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第一篇 电气工程基础篇 第一篇 电气工程基础篇 · 0 · 第一章 电气工程基础理论 第一节 电路及其基本定律 一、电路的内涵 （一）电路的物理量 ! 电流 当我们合上电源开关的时候，电灯就会发光，电炉就会发热，电动机就会转动，这是因为在电 路中有电流通过的缘故。电流虽然用肉眼看不见，但是可以通过它的各种表现而被人们所觉察。 那么什么叫做电流呢？电流是电荷（带电粒子）有规则的定向运动而形成的。如图 ! # ! 所示，若将电源 开关闭合，灯泡就会发光，从灯泡闪光的一瞬间开始，就发生了电荷向一定方向的移动。 图 ! # ! 简单电路 （!）电流的大小和单位：表征电流强弱的物理量叫做电流强度，简称电流，用字母“ !”或“ ”表示。 电流在数值上等于单位时间内通过某一导体横截面的电荷量，即 $ % ’ %( 如果电流不随时间而变化，即 % ’ %( $ 常数，则这种电流称为恒定电流，简称直流，常用大写字母 ! 表示。 即 ! $ # $ % 式中 # 是在时间 % 内通过导体横截面 的电荷量。 在国际单位制（)*）中，电流的单位名称是安培，简称安，用符号 + 表示。并规定每秒钟通过导线截面的 电量为 ! 库时的电流为 ! 安。电流的单位也可用千安（,+）、毫安（-+）、微安（!+）或纳安（.+）表示，它们之间 的换算关系是： !,+ $ !///+ !-+ $ !/ # 0 + · / · 新编电气工程师手册 !! # !$ % ’ !( # !$ % ! （)）电流的方向：实际上，导体中的电流是由负电荷在导体中流动形成的，而我们习惯上规定正电荷运动 的方向或负电荷运动的相反方向作为电流的方向（实际方向）。 电流的实际方向是一定的，但在实际电路中，电流的实际方向，往往难以确定。为此，在分析与计算电路 时，常可任意选定某一方向作为电流的正方向或称为参考方向。所选电流的正方向并不一定与电流的实际方 向一致。当电流的实际方向与其正方向一致时，则电流为正值（图 ! % )*）；反之，电流为负值（图 ! % )+）。因此， 在正方向选定之后，电流之值才有正负之分，显然，在未标定正方向的情况下，电流的正或负是毫无意义的。 图 ! % ) 电流的方向 综上所述，导体中的电流不仅具有大小，而且具有方向性。 大小和方向都不随时间而变化的电流为恒定直流，简称直流，如图 ! % * 所示。 方向始终不变，大小随时间而变化的电流称为脉动直流电流，如图 ! % + 所示。 大小和方向均随时间变化的电流称为交流电流，通常其大小和方向 随时间作周期性变化，且平均值为零的交流电，简称交流。 工业上普遍应用的交流电流是按正弦函数规律变化的，称为正弦交 流电流，如图 ! % , 所示。图 ! % - 所表示的电流，是非正弦交流电流。 ) . 电压（电位差）与电位 电路中负载与电源接通后就会有电流通 过。电灯发光，是因为电源正负极之间存在电压。电压是电场中两点间 的电位差，是变量电场力做功本领的物理量，是产生电流的能力，如图 ! % / 所示，在导体内部，单位正电荷自 * 点移动到 + 点，电场力所作的功 定义为 *、+ 两点间的电压。用 !*+表示。即 *+ !*+ # # 式中 *+———电场力所做的功，单位为焦（0）； #———被移动正电荷的电量，单位为库（1）。 电压有时也叫电位差。电位是电场中某点与零电位之间的电位差， 其数值与零电位点的选择有关。供电线路中，通常选择大地的电位为零 电位；但在电路中通常以电源的负极作为参考点（零电位）。 若!*、!+ 分别表示 * 点、+ 点电位（且 * 点电位高于 + 点电位），若用 电位来表示 *、+ 两点间的电压，则 !*+ #!* %!+ 在电路中，习惯上将正电荷受电场力方向即电位降方向，定为电压 方向。当正电荷顺电场方向由 * 点移向 + 点，电场力作正功，!*+ 2 $，即 * 点电位高于 + 点电位，反之相反。  图 ! % 电流的种类 电流总是从高电位向低电位流动，就像水从高处流向低处一样，电位差愈大即电压愈高，产生的电流就 愈大。 第一篇 电气工程基础篇 · / · 电压通常用 ! 表示，在国际单位制中，电压的基本单位名称是伏特，简称 伏，用字母 表示。电压的单位也可用千伏（’）、毫伏（(）和微伏（!）表示，它 们之间的换算关系是： !’ ) !*** !( ) !* + !! ) !* + ( + , 电动势 在电路中，电源是维持流过持续的电流，设法不断地向电路补 充能量的装置。电源的正、负极之间存在电位差，这是因为电源产生电源力克服  图 ! # $、% 两点间的电压 电场力所做功的缘故。不同的电源产生电源力的方向不同。例如：蓄电瓶靠内部的电极与电