电路

1.1 电路
电路理论和电磁理论是电气工程两大理论,电气工程的所有分之学科都是在此基础上发展而来的,如电源,电机,控制系统,电子学,通讯以及电子仪器等许多分支。电路是一种很好的研究能量系统的模型。

在电气工程中我们经常要研究一个点到另一个点的通信和能量传输,而实现这种功能需要将若干电气元件组合起来,这种由电气元件相互连接而成的整体称为电路(electric circuit)。电路中每个组成的部分称为元件(element)
电路是由电气原件相互连接而成的整体


1.2 计量单位制

量的名称 单位名称 单位符号
长度 m
热力学温度 开(尔文) K
电流 安(培) A
电荷量 库(仑) C
发光强度 坎(德拉) cd
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1.3 电荷与电流
电荷的概念是解释各种电现象的基础,而且电路中最基本的物理量就是电荷(electric charge)
电荷是构成物质的原子的一种电气特性,单位是库仑(C)
所有物质都由原子构成,每个原子由质子,电子和中子构成,电子所带电荷e是负的,其电荷量为1.602*10⁻¹⁹C,而质子所带的则是电荷量与电子相同的正电荷。原子中数量相等的质子和中子使其呈现中性状态。

电荷:1,对于电荷而言库仑是相当大的单位1C的电荷量包含了1/(1.60210⁻¹⁹)=6.2410¹⁸个电子。因此实际常用电荷量通常是pC,nC或μC量级。
2,实际产生的电荷量只能是电子电荷量e=-1.602*10⁻¹⁹ C的整数倍。
3,电荷守恒定律(law of conservation of charge)表明电荷既不能被创造也不能被消灭,只能转移,因此一个系统中电荷量的代数和是不变的。
电荷的特征是其移动性,即电荷可以从一个位置运动到另一个位置,从而转换为另一种能量形式。
电流:当一根导线(由若干原子组成)连接到电池(电动势源)两端时,就会破势电荷运动,正电荷向一个方向移动动而负电荷向相反方向移动,这种电荷的运动就产生了电流。习惯上将正电荷的运动方向做为电流流动的方向。即与负电荷的流动方向相反。虽然现在知道金属导体中的电流是由带负电荷的电子产生,但任然沿用大家普遍接受的惯例,即认为电流是正电荷流。

直流电流(direct current dc):如果电流不随时间变化,而是保持恒定,则称为直流电流。直流电流指不随时间变化的恒定电流。采用符号 I 表示恒定电流。
交流电流(alternating current ac):随时间变化的电流则用符号 i 表示,时变电流的常见形式是正弦电流或称交流电流。交流电流是指时间按正弦规律变化的电流


电压

要使导体内电子向某个方向运动,需要功或者能量的转换,而这种转换需要外电动势(external elecrromotive force.emf)的推动,典型的电动势如电池,电动势又称为电压(voltage)或电位差(potential difference)
电压(电位差)是指移动单位电荷通过某个元件所需的能量,单位是伏特。