1.2 电路分析的变量_电路分析基础（第5版）-QQ阅读幻言女生网

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1.2　电路分析的变量

电流、电压、电荷、磁链、功率和能量是描述电路工作状态和元件工作特性的6个变量，它们通常都是时间的函数，其中，分析电路最常用的物理量是电流、电压和功率。

1.2.1　电流及其参考方向

电子和质子都是带电的粒子，电子带负电荷，质子带正电荷。所带电荷的多少就是电荷量，单位时间内通过导体横截面的电荷量定义为电流强度，简称电流，用i（t）表示，即

式中，q表示电荷量，t表示时间。在国际单位制（SI）中，电流的单位为安培（简称安，符号为A）；电荷的单位是库仑（简称库，符号为C）；时间的单位为秒（符号为s）。在通信和计算机技术中，常用毫安（mA）、微安（μA）作为电流的单位。它们的关系是

习惯上把正电荷运动方向规定为电流的方向。如果电流的大小和方向都不随时间改变，则这种电流称为恒定电流，简称直流电流，习惯上用大写字母I表示。

在实际问题中，电流的真实方向往往难以在电路图中标出，如交流电路中电流的真实方向在不断变化。即使在直流电路中，在求解较复杂电路时，也往往难以事先判断电流的真实方向。为解决这一困难，引入参考方向的概念。

图1-2　电流的参考方向

指定参考方向的用意在于把电流看成代数量。图1-2所示为连接a、b两个端子间的二端元件，流经它的电流i的参考方向用箭头表示。电流的参考方向可以任意选定，并不一定是电流的真实方向，但一经选定，就不再改变。在选定的电流参考方向下，如果经过计算电流为正值，就表示参考方向与电流的真实方向一致；如果电流为负值，就表示参考方向与电流的真实方向相反。

电流的参考方向也可以用字符i的双下标表示，对于图1-2来说，i_ab表示电流参考方向由a指向b。

需要指出，只有数值而无参考方向的电流是没有意义的。在求解电路时，必须首先选定电流的参考方向。电路图中用箭头所标的电流方向都是电流的参考方向。

1.2.2　电压及其参考方向

电路中，单位正电荷由a点移到b点所做的功称为a、b两点间的电压，也称为电位差或电压降，用u（t）表示，即

式中，w表示能量，在国际单位制（SI）中，电压的单位为伏特（简称伏，符号为V）；能量的单位是焦耳（简称焦，符号为J）。在通信和计算机技术中，常用毫伏（mV）、微伏（μV）作为电流的单位。它们的关系是

由定义可以看出，电压是描述a、b两点之间物理关系的电路量。如果规定某点为参考点（参考点的电位设定为0，在电路图中通常用⊥表示），则可以定义出关于一个点的电路量：电位。如果a点的电位定义为从a点到参考点（p）的电压，即

根据中学物理的常识可知，两点之间的电位差等于两点之间的电压，即

需要指出，电路中的参考点可以任意选择，但参考点一经选定，在整个电路的分析计算中不得更改，各点的电位值也相应的唯一确定。当选择不同的电位参考点时，电路中各点的电位值将改变，但任意两点间的电压不变。

习惯上把电位降落的方向规定为电压的方向，电压的高电位端标出“+”极，低电位端标出“-”极。如果电压的大小和方向都不随时间改变，则这种电压称为恒定电压，简称直流电压，习惯上用大写字母U表示。

如同需要为电流选定参考方向一样，也需要为电压选定参考极性。指定参考极性的用意在于把电压看成代数量。电压的参考极性同样是任意选定的，并不一定是电压的真实极性，但一经选定，就不再改变。图1-3所示为连接a、b两个端子间的二端元件，用“+”表示参考极性的高电位，用“-”表示参考极性的低电位。在选定的电压参考极性下，如果经过计算电压为正值，就表示参考极性与电压的真实极性一致；如果电压为负值，就表示参考极性与电压的真实极性相反。