為什麼電源的電勢全部在外電路消耗掉?
●回答這個問題得了解電路的基本物理量。
①電流:電荷的定向移動形成電流。正電荷移動的方向(或負電荷移動的反方向)規定為電流的實際方向。如圖1-2(a)所示。
在簡單電路中,電流的實際方向極易判別。但在複雜電路中,某段電路中電流的實際方向,往往很難確定,因此,在電路中不易標明其實際方向。為此,在分析與計算電路前,需要任意選定某一方向作為電流的正方向,或稱為參考方向,並用箭頭予以表示。因為正方向是任意選定的,所以正方向並不一定為其實際方向。當電流的正方向與實際方向一致時,規定電流為正值(I>0),如圖1-2 (a)所示。反之,則規定電流為負值(I<0),如圖1-2 (b)所示。因此,只有在電流的正方向選定以後,電流的正、負才有意義。本電路圖上所標的箭頭均為電壓、電流的正方向。
電壓、電流的正方向除用箭頭表示外,還可用雙下標 Iab表示電流正方向是由a點指向b點,故Iab=-Iab。電流的數值等於單位時間內透過導休橫截面的電荷量。
設在極短時間dt內,透過截面積的微小電荷量為dq,則 i=dq/dt (1-1)。
如果電流的大小和方向均不隨時間而變,這種電流稱為恆定電流,簡稱直流。直流電流常用大寫字母I示。於是式(1-1)可改寫成 I=q/t (1-2)。
中國單位系採用國際單位制(SI),在國際單位制中,每秒透過導體樓截面的電荷量為1庫侖(C)時,則是電流為1安培(A)。
②電壓與電動勢:在電路分析中用到的另一個基本物理量電壓。直流壓用寫字母U表示。
在圖1-3中,a和b是電源的兩個極, a帶正電, b帶負電,在a,b間產生電場,其方向由a指向b。用導體(連線線和負載)將a,b連線起來,則在電場力的作用下,正電荷由a經外電路流向b,電場力對電荷做了功。為了衡量電場力對電荷做功的能力,引入電壓U這一物理量。a,b兩點的電壓Uab在數值上等於電場力把單位正電荷從電場內的a點移動到b點所做的功。我們又規定電場力對單位正電荷從電場內的a點移動至無限遠還所做的功、稱為a點的電位Va。因為在無限遠處的電場為零,所以電位也為零。因此,電場內兩點 間的電位差,也就是a,b兩點間的電壓。即 Uab=Va-Vb (1-3)
●在電路分析中,常任意選一點0作為零電位的參考點,則a點與參考點0之間的電壓Uao即為a點的電位V。在一個電路內,當參考點一經選定,各點的電位只有唯一值。
為了維持恆定的電流不斷地在電路中透過,則必須使a、b兩點間的電壓保持恆定,因此需要有一種外力來克服電場力,不斷使 b極上的正電荷流向a極。電源就能產生這種外力,稱為電源力。
電動勢E這個物理量是用來衡量電源力對電荷做功的能力。電源的電動勢Eba在數值上等於電源力把單位正電荷從電源的低電位端b，經過電電源內部(內電路),移到高電位端a所做的功。在電源力的作用下,電源不斷地把其他形式的能量轉換為電能。
對電壓、電動勢的實際方向,作如下的規定:電壓的實際方向規定為 高電位端指向低電位端,即為電壓降低的方向。電動勢的實際方向,在電源內部由低電位端指向高電位端,即為電位升高的方向。
在電路圖上所標的電壓、電動勢的方向,均為其正方向,它們是正值還是負值,視選定的正方向而定。
圖1-4中電壓U的正方向和實際方向一致,故為正值,電壓U^的正方向與實際方向相反,故U^為負值。
在分析電路時,電壓和電流正方向的選定本是獨立無關的,但為了分析問題方便起見,常來用相互關聯的正方向,即把兩者的正方向取向一致,例如在圖1-4中既規定了電流 I 的正方向,就把U作為電壓的正方向，以便使分析問題簡化。
在國際單位制中，電場力將1庫侖(C)正電荷從電場內一點移動至另一點所做的功定為1焦耳(J)，則規定該兩點間的電壓為1伏特(V)。所以電動勢的電位單位也用伏特表示。
知足常樂於湖北鍾祥市2020.1.30日
為什麼電源的電勢全部在外電路消耗掉?
●回答這個問題得了解電路的基本物理量。
①電流:電荷的定向移動形成電流。正電荷移動的方向(或負電荷移動的反方向)規定為電流的實際方向。如圖1-2(a)所示。
在簡單電路中,電流的實際方向極易判別。但在複雜電路中,某段電路中電流的實際方向,往往很難確定,因此,在電路中不易標明其實際方向。為此,在分析與計算電路前,需要任意選定某一方向作為電流的正方向,或稱為參考方向,並用箭頭予以表示。因為正方向是任意選定的,所以正方向並不一定為其實際方向。當電流的正方向與實際方向一致時,規定電流為正值(I>0),如圖1-2 (a)所示。反之,則規定電流為負值(I<0),如圖1-2 (b)所示。因此,只有在電流的正方向選定以後,電流的正、負才有意義。本電路圖上所標的箭頭均為電壓、電流的正方向。
電壓、電流的正方向除用箭頭表示外,還可用雙下標 Iab表示電流正方向是由a點指向b點,故Iab=-Iab。電流的數值等於單位時間內透過導休橫截面的電荷量。
設在極短時間dt內,透過截面積的微小電荷量為dq,則 i=dq/dt (1-1)。
如果電流的大小和方向均不隨時間而變,這種電流稱為恆定電流,簡稱直流。直流電流常用大寫字母I示。於是式(1-1)可改寫成 I=q/t (1-2)。
中國單位系採用國際單位制(SI),在國際單位制中,每秒透過導體樓截面的電荷量為1庫侖(C)時,則是電流為1安培(A)。
②電壓與電動勢:在電路分析中用到的另一個基本物理量電壓。直流壓用寫字母U表示。
在圖1-3中,a和b是電源的兩個極, a帶正電, b帶負電,在a,b間產生電場,其方向由a指向b。用導體(連線線和負載)將a,b連線起來,則在電場力的作用下,正電荷由a經外電路流向b,電場力對電荷做了功。為了衡量電場力對電荷做功的能力,引入電壓U這一物理量。a,b兩點的電壓Uab在數值上等於電場力把單位正電荷從電場內的a點移動到b點所做的功。我們又規定電場力對單位正電荷從電場內的a點移動至無限遠還所做的功、稱為a點的電位Va。因為在無限遠處的電場為零,所以電位也為零。因此,電場內兩點 間的電位差,也就是a,b兩點間的電壓。即 Uab=Va-Vb (1-3)
●在電路分析中,常任意選一點0作為零電位的參考點,則a點與參考點0之間的電壓Uao即為a點的電位V。在一個電路內,當參考點一經選定,各點的電位只有唯一值。
為了維持恆定的電流不斷地在電路中透過,則必須使a、b兩點間的電壓保持恆定,因此需要有一種外力來克服電場力,不斷使 b極上的正電荷流向a極。電源就能產生這種外力,稱為電源力。
電動勢E這個物理量是用來衡量電源力對電荷做功的能力。電源的電動勢Eba在數值上等於電源力把單位正電荷從電源的低電位端b，經過電電源內部(內電路),移到高電位端a所做的功。在電源力的作用下,電源不斷地把其他形式的能量轉換為電能。
對電壓、電動勢的實際方向,作如下的規定:電壓的實際方向規定為 高電位端指向低電位端,即為電壓降低的方向。電動勢的實際方向,在電源內部由低電位端指向高電位端,即為電位升高的方向。
在電路圖上所標的電壓、電動勢的方向,均為其正方向,它們是正值還是負值,視選定的正方向而定。
圖1-4中電壓U的正方向和實際方向一致,故為正值,電壓U^的正方向與實際方向相反,故U^為負值。
在分析電路時,電壓和電流正方向的選定本是獨立無關的,但為了分析問題方便起見,常來用相互關聯的正方向,即把兩者的正方向取向一致,例如在圖1-4中既規定了電流 I 的正方向,就把U作為電壓的正方向，以便使分析問題簡化。
在國際單位制中，電場力將1庫侖(C)正電荷從電場內一點移動至另一點所做的功定為1焦耳(J)，則規定該兩點間的電壓為1伏特(V)。所以電動勢的電位單位也用伏特表示。
知足常樂於湖北鍾祥市2020.1.30日