电流和电压

电流

什么是电流

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电荷的流动。

学术定义指的是单位时间内通过导线某一截面的电荷量。

电流的形成原理

铜原子有29个电子,最外层有一个可以自由移动的电子。但它没有形成同意的方向,没有电流。

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当在铜线上作用一个1.5v的电池,铜的两端就会形成1.5v的电压差,迫使原子朝一个方向移动,从而形成电流。
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当然,直接连会短路,必须加一个负载。
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参考视频

微信视频号搜:你了解什么是电流?什么是电压吗?

电流的公式

直流电中,电流的公式(欧姆定律)

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I 是电流,单位是安培(A);
V 是电压,单位是伏特(V);
R 是电阻,单位是欧姆(Ω)。

电压越大、电流越大。

欧姆定律主要适用于线性电阻元件。对于非线性元件(如二极管、晶体管等),电流与电压之间的关系可能不是简单的线性关系,此时可能需要使用更复杂的模型或方程来描述它们的行为。

功率与电压、电流的关系公式(用于求解电流):

公式:
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含义:在纯电阻电路中,电流等于功率除以电压。这个公式在已知电路中的功率和电压时,可以用来计算电流。但需要注意的是,在非纯电阻电路中(如包含电动机、电感或电容的电路),这个公式可能不适用,因为功率的一部分可能转化为其他形式的能量(如机械能、热能或磁场能)。
单位:功率P的单位是瓦特(W),其他单位与上述相同。

电荷量与时间的关系公式(在特定情况下用于计算平均电流):

公式:

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含义:电流等于通过导体横截面的电荷量除以时间。这个公式在已知一段时间内通过导体横截面的电荷量时,可以用来计算平均电流。

单位:电荷量Q的单位是库仑(C),时间t的单位是秒(s),电流I的单位是安培(A)。

需要注意的是,电流是电路中电荷的流动速率,它的大小和方向取决于电路中的电压、电阻以及电源的性质。在实际应用中,应根据具体电路情况和已知条件选择合适的公式进行计算。同时,还需要注意电路中的元件是否为纯电阻元件,以及是否存在其他形式的能量转换,这些因素都可能影响电流的计算结果。

功率与电压、电流的关系公式(用于求解电流):

电流的方向

电流不但有大小,而且有方向。规定正电荷运动的方向为电流的实际方向
对于简单的电路,不难根据物理知识判断正电荷运动的方向,从而确定电流的实际方向。对于复杂的电路,引入了参考方向这个概念,所谓参考方向就是预先假设的电流方向。参考方向可能与电流实际方向相同,也可能与电流实际方向相反。

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电压

什么是电压

电要在电线中流动,需要一个势差,也就是电压,电压是形成电流的原因。

更形象的说,电流相当于水流,而电压相当于高度差,电压大,电流就大。没有高度,水还在,只是不流,电也是这样。

电压的公式

电压的公式主要有以下几种形式,它们分别适用于不同的电路和情况:

欧姆定律公式:

公式:U=IR
含义:电压等于电流与电阻的乘积。这是电路中电压、电流和电阻之间最基本的关系式。
单位:电压U的单位是伏特(V),电流I的单位是安培(A),电阻R的单位是欧姆(Ω)。

功率与电压、电流的关系公式:

公式:
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含义:电压等于功率除以电流。这个公式在已知电路中的功率和电流时,可以用来计算电压。

单位:功率P的单位是瓦特(W),其他单位与上述相同。

电阻率、电流、长度与截面积的关系公式(适用于特定情况,如导线电阻的计算):

公式:

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含义:电压等于电流、电阻率、导线长度与导线截面积之比的乘积。这个公式在需要考虑导线电阻对电压影响的情况下使用。

单位:电阻率ρ的单位是欧姆·米(Ω·m),其他单位与上述相同。
需要注意的是,电压是电路中电势差的物理量,它表示电场力将单位正电荷从电路中的一点移动到另一点时所做的功。在电路中,电压是推动电流流动的动力源。

以上公式均基于电路的基本定律和原理推导得出,具有广泛的应用价值。在实际应用中,应根据具体电路情况和已知条件选择合适的公式进行计算。

电压的方向

电压有直流电压和交流电压之分,直流电压是电压的大小及方向都不随时间变化的,用大写字母“U”表示;交流电压的大小及方向是随时间变化的,称为变动电压,交流电压用小写字母“u”或“u(t)”表示。

任何用电器、电件在通过电流时,其两端均存在电压,电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。正极性(+)表示高电位,负极性(—)表示低电位。

电流是由电压产生的,因此有电流必须要有电压。相反,有电压不一定有电流,例如一节电池放置在地上,电池的正负极存在电压,但却没有电流。

参考文章

【知识图谱2】电流与电压

短路的原理

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串联时的电阻计算

待更新

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