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来自 匿名用户 的提问
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实际上,你不应该说是电源电压的方向。电压没有方向,只有正负。这个电压就是高电位跟低电位之间的电势差。
而你的这个问法,更适合电源电流的方向。那么这个就对了,电流的方向在电源外面,是由电源正极,经由导线,负载而流动到电源负极。但是电源内部的电流方向是由负极流向正极的。外面的很好理解,电流的方向跟电子的移动方向相反,而同极相斥,异极相吸。而电子是负电荷,所以自然是向正极移动的,那么电流方向跟电子方向移动相反,故在外面看来电流方向是由正极流向负极的方向。
而在电池内部,为了维持这个电压,那么电源正极必须保持带着正电荷,那么电源正极的负电荷必须流向负极,这样才能保证电源正极一直带着正电荷,因此内部电流方向就变为负极流向正极了。而要达到这样的效果,就要消耗其他的能量来保持这种电子的移动,这就是为啥电池用久了,就会没电的原因。因为电池内部的维持这种变化的能量消耗完了,所以就会出现这个情况。
上面的所有论断都是基于直流电源而言。如果是交流电的话,因为电压的正负是不停的交变的,所以电流也是交变电流,但是在某一个时刻,还是复合上面的说法。
电流、电压的参考方向
电流、电压的参考方向 电路分析中的假设正方向(参考方向) 问题的提出:在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向,电路如何求解, 解决方法: (1)在解题前先设定一个正方向,作为参考方向; (2)根据电路的定律、定理,列出物理量间相互关系的代数表达式; (3)根据计算结果确定实际方向: 若计算结果为正,则实际方向与假设方向一致; 若计算结果为负,则实际方向与假设方向相反。 为什么要引入参考方向, (1)有些复杂电路的某些支路事先无法确定实际方向。为分析方便,只能先任意标一方向(参考方向),根据计算结果,才能确定电流的实际方向。 (2)实际电路中有些电流是交变的,无法标出实际方向。标出参考方向,再加上与之配合的表达式,才能表示出电流的大小和实际方向。 如图所示,带电极板使电荷运动,电荷形成的电流方向为自A到B,这就是电流的实际方向。 1.电流的参考方向 元件(导线)中电流流动的实际方向有两种可能: 电流的参考方向与实际方向的关系: 电流参考方向有两种表示: (1)用箭头表示:箭头的指向为电流的参考方向。 (2)用双下标表示:如iAB,电流的参考方向由A点指向B
点。 电流的参考方向 例 : 2.电压(降)的参考方向 电压参考方向的三种表示方式: 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.关联参考方向和非关联参考方向。 关联参考方向:元件或支路的u、i 常采用相同的参考方向(即:电流I的参考方向为从电压U的正极性端流向负极性端)则称U,I取关联参考方向,如下所示: 4.参考方向也称为假定正方向,以后讨论均在参考方向下进行,不考虑实际方向。 已知:US=2V, R=1Ω。 问:当U分别为 3V 和 1V 时,IR=? 解:(1) 假定电路中物理量的正方向如图所示: (2)列电路方程。 (3) 数值计算。 国际单位制中变量的单位: 当电量的数值过大或过小时,常用十进制的倍数表示。 一些常用的十进制倍数的表示法:
电流、电压的参考方向
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 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A
流向B。
图1-3-1
图1-3-2
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 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
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 所示。在关联参考方向情况下,若元件功率 为正值,表明该元件消耗功率;相反,若元件功率 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 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 为正值时,表明该元件发
出功率;当元件功率 为负值时,表明该元件消耗功率。
图1-3-3
例1-3-1 图1-3-5所示电路中,已知电流源电流 ,电压源电压 ,
电阻 ,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?
图1-3-5 例1-3-1附图
解:由图1-3-5可知,流过电阻R的电流就等于Is,故电流源的端电压为:
对于电压源,流过电压源的电流即是Is,它与电压源的端电压的方向一致,
,说明电压源消耗功率,而例题要求电压源发出功率,于是:
对于电流源,其电流Is与端电压方向相反, ,说明电流源发出功率,于
是:
对于电阻R,它消耗的功率为:
整个电路发出功率和消耗功率相等,能量守恒。
【doc】关于基尔霍夫电压定律中方向规定探讨
关于基尔霍夫电压定律中方向规定探讨
一
岱宗学刊
蓼霍应中1998年第4期
关于基尔霍夫电压定律中方向规定探讨
马圣乾——————
—,
基尔霍夫定律是电路分析的最基本定律,也是很重要的定律,它和欧姆定律结合可以说能解决电路中的
一
切同题,所以说应特别注意掌握和应用.作为电压定律应用成败的关键在于方向规定的同题,这就涉及到
参考方向,实际方向,循行方向,特别是电压,电动势的正方向尤为重要t这关系着整十定律的应用,不能疏忽
大意.仅就方向各个教科书规定不尽相同且有不完善之处+使用起来更加不便,也易引起混淆.下面就这一问
题作一讨论,供同行参考指正
俗话说.兵马未动,粮草先行.可见准备工作何等重要t为此先阐述一下方向,为今后讨论铺路电压,电
流都既有大小又有方向.但都是标量,虽然是标量,然而在具体应用过程中t除大小之外,方向也不窖忽视,应
用基尔霍夫定律(以下简称基氏定律)列表达式时,方向决定丁电压,电流前的正负号,因此对于定律的正确
使用,方向显得至关重要,在具体应用中参考方向,实际方向,循行方向都不可偏废,都发挥着不可替代的作
用实际方向就是当电路已确定时,各十元件上电压,电流的实际存在的方向,这没
有任意性,而只有唯一性,
即当电路的各量正方向确定丁,各十元件上物理量的实际方向就是唯一的.但有时电路的情形不明rt即无
法知道各量的实际方向时,又能用代数量(正,负值)统一表示物理量的大小和实际方向,这时就必须引入参
考方向.所谓参考方向就是在电路不确定时,各元件上物理量的方向由使用者给出t根据使用者习惯不同可
能蛤出的方向也不同,但都不会影响定律的使用,都能得出正确结果的方向规定.由此可见t参考方向具有任
意性或称为双向性如图1,有的人习惯规定电流方向如图1(a),有的则规定如图1(b),但电流规定就这两个
方向,全凭使用者的习惯.有的人可能怀疑.作为同一元件的电流方向有两个,怎会在使用定律时得出正确结
果,那肯定会引起混{肴.其实这图中电流方向都是参考方向,而它的实际方向只有一十,经过计算后得出的电
流值如果为正,说明电流的参考方向与实际方向一致,如果是负值,说明参考方向与实际方向相反电压的参
考方向也是如此,同样它具有双向性.一段电路的电压,电流的参考方向配合有四种,如图2,但实质上圉(a)
与图(d)相同,图(b)与图(c)相同,有的书上稚圉(a)与圉(d)为无源惯倒,今后我们使用的时候通常采用这种
惯倒,即在标洼电路图上各量的方向时,只标洼电流的参考方向,那么就意味着标注丁电压的参考方向,在列
基氏定律时多依照电流的参考方向来确定电压,电动势前的符号关于循行方向后面还会涉及到t在这里就
不作讨论.但有一点必须注意,郡就是应用基氏定律时,首先应确定电路中某一回路的循行方向(顺时针或逆
时针),只要规定好了,就不能随意更改使用,
下面是各教辞书上基氏定律的使用,尤其是方向规定:
表述一:该定律用于电路的某一回路时,必须首先假定各支路电压的参考方向并指定回路的循行方向
(顺时针或逆时针),当支路电压与回路方向一致时取"+"号,相反时取"一".针对厶RI一厶得出:凡
电动势E,电流I与回路方向一致者取.+",j{【反者取一"号.
表述二:如果规定电位升取正号,则电位降取负号.
针对上E一乙(IR)得出:凡是电动势的正方向与所选回路循行方向一致者,则取正号,相反者则取负
号凡是电流的正方向与回路循行方向一致者,则该电流在电阻上所产生的电压降取正号,相反则取负号.
表述三:该定律在使用时,凡是支路电压参考方向和绕行方向一致时,电压符号前面取正号,反之取负
号.
朽看三种表述似乎差不多,但仔细分析就可知道不同.首先,电压,电动势正方向的规定分别是,电压规
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咆分砭
关于基尔霍夫电压定律中方向规定探讨
R
I
B
图1图3.图4
囤2.
A
l
B
定电位降低的方向为其正方向,而电动势则规定在电源内部从电源负极指向正极为其正方向,也即电位升高
的方向-故两者正方向规定相反,在今后应用过程中,若稍疏忽,就易出错三种表述中都有循行方向电压,电
动势的参考方向,那么在第一种表述中,无论电压,电动势都规定,只要循行方向与其参考方向一致者取正
号,相反者取负号据此规定,先看个倒子(如图3),电动势E和负载R上各量的参考方向如图示.循行方向
封顺时针,则由基氏电压定律得E+u一0.此式中E,U都为正的,故E+u不可能为零,所以此方向规定显
然有误.此规定关键一就是没有认清电压,电动势的正方向规定正好相反而确定E,U前的符号时,来考虑
这一点t即使考虑了,也来考虑当电压,电动势共存时方向规定,至少没有统一的规定,这易使学习者产生混
淆.无所适从同样,虽然第二种表述较为恰当,但也有上述未作统一规定的弊端,所以要想使学生在学习过
程中酵刃有余,不被繁杂的文字所左右,那么就必须有十简洁,统一的规定,基于此,出现了表述四:
表述四:该定律应用于某一回路时,只要先标定同路中电流的参考正方向,确定回路的铺行方向(颐时针
或逆时针),沿着循行方向看各量(电压,电动势),每经过一个元件,其两端电位升取正号,电位降取负号.
其表述四可簿记为滑循行方向,电位升为正,电位降为负(或升正降负) 下l面举个柳子看其表述有无普遍性.如图4所示,首先标定电路中各支路电流的参考方向,两网孔的循
行方向均为顺时针,由表述四得,沿循行方向,经过E两端即从ab时,V.<v,电位升高,故E前的符号
为正t经过R.即从bc时,V>V.电位降低,故R两端的电压u,前的符号为负,同理其他元件也如此分
析.敞对左嘲孔得到的基氏电压定律方程为:一I;R;一【R+E一0,对右网孔得出的基氏电压定律方程为:
I:K+I:—Ez—o,所"在同时有E,U的情况下,统一方向规定显示丁巨大优越性,也为解题者提供方便,
避免混淆,看文字十分简洁易懂t将几十十字的方向规定简化为四十字,并且一用即会,十分节省时间同时又
能十分精确地解决问题.通过多年讲解试用,体体会是文字精炼,简单易懂,同时节约丁大量篇幅讲解和将
E,U分开考虑的弊端,具有广泛的适应性,学生在学习过程中,也认为易于接受,做题十分容易,不易出错.
战提出来与大家共飨,并敬请提出宝贵意见.
参考文献
1.秦曾煌主编,《电工学》上册(第四饭),高等教育出擅牡,1993年9月 2.华南师大枷理系,郭未森等台编,《电工学》(第二收),高等教育出粒社,1990年8月.
3.席对达主编,《电工技术》,高等教育出峨社.1997年7月.
(作者:泰安教育学院电教室教师)
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电压与电流的关联参考方向
电压与电流的关联参考方向 前面在介绍电压和电流变量时,说明电压和电流变量的参考方向可以任意假定,不会影响到分析结果。然而,我们在分析电路时,有时要同时考虑电压和电流的参考方向,例如在说明二端元件的端口特性,或考察一个元件或一个电路端口的功率时。这时需要考虑电压参考方向和电流参考方向的相对关系,要用到电压和电流的关联参考方向的概念。
关联参考方向,或称一致参考方向的含义是:当我们为某一个元件或某一个电路端口选定的电压和电流的参考方向,是让参考电流从参考电压的正极到负极流过该元件或电路时,称电压和电流的参考方向对于该元件或电路是关联的(或一致的)。
如图所示的电路中,电压 u 和电流 i 的参考方向设定是关联的;电压 u 和电流 i1 的参考方向是非关联的。
例1 下图所示电路中,电压u和电流i的参考方向是否关联,
在考察电压和电流变量的参考方向是不是关联时,要看是对哪
一部分而言。对该图中变量方向的假定,电压u和电流i的参考方向,
对电路A来说是非关联的,对电路B就是关联的。