- 电路的基本概念
- 电路和电路图
1.1.1电路是为了某种需要,将电气设备和电子元器件按照一定方式连接起来的电流通路。
1.1.2电路图是为了研究和工程的实际需要,用国家标准化符合绘制的、表示电路设备装置组成和连接关系的简图。
1.1.3电路一般都是由电源、负载、控制设备和连接导线四个基本部分组成的,如图1 所示。
1.2电路的基本物理量
1.2.1 电荷、电场和电场强度
带电的基本粒子称为电荷,失去电子带正电的粒子叫正电荷,失去电子带负电的粒子叫负电荷。电荷的多少用电量或电荷量来表示;电量的 符号是Q,单位C(库仑)。 电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。电场对放入其中的电荷有作用力,这种力称为电场力。电场的强弱用电场强度表 示,符号为E,单位V/m。
1.2.2电流和电流密度
电流是电路中既有大小又有方向的物理量。电荷在导体中的定向移动形成电流。电流方向规定为正电荷移动的方向,与电子移动的方向相 反。 直流电是指方向不随时间做周期性变化,但大小可能不固定的电流。交流电是指大小和方向时间做周期性变化的电流。
1.2.3电位、电压和电动势
电位,也称电势,是衡量电荷在电路中某点所具有能量的物理量,单位是V,伏特。 导体两端的电位差,即电压。电压是衡量电场做功本领大小的物理量。 电动势是指衡量电源内部的正电荷从电源的负极推动到正极、将非电能转换成电能本领大小的物理量,符号为E,单位是V,伏特。电动势在 电路中既有大小也有方向,方向规定为从低电位点指向高电位点,即从电源的负极指向正极。
1.2.4 电阻
电阻是电流遇到的阻力,用符号R或者r表示。导体的电阻与其材料的电阻率和长度成正比,而与其横截面积成反比。电阻率是单位长度、单 位截面积导体的电阻,不同材料导体的电阻率不尽相同。20℃时导体的电阻计算公式为:
R为导体电阻,单位Ω,欧姆,L为导体的长度,单位为m;S为导体的截面积,单位是mm2,ρ为导体的电阻率,单位Ω•mm2/m。 电阻是导体的自身的特性,与导体的材料、温度、光度等有关系。绝大多数的金属材料温度升高时,电阻将增大。
1.2.5瞬时值和最大值
在交流电路中,交流电在每一瞬间时的电动势、电压和电流的数值叫做电动势、电压和电流的瞬时值,分别用符号e、u和i表示。 瞬时值中最大的数值,叫做交流电的最大值,用符号Em、Im、Um表示。瞬时值和最大值的关系表示:
1.2.6周期、频率和角频率
交流电每交变一次(或一周)所需的时间叫做周期,用符号T表示,单位为s(秒)。 每秒内交流电交变的周期数或者次数叫做频率,用符号f表示,单位为Hz(赫兹)。 周期和频率为倒数关系,即