基础知识课 第二课:电的基础知识

电流、电压、电阻、电功率、电功基本知识

电流【I】

  • 概念:电流 指的是电荷的定向移动

可以把它想象成水管中的水流: 水分子 相当于 电荷(通常是电子)。 水压差 相当于 电压,是推动水流动的原因。 水流的强弱 相当于 电流强度。

  • 官方定义:单位时间内通过导体某一横截面的电荷量

  • 公式: I = Q / t

    • I:电流,单位是安培,简称安

    • Q:电荷量,单位是库仑

    • t: 时间,单位秒

  • 规定方向:在物理学中,我们规定正电荷移动的方向为电流的方向

  • 实际方向:在金属导体中,实际移动的是带负电的电子,电子从电源的负极流向正极

  • 所以,在外部电路中,电流的方向(正电荷方向)与电子移动的方向相反,是从电源的正极流向负极。

根据方向是否变化,电流分为两大类:

特性 直流电 交流电
方向 不变 周期性变化
图形表示 一条直线 正弦波形
常见来源 电池、手机充电器 家庭插座、发电厂
缩写 DC AC
应用举例 手电筒、电动车、电脑主板 家用电器、工厂电机、城市供电
  • 核心定律:欧姆定律 它描述了电压、电流和电阻三者之间的关系

  • 公式: I = U / R

    • I:电流

    • U:导体两端的电压

    • R:导体的电阻

  • 在电阻不变的情况下,电压越高,电流就越大(正比关系)

  • 在电压不变的情况下,电阻越大,电流就越小(反比关系)

  • 电流效应

    • 热效应:电流通过导体会发热

    • 磁效应:电流周围存在磁场

    • 化学效应:电流通过电解液时,会引起化学反应

电压【U】

  • 概念:电压,也称作电势差或电位差。它是形成电流的原因

  • 电势差(电压):同理,电荷会从电势高的地方流向电势低的地方。这个电势的差值就是电压,是电荷定向移动(形成电流)的原因

  • 公式:U=W/Q

    • U:电压,单位伏特,简称伏

    • W:电功(电能),单位焦耳

    • Q: 电荷量,单位昆仑

  • 简单来说:电压就是电的"压力",它推动了电荷的流动

千伏 kv: 1kv=1000v

毫伏 mv: 1v=1000mV

  • 常用电压值:

    • 一节电池:1.5V

    • 汽车蓄电池:12V

    • 家庭电路:220V

    • 人体安全电压:不高于36V

    • 高压输电线路:110KV,220kv 甚至更高

  • 欧姆定律

    • 公式:U=IR 或 I=U/R
  • 电路中的电压规律:串联&并联

    • 串联电路

      • 总电压等于各用电器两端电压之和

      • 公式:U总=U1+U2+U3+.......

    • 并联电路

      • 各个支路电压相等且等于电源电压

      • 公式:U总=U1=U2=U3.......

电阻【R】

  • 概念:电阻,顾名思义,就是导体对电流的阻碍作用

  • 串联增加电阻降低电压,防止设备被烧坏

  • 电阻的测量单位是欧姆Ω

  • 阻抗:阻碍电流的大小 ,越粗阻抗学校 越细阻抗越大

  • 导体的电阻通常用字母R 表示,单位是欧姆(ohm),简称欧,符号是Ω。

  • 比较大的单位有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ),它们的换

  • 算关系是 1 kΩ = 1 000 Ω , 1 MΩ = 1 000 000 Ω

  • 电阻:我们经常要用到具有一定电阻值的元件------电阻器,也叫做定值电阻,简称电阻

  • 同样长度材料下,横截面积越大,阻抗越小 电流越大 反之 横截面积越小,阻抗越大 电流越小,长度越长,阻抗越大,反之越短,阻抗越小。

  • 影响电阻大小的因素

      1. 材料(最主要原因):不同材料的导电能力天差地别
      1. 长度::材料和横截面积相同的情况下,导体越长,电阻越大
      1. 横截面积::在材料和长度相同的情况下,导体越粗(横截面积越大),电阻越小
      1. 温度 ::对于大多数金属导体,温度越高,电阻越大;;对于少数材料如玻璃、碳,温度越高,电阻越小
  • 总结:R = ρ * L / S

    • R:电阻

    • ρ::材料的电阻率【由材料本身和温度决定】

    • L:导体长度

    • S:导体横截面面积

  • 欧姆定律

    • 公式:I=U/R U=IR R=U/I

    • 在电压U不变的情况下,电阻R越大,电流I就越小【反比关系】

  • 作用:

    • 限流:控制电路中的电流大小,保护发光二极管等元件不被过大电流烧坏

    • 分压:在串联电路中,电阻可以按比例分配电压,为其他元件提供所需的工作电压

    • 发热:利用电流的热效应。如电热毯、电烤箱、白炽灯

电功率和电功

  • 电功,指的是电流所做的功

  • 计算公式:W=UIt

    • W=电功 ,单位焦耳 J

    • U=电压,单位伏特 V

    • I=电流,单位安倍 A

    • t=时间,单位秒

  • 推导公式

    • 根据U=IR 和 I=U/R 可推导出

    • W=I²Rt 【常用串联电路,电流相等】

    • W=(U²/R)*t 【常用并联电路,电压相等】

  • 常用单位

    • 焦耳:国际单位,较小。1 焦耳 = 1 伏·安·秒

    • 千瓦时:1 千瓦时 = 1 kW * h = 1000 W * 3600 s = 3,600,000 焦耳

  • 电功率,电功率 表示电流做功的快慢,即单位时间内电流所做的功

  • 基本公式:P=W/t

    • P: 电功率,单位瓦特

    • W:电功,单位焦耳

    • t:时间,单位秒

  • 常用计算公式:

    • P=UI P=I²R P=U²/R
  • 瓦特:主单位。

    1 瓦特 = 1 焦耳/秒 = 1 伏·安

电流、电压、电阻关系

  • 欧姆定律
  • 电压=电流×电阻 U=IR

  • 电阻=电压÷电流 R=U/I

  • 电流=电压÷电阻 I=U/R

  • 电压=U 电流=I 电阻=R 电功=W 功率=P 时间=t Q=热量

  • U=IR R=U/I I=U/R

  • W=UIt P=W/t=UI

  • 1KW*h=1(J) *3.6*10^6 表示1J=1/(3.6*10^6) 有多少J能量乘以多少就表示千瓦时

  • Q=I²Rt =W

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