又到了電氣小知識科普時間,今天我們來講對於複雜的電路,我們該如何直觀的判斷其電壓、電流的實際方向,具體操作是怎麼樣的呢?
這裡就必須提到一個「參考方向」的概念,類同電位參考點,參考方向是指分析電路時任意指定的電壓或電流正方向,這個指定的方向可能與實際方向相同,也可能相反。
如下圖,對於電阻R5的電壓、電流方向不能直觀判斷時,我們可以先假設其電流I的方向是從C點流向D點,最後再根據計算結果判斷其實際方向。
當實際方向與參考方向一致,電流(或電壓)值為正值;
當實際方向與參考方向相反,電流(或電壓)值為負值;
如上圖所示,假設電流參考方向是從a指向b,電壓參考方向是a指向b;根據計算結果判斷:
若①I=2A,則電流從a流向b;若②I=-2A,則電流從b流向a;
若U=10V,則電壓實際方向從a指向b;若U=-10V,則電壓實際方向從b指向a;
學習到這裡,一個大家耳熟能詳的定律就要上場了,沒錯!就是歐姆定律。理科的同學肯定對它不陌生了,歐姆定律是指在同一電路中,通過某段導體的電流跟這段導體兩端的電壓成正比,跟這段導體的電阻成反比:I = U/R。
這句話看著繞口其實很好理解,就拿日常用水打比方,我們可以把電壓比作水壓,電流比作水流,把電阻比擬成管道內部的粗糙度,水壓越大,水流量就越大;管內越粗糙,水流量就越小。同理,當電壓越大,電流越大;電阻越大,電流越小。
其中,遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻,也就是說,R=U/I=常數,電阻不隨電壓和電流的變化而變化。
看到這裡是不是覺得很easy?總之就一句話,電路電路,電流的通路,說到通,那麼自然也就有斷,在電路中,想要有電流,那麼就必須要有電源,就像日常用水,想要有水用,就必須要有水源。但是並不是有了水源就行的,還得有水流的通道。
如上圖,當開關打到c點,電路屬於開路狀態,此時電路中電流為0;當開關打到a點,電路屬通路狀態且有負載R,此時迴路中有電流且負載消耗電能;當開關打到b點,電源短路,根據歐姆定律,電源內阻很小,電流很大就會損壞電源,可能很多人都聽過把手機電池和硬幣放到一起會爆炸,其實就是利用電源短接的原理。
說到這裡,不知道大家是否注意到,在一開始的圖示如上圖中電源側的電壓電流方向是相反的,而負載側電壓電流是同向的,這其實也是電路分析中判斷電源和負載的一種依據。電源和負載的不同還區別於電功率。
功率P:單位時間內所做的功,單位是瓦(W)、kW(千瓦)。在電路中,電功率表徵負載消耗(電源釋放)電能的快慢,其值等於電壓與電流的乘積,也等於電能除以時間,P=UI=W/t。這裡的W指的是電能,也就是大家常說的電度(單位:kWh)。故電源是一個釋放功率的元件,而負載是一個吸收功率的元件。
如上圖,電流從左到右為正方向,電源電壓方向與電流相反,故P電源=-UI;負載電壓方向與電流相同,故P負載=UI。
電工基礎的電路、電路模型和電路的基本物理量部分學到這裡已經差不多了,大家覺不覺得今天又是收穫滿滿的一天?是不是好多小夥伴是不是覺得意猶未盡?別慌,更多的電工基礎正在輸送的路上!如果有等不及的小夥伴,歡迎大家搜索「技成培訓網」學習更多電工知識。