1.电流:电荷的定向移动形成电流,电流是带电粒子在外加电场作用下定向运动形成的。在金属导体中,电流是由导体中的自由电子作有规则的定向运动形成的;而在电解液和被电离后的气体的导电过程中,电流是由正负离子在电场力作用下沿着彼此相反方向运动所形成的。电流用符号 I 表示,单位为安培(A),系统中常用单位还有千安(kA)、毫安(mA)。电流分为直流电流(大小和方向不随时间变化)和交流电流(大小和方向随时间周期性变化),衡量电流大小的物理量叫作电流强度。它等于单位时间内通过导体某一横截面的电量。即I=Q/t,I-电流,A;Q-电量,c;t-时间,s。
若在1秒钟(s)内通过导体横截面的电量是l库仑(c),则通过导体的电流是l安培。
2.电压:电路中两点之间的电位差,电压是推动电荷定向移动形成电流的原因。在电场中,如果电场力使电荷移动一段距离,则电场力对电荷做了功。为了衡量电场力对电荷做功的能力,我们引入电压这一物理量,用字母U表示。电压的定义是:如果电场力把正电荷Q从a点移到b点所做的功为W。则电场中a点到b点的电压为
Uab=W/Q
由理论分析和实验都可以证明:电场力移动电荷所做的功与路径无关,而只与始末位置有关。所以电场中两点问的电压只与这两点的位置有关。
电压的单位是伏特,用字母v表示。我们规定:电场力把1库仑(c)的电量从a点移到b点,如果所做的功为1焦耳(J),那么a、b两点问的电压就是l伏特(V),简称伏。
电压是有方向的。电场力移动单位正电荷做功的方向为电压的实际方向。为了计算和研究问题方便,电压也和电流一样,人为选定一个正方向,并规定:当电压的实际方向与所选正方向一致时,则电压值为正;当电压的实际方向与所选正方向相反时,则电压值为负。
3.电动势:电场力总是使正电荷从高电位移向低电位的,要维持电路中的电流持续不断,就必须有一种非电场力将正电荷从低电位移到高电位,这个任务是由电源来完成的。
在电源内部,由于其他形式能量的作用,产生一种对电荷的作用力,叫作电源力。在电源内部,电源力把正电荷从低电位移到高电位所做的功叫电动势,用字母E表示;并规定:电动势的方向由低电位端到高电位端。电动势的单位与电压的单位相同,也是伏(V)。
当电路开路时,电源正负极间的电压等于电源的电动势,即
U=E
4.电阻:电阻是衡量电流在导体内流动时所受阻力大小的,用字母R表示。
电阻的单位是欧姆,用符号“Ω”表示。电阻较大的单位是千欧(kΩ)和兆欧(MΩ)。电阻大小与导体材质、长度、横截面积及温度相关,
5.电功率:电流在单位时间内所做的功,用符号 P 表示,单位为瓦特(W)。
欧姆定律:
1.一段电阻电路的欧姆定律
电路内如果加在电阻尺两端的电压u发生变化,电路中的电流,也跟着变化,而且这种变化是成正比的,即电压与电流的比值是一个常数。这个常数就是电阻,写成表达式即为:
R=U/I
2.全电路的欧姆定律
在一个闭合电路中,电流与电源的电动势成正比,与电路中的内电阻和外电阻之和成正比。这个规定称为“全电路欧姆定律”,即
I=E/(R+R0)。
式中 I——电流,A;
E——电源电动势,V;
R——负载电阻,Q;
R0——电源的内阻,Q。
1.基尔霍夫第一定律(KCL)
直流电流通过导体时,在相同时间内通过导体任意截面的电量是相等的。否则,将会在导体的某一段上造成电荷的堆积,引起电路中各点电位的改变,从而破坏了电路的稳定直流状态。因此,在一条无分支电路上,不论各段导体的粗细如何,电流总是处处相等的。这个定律称“电流连续性原理”。基尔霍夫第一定律又称为基尔霍夫电流定律。
2. 基尔霍夫第二定律(KVL)
从回路中任意一点出发,沿任方向绕行回路一周,回路中电动势的代数和恒等于回路中电阻上电压降的代数和,基尔霍夫第二定律又称为基尔霍夫电压定律。