【原】电工入门 | 电路、电路模型和电路的基本物理量

《电工基础》这门课虽然是基础，但是它内容繁多且复杂，很容易让人无从下手或者是学了也是一知半解。

其实我也是这么认为的，但是随着一步一步地学习，反复琢磨之后，个人认为《电工基础》其实也不难，为了大家能更好地掌握这门知识，让小杨老师来带领大家进入《电工基础》吧！

本文为自《电工基础》的第一张章的第1-3课时分享

“电路、电路模型和电路的基本物理量”这部分的内容其实很简单，在视频课程中曹老师分为3个课时详细地给我们讲述了什么是电路，电路模型包括什么，怎样去使用和判断电路模型等，其实简单来讲就是，电路它究竟是个啥玩意？

首先，让我们来看看下图1-1，这其实就是一个简单的电路图。图中我们可以看到有电压源US（电源）、开关S、外电阻R（负载）、内电阻RS。接下来让我们一起分析该图。

图1-1

首先，在图1-1中，如果我们把开关S合上，就会有电流I在回路中流过，就构成电流的通路，这就是电路。上图中的电路由导线、开关、电压源元件和电阻元件按一定连接方式所组成。

可以把电路比作日常生活中的家庭用水，如下图1-2，当打开水龙头，水管中就会有水流，当关闭水龙头，水流停止；同样，在电路中，把开关打开时，电路中自然也就不会有电流流过。

图1-2

在这里，我跟大家简单捋一捋电路中的一些基本概念，以便接下来的学习！

1、电压U：单位：V(伏）、mV(毫伏)、kV(千伏)

图1-3

如图1-3电场力把单位正电荷从A点移到B点所作的功，称为A点到B点间的电压，在电路图中沿回路从+→－为其正方向，即从高电位指向低电位。

2、电流（电流强度）I ：单位：A(安)、mA(毫安)、kA(千安)

图1-4

如图1-4：指单位时间内通过某一导体截面的电荷量，规定正电荷的移动方向为正方向。

3、电位V：单位：V(伏)、mV(毫伏)、kV(千伏)

图1-5

在电路中任选一参考点作为零电位点，其他点到参考点的电压就是该点的电位，如上图1-5的B点电位VB。

另外，可以把电位理解为水位，如下图1-6所示。在这里就可以提到一点，在电路中电流是从高电位指向低电位的，就如图水流从高水位流向低水位一样。

图1-6

4、电位差：顾名思义就是两点间的电位之差，如图1-5的B点到A点的电位差UBA=VB－VA=(11－0)V=11(V)，同理，A点到B点的电位差UAB=VA－VB=(0－11)V=－11(V)。

结合电位和电位差两个概念，结合下图1-7，我们可以得出，某点电位为正，则该点电位比参考点高；某点电位为负，则该点电位比参考点低。

图1-7

5、电动势E：单位：V（伏）、mV(毫伏)、kV(千伏)

图1-8

如图1-8，表示电源性质的物理量，指非电场力把单位正电荷从B点移到A点所作的功，称为B点到A点间的电动势E。

在电路图中沿回路从－→+为其正方向，这里大家可以看到，电动势的正方向正好与电压方向相反，即从低电位指向高电位。

---

趁热打铁，接下来我们继续学习电路的方向问题。对于复杂的电路，我们往往很难直观的判断其电压、电流的实际方向，那么该怎么办呢？

这里就必须提到一个“参考方向”的概念，类同电位参考点，参考方向是指分析电路时任意指定的电压或电流正方向，这个指定的方向可能与实际方向相同，也可能相反。

如下图1-9，对于电阻R5的电压、电流方向不能直观判断时，我们可以先假设其电流I的方向是从C点流向D点，最后再根据计算结果判断其实际方向。

图1-9

当：实际方向与参考方向一致，电流（或电压）值为正值；

实际方向与参考方向相反，电流（或电压）值为负值；

图1-10

如上图1-10所示，假设电流参考方向是从a指向b，电压参考方向是a指向b；

根据计算结果判断：

若①I=2A，则电流从a流向b；

若②I=－2A，则电流从b流向a；

若U=10V，则电压实际方向从a指向b；

若U=－10V，则电压实际方向从b指向a；

---

学习到这里，是该提一个大家耳熟能详的定律了，没错，就是欧姆定律。

欧姆定律是指在同一电路中，通过某段导体的电流跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比：I= U/R

图1-11

这句话很好理解，同样是日常用水，我们可以把电压比作水压，电流比作水流，把电阻比拟成管道内部的粗糙度，水压越大，水流量就越大；管内越粗糙，水流量就越小。

同理，当电压越大，电流越大；电阻越大，电流越小

其中，遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，也就是说，R=U/I=常数，电阻不随电压和电流的变化而变化。

 

图1-12

---

电路电路，电流的通路，说到通，那么自然也就有断，在电路中，想要有电流，那么就必须要有电源，就像日常用水，想要有水用，就必须要有水源。但是并不是有了水源就行的，还得有水流的通道。

图1-13

如上图1-13，当开关打到c点，电路属于开路状态，此时电路中电流为0；当开关打到a点，电路属通路状态且有负载R，此时回路中有电流且负载消耗电能；

当开关打到b点，电源短路，根据欧姆定律，电源内阻很小，电流很大就会损坏电源，可能很多人都听过把手机电池和硬币放到一起会爆炸，其实就是利用电源短接的原理。

图1-14

说到这里，不知道大家是否注意到，在一开始的图示如图1-14中电源侧的电压电流方向是相反的，而负载侧电压电流是同向的，这其实也是电路分析中判断电源和负载的一种依据。电源和负载的不同还区别于电功率。

功率P：单位时间内所做的功，单位是瓦（W）、kW（千瓦）。在电路中，电功率表征负载消耗（电源释放）电能的快慢，其值等于电压与电流的乘积，也等于电能除以时间，P=UI=W/t。

这里的W指的是电能，也就是大家常说的电度（单位：kWh），故电源是一个释放功率的元件，而负载是一个吸收功率的元件。

图1-15

如上图1-15，电流从左到右为正方向，电源电压方向与电流相反，

故P电源=－UI；

负载电压方向与电流相同，故P负载=UI

电工基础的电路、电路模型和电路的基本物理量部分学到这里已经差不多了！

通过以上的学习，我相信大家对电路已经有了一定的认识，最后，希望我的分享能让大家学有所成，共勉。下面给大家出道题巩固一下知识点！

---

图3

---