1.2 电路基本物理量及其表示
1.2.1 电流和电流的参考方向
1.电流
正电荷或负电荷的定向流动形成了电流,并规定正电荷的移动方向为电流的物理方向或实际方向,电流的大小用单位时间内通过导体横截面的电荷量来衡量。
如果电流的大小和方向都不随时间而变化,则称该电流为稳恒电流,俗称直流电流,用大写字母I来表示。直流电流之外的其他电流,统称为交流电流,用小写字母i来表示。非常常见的交流电流是正弦交流电流。
电流的国际单位是安培(A)。常用的电流单位还有千安(kA)、毫安(mA)和微安(μA),它们和A的换算关系为1kA=1×103A,1 A=1×103mA,1mA=1×103μA。
2.电流的参考方向
物理上,电流是具有明确方向的矢量。实际的电路常常比较复杂,流过元器件的实际电流,其方向难以直观确定。而在分析和计算电路的电流、电压或功率等物理量时,电流的方向需要提前确定,为此先要假定电流的方向,这个方向称为电流的参考方向。
电流的参考方向是一个假定的方向,不是电流的实际方向,由电路分析者随意或随机地选取。电路分析理论表明,电流的大小和实际方向不受参考方向选取的影响,也即不管电流的参考方向如何选取,都不会影响到实际电流的大小和方向。
电流的参考方用箭头来表示,如图1.1所示。电流的参考方向,可以选择图1.1a的表示方法,流过元器件的电流标在其上方,用箭头表示其流向,用字母I表示其电流;也可以采用图1.1b的表示方法,将电流直接标在元器件所在的导线上,用箭头表示其方向,用字母I表示其电流。如果电路中有多个电流需要表示,则不仅要标明电流的参考方向,还要用I加下标以示区别,分别表示不同的电流,如I1、I2等。
也可采用符号法来书写电流,图1.1的电流可以写作IAB,下标表示电流从A点流向B点。如果写成IBA,则表示电流从B点流向A点。IAB与IBA大小相等,方向相反,有IAB=-IBA。
图1.1 电流参考方向的表示
电流的参考方向与实际方向的关系由电流的值来确定。当所求电流I的值为正时,电流实际方向与参考方向一致;当电流I的值为负时,电流实际方向与参考方向相反。或者换个说法,当电流参考方向与电流实际方向一致时,I>0;当电流参考方向与电流实际方向相反时,I<0。