电压和电流的参考方向课件

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2、电流、电压及参考方向1.2

dq
即两点之间的电压等于该两点的电位之差。
又 : Uab a b ( b a ) Uba
2、电压的实际方向：高电位→低电位。 3、电压的参考方向：假定的电压正方向（可任意假定）。表示：“+”、“-”或“ → ” 4、关联参考方向选定电流、电压的参考方向一致时，称为关联参考方向。注：关联参考方向下，一般只标电流或电压的方向。如：电阻、电感、电容：电流流入端为高电位，电流流出端为低电位；电源：“+”为高电位，“-”为低电位。
例1.2 （p4）图中各方框泛指元件。已知I1=3A，I2=2A，I3=1A，φa=10V， φb=8V，φd=-3V。C为参考点。（1）欲验证I1、I3数值是否正确，问电流表在图中应如何连接？并标明电流表极性。（2）求Uab、Ubd，若要测量这两个电压，问电压表如何连接？ + 并标明电流表极性。 V 解： c （1）验证电流是否正确， a b 2 1 应将电流表串入被测电路中， I1 I3 I2 并使电流从电流表的“+” + 3 V 端流入，如图中所示。 4 5 + （2）Uab= φa- φb=10-8=2V A1 + A3 Ubd= φb- φd=8-（-3）=11V d
d
二、电压及其参考方向 1、电压的定义（1）电场力移动单位正电荷从a点到b点所做的功，称为a、b两点间的电压。 dwab 表达式：

uab
dq
单位: V , mV , V , KV
（2）在电路中，也可用电位表示电压：即：电场力移动单位正电荷从某点到参考点所做的功，用φ表示， dw
则 : Uab a b
从该例得到的结论：（1）两点间的电压等于这两点间路径上全部电压的代数和。（2）电压、电位的数值与路径无关。（3）电压是绝对值，与参考点选择无关；而电位是相对值，与参考点选择有关。

基尔霍夫电流和电压定律-ppt课件

17
A
3. i =? - 4V +
4.
u =? +-
3
- 4V -+
3
+
5V
-
1A
+
5V
-
3i 4 5 i 3A
u 5 7 12V
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5. I1
I =?
6.
+
10 1A
10A
+
10V
-
-10V -
+ 4V + 3A
2
I U =?
-
18
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+
8. I1 10
10V
-
I =?
a
+
+
m=3
US1_ 1
US2 3 1 _ 22
3 R3
R1
R2
n=2 l=3
网孔=2
b
2
例
I1
b I2
支路：共？条 6条
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R1 I6
节点：共？个 4个
a I4
R6 I5
c
回路：共？个 7个
I3
US4
R5
d R3
_ +
US3
网孔：？个有几个网眼就有
几个网孔
电路中的独立节点数为n-1个，独立回路数=网孔数。 3
KVL: -3+2I1+U=0
-U+I+2=0
KCL: -I1+U+I=0
即 I2=1
-I1+(I+2)+I=0 -3+2I1+ (I+2) =0

电路原理ppt课件

在参考方向选定后，电流（或电压）值才有正负之分。对任何电路分析时都应先指定各处的 i , u 的参考方向。例：
I
a
R
b
若 I = 5A ，则实际方向与参考方向一致，若 I =－5A ，则实际方向与参考方向相反。
16
R
5、关联参考方向： i
+

u
-
当电压的参考方向指定后，指定电流从标以电压参考方向的“+”极性端流入，并从标“—”端流出，即电流
i +
R
i – +
R
u
u = Ri
u
u = –Ri
–
19
1.3电功率和能量
1. 电功率
单位时间内电场力所做的功。
dw p dt
dw u dq
dq i dt
dw dw dq p ui dt dq dt
w

t
t0
u ( )i ( )d
(Watt，瓦特) (Joule，焦耳)
20
的参考方向与电压的参考方向一致，也称电流和电压
为关联参考方向。反之为非关联参考方向。
17
例
i
＋
A U B
电压电流参考方向如图中所标，问：对A、两部分电路电压电流参考方向关联否？答： A 电压、电流参考方向非关联；
B 电压、电流参考方向关联。
－
18
小结：
(1) 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。 (2) 参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注 (包括方向和符号），在计算过程中不得任意改变。 (3) 参考方向不同时，其表达式符号也不同，但实际方向不变。
－
P4吸 U 4 I 2 (4) 1 4W（实际发出）

第1章基尔霍夫定律与电路元件1.电流、电压及参考方向2.电功率与电能3

_
u
+
i (b)非关联参考方向
注意：
不论假设成关联还是非关联参考方向，如果p>0，则为吸收功率；如果p<0，则为发出功率。
示例：
a
i
u
b
A
(a)
a
i
u b A
(b)
若（a）中的电压 u=－10V，i=2A, 求 A 的功率；若（b）中的电压 u=10V，i=2A, 求 A 的功率。
解：（a）中电压、电流取为关联参考方向，功率为
1.5
电阻元件
将流过相同电流的两个端子称为一个端口(port)，一般的电阻元件是二端元件或单端口元件。
i N
+
元件N的VAR（端口电压
u
与端口电流的约束关系）是研究的重点
-
实际电阻器示例
实际电阻器示例
R
R
R
R1 R2
R1
R2 电阻的符号
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
固定电阻
可变二端电阻
三端电阻
为：在集中参数电路中，任一时刻流出(或流入)任一节点的支
路电流代数和等于零，即
i 0 （ ik 表示当前某一节
k
点的第 k 条支路电流）
规定： ik 参考方向为流出节点时， ik 前面取 “＋”号; 流入节点时， ik 前面取“－”号。
i1 A i2
KCL的其它表述
1、在集中参数电路中，任一时刻流出 (或流入)任一闭合边界 S 的支路电流代数和等于零。
节点① ：节点②：
i1 i2 i3 0 i2 i5 i6 0
节点④：
i3 i4 0

第3讲-电流和电压关联参考方向

3、根据计算结果确定U、I 实际方向：计算结果为“+” ，实际方向与假设方向一致；计算结果为“-”，实际方向与假设方向相反
上页下页返回
电压和电流实际方向的确定：
根据电流或电压其参考方向以及其量值的正负。若U或I 取正值，其实际方向与参考方向相同。若U或I 取负值，其实际方向与参考方向相反。今后，在分析电路时，必须先规定电流变量的参
P
不能充分利用设备的能力；降低设备的使用寿命甚至损坏设备。
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a
S
c
+
E
_
U R
U=0 I = IS = E / R0 P=0 PE = P = R0IS2
R0
b d
电流过大，将烧毁电源！
为防止事故发生，需在电路中接入熔断器或自动断路器，用以保护电路。
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下页
返回
第 1章
由于某种需要将电路的某一段短路，称为短接。
I
+
E
R1 R
I 视电路而定
U
_
R0
有源电路
上页下页
U=0
返回
3. 电源有载工作
a
+ E U R c U
I
E U
R0I
R0
b
_ d
O
I
电源的外特性曲线当 R0 << R 时，则 U E 说明电源带负载能力强
1). 电压与电流 U = RI E I= R + R 0 或 U = E – R 0I
第 1章
电路中产生的功率与取用的功率相平衡
+
E
+
U0
I
R

电流、电压的参考方向及功率

05
实例分析
直流电路中的电流、电压与功率
电流
01
电流是电荷在导体中流动的量，单位为安培（A）。在直流电路
中，电流的大小和方向保持不变。
电压
02
电压是电场中电位差，单位为伏特（V）。在直流电路中，电压
的大小和方向保持不变。
功率
03
功率是单位时间内完成的功，单位为瓦特（W）。在直流电路
中，功率的大小和方向保持不变。
3
物理意义
表示负载将能量反馈给电源。
功率的吸收与发
吸收功率
当功率为正时，表示电源向负载提供能量，负载吸收能量。
发出功率
当功率为负时，表示负载将能量反馈给电源，电源发出能量。
总结
在电路分析中，通过设定电流和电压的参考方向，可以判断电路元件是吸收还是发出功率，从而进一步理解电路的工作原理和能量传输关系。
公式表示
P = UI，其中P表示功率，U表示电压，I表示电流。
物理意义
表示电源向负载提供能量。
非关联参考方向下的关系
1 2
非关联参考方向
当电流和电压的参考方向不一致时，即电流从电压的负极流向正极，功率为负，表示能量从负载流向电源。
公式表示
P = -UI，其中P表示功率，U表示电压，I表示电流。
如果实际电流或电压的方向与参考方向一致，则对应的物理量值为正值。
实际方向与参考方向相反
计算结果的正负号
在电路分析中，计算结果的正负号取决于所选定的参考方向与实际方向的关系。如果计算结果为负值，则说明实际方向与参考方向相反。
如果实际电流或电压的方向与参考方向相反，则对应的物理量值为负值。
03
电压的定义

§1-3电流、电压的参考方向

§1-3 电流、电压的参考方向在电路分析和计算中，首先要对每个元件假设一个电流的正方向，这就是电流的参考方向。

在电路图中，电流的参考方向用箭头表示，如图1-3-1()a ()b 所示。

当完成电路的分析计算后：如果求得电流I 为正时，说明电流的参考方向即是实际电流的正方向，实际电流由A 流向B ；当电流I 为负时，说明电流的参考方向与实际电流正方向相反，实际电流由B 流向A。

在电路理论中，电压的正方向规定为电压降落的方向。

对每个元件假设一个电压的正方向，即电压的参考方向。

在电路图中，电压参考方向的表示方法如图1-3-2 ()()a b 所示。

当电压U 为正值时，说明电压的参考方向即是电压的实际正方向，A 点的电位比B 点高U 伏；当电压U 为负值时，说明电压的参考方向与电压的实际正方向相反，A 点的电位比B 点低U 伏。

对于一个电路元件，当它的电压和电流的参考方向选为一致时，通常称为关联参考方向，如图1-3-3()a 所示。

在关联参考方向情况下，若元件功率P UI =为正值，表明该元件消耗功率；相反，若元件功率P UI =为负值，表明该元件发出功率。

当一个电路元件的电压和电流的参考方向选为相反时，通常称为非关联参考方向，如图1-3-3()b 所示。

在非关联参考方向情况下，上述结论恰好都反一反，即当元件功率P UI =为正值时，表明该元件发出功率；当元件功率P UI =为负值时，表明该元件消耗功率。

例1-3-1 图1-3-5所示电路中，已知电流源电流1S I A =，电压源电压6S U V =，电阻图1-3-1图1-3-2图1-3-310R =Ω，试求电流源的端电压U 、电压源和电流源发出的功率分别为多少？解：由图1-3-5可知，流过电阻R 的电流就等于S I ，故电流源的端电压为：101616 ()S S U RI U V =+=⨯+=对于电压源，流过电压源的电流即是S I ，它与电压源的端电压的方向一致，0S S P U I =>，说明电压源消耗功率，而例题要求电压源发出功率，于是：6 ()S U S S P U I W =-=-对于电流源，其电流S I 与端电压方向相反，0S P U I =>，说明电流源发出功率，于是：16 ()S I S P U I W ==对于电阻R ，它消耗的功率为：210 ()R S P I R W ==整个电路发出功率和消耗功率相等，能量守恒。

1.2 电流和电压的参考方向

1.2 电流和电压的参考方向1.电流及其参考方向（1）电流：带电粒子有规则的定向运动。

（2）电流强度: 描述带电粒子定向移动的强弱,大小等于单位时间通过某一截面的电荷（电量）。

“电流强度”简称“电流”，记为“ i ”或者“I ” 。

交流电流直流方向随时间变化方向不随时间变化Δq dqi lim 大小随时间变化Δ0 Δt dtΔq q 大小不随时间变化 I Δt t 第 1 页电流强度单位: A（安培） kA，mA，A电荷单位: C（库伦）1个电子的电荷是 1.602×1019C1C的电荷相当于 1/1.602×1019=6.24×1018个电子dq idtdq idt电流强度的其他单位: C/s（库伦/秒） 1A=1C/s电荷的其他单位: As或mAh 1As=1C 1mAh=3.6C第2 页例如：充电电池上标有：2700mAh ，这个指的是电池的容量。

分析：2700mAh=2700 10-3 3600=9720C如给电流是10mA的负载供电理想情况下可连续使用：2700mAh/10mA=270h有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）第3 页关于电流和电荷的单位安培是国际基本单位，库仑是导出单位。

安培定义：在真空中相距1m的2根无限长平行导线通以相等的恒定电流，当每米导线上所受作用力为210-7N时，各导线上的电流为 1A。

按发现的时间“先电荷”,后“电流”按单位定义“先安培”,“后库伦”第4 页（3）实际电流方向规定正电荷的运动方向为电流的实际方向。

实际方向实际电路的电流方向不好确定i? i?R1R2U S1R3US2第5 页(4)电流的参考方向定义: 任意假定的正电荷移动的方向。

i A参考方向 B电流的参考方向与实际方向的关系：电流是代数量大小正负(方向）与实际同向i参考方向与实际反向i参考方向A实际方向 Bi>0A实际方向 Bi<0第6 页电流参考方向的两种表示：用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。

3电压和电流的参考方向

四Hale Waihona Puke “电源”与负载的判断“电源”——真正发出功率的元件
I
I
R0
+
R
E
R0
+
+
E2
E
注意：电路中的电源元件不一定就是真正发出功率的“电源”。
I
+
AU
I
R0
++ E UO
+
RU
设E>0 负载—— U和I 的实际方向相同，电流从“+”端流入，吸收功率。
“电源”—— U和I的实际方向相反，即电流从“+”端流出，发出功率。
五、关联、非关联参考方向
aI
＋
U
电源元件
－
b
非关联参考
方向
aI
＋
U
负载元件
－
b
关联参考
方向
实际电源上的电压、电流方向总是非关联的，实际负载上的电压、电流方向是关联的。因此，假定某元件是电源时，应选取非关联参考方向，假定某元件是负载应选取关联参考方向。
例1. 判断A、B分别是负载还是“电源 ”。
若参考方向与实际方向相反，则 U5 0
三. 电压方向的图形表示
两种表示方法
+U
a
b
U
a
b
也可以用双下标表示，如上图中的电压也可表示为：很显然
电压的单位：1V 10 3 mV 10 6 μV
在今后的电路分析中，一般都是先假设参数（电压电流）的参考方向，经过计算后通过参数值的正负来判断参考方向和实际方向是否一致。
I 2A
I 3 A
+ A U 100V

高二物理竞赛课件电流和电压的关联参考方向电功率

1
0
0
t
0
t
0
t
1-1 一些典型的波形（或函数） 1-4-1 定义与波形 4、单位冲激函数(t) unit impulse 1）物理背景
电压源对电容充电
i(t)
+
US-
t=0
+
C u-C(t)
2）波形与定义
i(0)
0+ 0–
idt
=q(0+)=CUS
(t)
(t)
= lim
0
p(t)
0 t0 (t)= 奇异的 t=0 满足
1(t–t0) f(t)=
0 f(t)
t < t0 t > t0
例3 试比较积分–t5cosd 与–t51(–2)cosd
–t5 cosd=sin
t
–5
=sint–0.96
–t5
1(–2)cosd
=1(t–2)
t
2
cosd
= 1(t–2)(sint)
3、单位脉冲函数p(t) unit pulse 定义 p(t)=
电流和电压的关联参考方向，电功率
电流和电压的关联参考方向，电功率
i
i
+u -
+u -
功率 p=ui
能量, 有源和无源电路
p= -ui
强调:分析电路时必须给出电量的参考方向
- i1
+ u1
1
i2 2 i5
+
u3
3
-
i3
i6
5
6
4 i4
i7
7
问题：一个电路的各部分电压之间或电流之间是如何互相联系
的？

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例：
I aR b
+U – aR b
若 I = 5A，则电流从 a 流向 b；
若 I = –5A，则电流从 b 流向 a 。
若 U = 5V，则电压的实际方向从 a 指向 b；
若 U= –5V，则电压的实际方向从 b 指向 a 。
注意：在参考方向选定后，电流 (电压 ) 值才有正负之分。
4
3. 欧姆定律
o
U/V
线性电阻的伏安特性是一条过原点的直线。
线性电阻的伏安特性
7
Class Over
Refreshments Restrooms
Telephones
8
第1章
电路及其分析方法
1.1 电路的作用与组成部分 1.2 电路模型 1.3 电压和电流的参考方向 1.4 电源有载工作、开路与短路 1.5 基尔霍夫定律 1.6 电阻的串联与并联 1.7 支路电流法 1.8 叠加定律 1.9 电压源与电流源及其等效变换 1.10 戴维宁定律 1.11 电路中电位的计算 1.12 电路的暂态分析
(1) 参考方向 +
在分析与计算电路时，对电量
E
任意假定的方向。
_
Ia +
RU _
(2) 参考方向的表示方法
b
电流：
I 箭标aR b来自双下标Iab电压：
U
+–
正负极性
a
b
双下标
Uab
3
(3) 实际方向与参考方向的关系
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。
U、I 参考方向相同时，
+
U=IR
U IR
–
U、I 参考方向相反时，
+
U = – IR
U IR
–
表达式中有两套正负号： ① 式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定； ② U、I 的正负则说明实际方向与参考方向之间的关系。
注意：通常取 U、I 参考方向相同！
5
例1.3.1 应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。
+
U
I
6V 2A
R
–
(a)
+
UI 6V –2A
R
–
(b)
解：对图(a)有, U = IR，所以 : RU63Ω I2
对图(b)有, U = – IR，所:以 RU63Ω I 2
6
4. 线性电阻
遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电路电压与电流的比值为常数。
即：RU 常数
I/A
I
电路端电压与电流的关系称为伏安特性。
1
1.3 电压和电流的参考方向
1. 电路基本物理量的实际方向物理中对基本物理量规定的方向
物理量
实际方向
电流I 电压U 电动势E
正电荷运动的方向
高电位低电位 (电位降低的方向)
低电位高电位 (电位升高的方向)
单位 kA 、A、mA、μA kV 、V、mV、μV
kV 、V、mV、μV
2
2. 电路基本物理量的参考方向