路中，當(dāng)選定不同的參考點(diǎn)，同一點(diǎn)的電位數(shù)值是不同的。

原則上說(shuō)，參考點(diǎn)可以任意選定。在電工領(lǐng)域，通常選電路里的接地點(diǎn)為參考點(diǎn)，在電子電路里，常取機(jī)殼為參考點(diǎn)。

在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，僅知道兩點(diǎn)間的電壓往往不夠，還要求知道這兩點(diǎn)中哪一點(diǎn)電位高，哪一點(diǎn)電位低。例如，對(duì)于半導(dǎo)體二極管來(lái)說(shuō)，還有其陽(yáng)極電位高于陰極電位時(shí)才導(dǎo)通;對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，繞組兩端的電位高低不同，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向可能是不同的。由于實(shí)際使用的需要，要求我們引入電壓的極性，即方向問(wèn)題。

電路中因其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能所引起的電位差，叫做電動(dòng)勢(shì)。用字母E表示，單位是伏特。在電路中，電動(dòng)勢(shì)常用符號(hào)δ表示。

在物理學(xué)中，用電功率表示消耗電能的快慢.電功率用P表示，它的單位是瓦特，簡(jiǎn)稱瓦，符號(hào)是W.電流在單位時(shí)間內(nèi)做的功叫做電功率 以燈泡為例，電功率越大，燈泡越亮。燈泡的亮暗由實(shí)際電功率決定，不用所通過(guò)的電流、電壓、電能、電阻決定!

在電路中:如果指定流過(guò)元件的電流參考方向是從標(biāo)以電壓的正極性的一端指向負(fù)極性的一端，即兩者的參

(Ohm's Law):在同一電路中，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻阻值成反比，基本公式是I=U/R(電流=電壓/電阻)

諾頓定理:任何由電壓源與電阻構(gòu)成的兩端網(wǎng)絡(luò), 總可以等效為一個(gè)理想電流源與一個(gè)電阻的并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

戴維寧定理:任何由電壓源與電阻構(gòu)成的兩端網(wǎng)絡(luò), 總可以等效為一個(gè)理想電壓源與一個(gè)電阻的串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

分析包含非線性器件的電路，則需要一些更復(fù)雜的定律。實(shí)際電路設(shè)計(jì)中，電路分析更多的通過(guò)計(jì)算機(jī)分析模擬來(lái)完成。

它是線性元件的一個(gè)重要定理。在線性電阻中，某處電壓或電流都是電路中各個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)，在該處分別產(chǎn)生的電壓或電流的疊加。

對(duì)于一個(gè)具有n個(gè)結(jié)點(diǎn)和b條支路的電路，假設(shè)各條支路電流和支路電壓取關(guān)聯(lián)參考方向，并令(i1,i2,···,ib)、(u1,u2,···,ub)分別為b條支路的電流和電壓，則對(duì)于任何時(shí)間t，有i1*u1+i2*u2+···+ib*ub=0。

在對(duì)偶電路中，某些元素之間的關(guān)系(或方程)可以通過(guò)對(duì)偶元素的互換而相互轉(zhuǎn)換。對(duì)偶的內(nèi)容包括:電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電路變量、電路元件、一些電路的公式(或方程)甚至定理。

所有的電路在工作時(shí)，每一個(gè)元件或線路都會(huì)有能量的工作運(yùn)用，即電能運(yùn)用，而所有電路里的電能工作運(yùn)用即稱為電路功率。

電路或電路元件的功率定義為:【功率=電壓*電流(P=I*V)】。

自然界里能量不會(huì)消滅，固有一定律【能量不滅定律】。

電路總功率=電路功率+各電路元件功率。例如:【電源(I*V)=電路(I*V)+ 各元件(I*V)】

在電路中的能量有時(shí)會(huì)變?yōu)闊崮芑蜉椛淠堋绕渌芰康娇諝庵?，這就是電路或電路元件會(huì)發(fā)熱的原因，不會(huì)全部形成電能于電路中，根據(jù)【總能量=電能+熱能+輻射能+其他能量】。