一、電流

在導(dǎo)體的兩端加上電壓，導(dǎo)體內(nèi)的電子就會在電場力的作用下做定向運(yùn)動，形成電流。電流的方向規(guī)定為電子（負(fù)電荷）運(yùn)動的反方向，即電流的方向與電子運(yùn)動的方向相反。

下圖為由電池、開關(guān)、燈泡組成的電路模型，當(dāng)開關(guān)閉合時，電路形成通路，電池的電動勢形成電壓，繼而產(chǎn)生電場力，在電場力的作用下，處于電場內(nèi)的電子便會定向移動，從而形成電流。

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電流的大小稱為電流強(qiáng)度，它是指單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。電流強(qiáng)度使用字母“I”（或i）來表示，電荷量使用“Q”表示。若在時間t（s）內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量是Q，則電流強(qiáng)度可用下式計算：

I=Q/t

電流強(qiáng)度的單位為安培，簡稱安，用字母“A”表示。根據(jù)不同的需要，還可以用千安（KA）、毫安（mA）和微安（uA）來表示。它們之間的關(guān)系為

1KA=1000A ?1mA=10-3A ??1uA=10-6A

二、電動勢

電動勢是描述電源性質(zhì)的重要物理量，用字母“E”表示，單位為“V”（伏特，簡稱伏）。它是表示單位正電荷經(jīng)電源內(nèi)部，從負(fù)極移動到正極所做的功，標(biāo)志著電源將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電路的動力，即電源供應(yīng)電路的能力。

電動勢用公式表示，即

E=W/Q

其中，E為電動勢，單位伏特（V）；W為將正電荷經(jīng)電源內(nèi)部從負(fù)極引到正極所做的功，單位為焦耳（J）；Q為移動的正電荷數(shù)量，單位庫侖（C）。

下圖為由電池、開關(guān)、可變電阻器構(gòu)成的電路模型。

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E=U路+U內(nèi)=IR+Ir

其中，U路表示路端電壓（即電源加在外電路端的電壓），U內(nèi)表示內(nèi)電壓（即電池因內(nèi)阻自行消耗的電壓）；I表示閉合電路的電流；R表示外電路總電阻；r表示電源的內(nèi)阻。

三、電位與電壓

3.1 電位

電位是指該點(diǎn)與指定的零電位的大小差距。電位也稱電勢，單位伏特（V），用符號“φ”表示。它的值是相對的，電路中某點(diǎn)電位的大小與參考點(diǎn)的選擇有關(guān)。

下圖是由電池、三個阻值相同的電阻和開關(guān)構(gòu)成的電路模型（電位的原理）。電路以A點(diǎn)作為參考點(diǎn)，A點(diǎn)的電位為0V，則B點(diǎn)的電位為0.5V，C點(diǎn)的電位為1V，D點(diǎn)的電位為1.5V。

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下圖以B點(diǎn)為參考點(diǎn)，V點(diǎn)的電位為0V，則A點(diǎn)的電位為-0.5V，C點(diǎn)的電位為0.5V，D點(diǎn)的電位為1V。

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3.2 電壓

電壓也稱電位差（或電勢差），單位是伏特（V）。電流之所以能夠在電路中流動是因為電路中存在電壓，即高電位與低電位之間的差值。

下圖為由電池、兩個阻值相等的電阻器和開關(guān)構(gòu)成的電路模型。

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四、歐姆定律

歐姆定律規(guī)定了電壓（U）、電流（I）和電阻（R）之間的關(guān)系。在電路中，流過電阻器的電流與電阻器兩端的電壓成正比，與電阻成反比，即I=U/R，這就是歐姆定律的基本概念，是電路中最基本的定律之一。

4.1 電壓對電流的影響

在電路中電阻阻值不變的情況下，電阻兩端的電壓升高，經(jīng)過電阻的電流也成比例增加；電壓降低，流經(jīng)電阻的電流也成比例減少。

下圖為電壓變化對電流的影響。電壓從25V升高到30V時，電流也會從2.5A升高到3A。

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4.2 電阻對電流的影響

在電路中電阻兩端的電壓值不變的情況下，電阻阻值升高，流經(jīng)電阻的電流成比例降低；電阻阻值降低，流經(jīng)電阻的電流則成比例升高。

下圖為電阻變化對電流的影響。電阻從10Ω升高到20Ω時，電流值從2.5A降低到1.25A。

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五、電功率和焦耳定律

5.1 電功與電功率

5.1.1 電動

能量被定義為做功的能力。它以各種形式存在，包括電能、熱能、光能、機(jī)械能、化學(xué)能以及聲能等。電能是指電荷移動所承載的能量。

電能的轉(zhuǎn)換是在電流做功的過程中進(jìn)行的。因此，電流做功所消耗電能的多少可以用電功來度量。電功的計算公式為

W=UIt

其中，U為電壓，單位為V；I為電流，單位為A；W為電功，單位為J；t為時間，單位為s。

日常生產(chǎn)和生活中，電功也常用度作為單位，家庭用電能表如下圖所示，是計量一段時間內(nèi)家庭的所有電器耗電（電功）的綜合、1度=1KW.h。

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5.1.2 電功率

功率是指做功的速率或者是利用能量的速率。電功率是指電流在電位時間內(nèi)所做的功，以字母“P”標(biāo)識，即

P=W/t=UIt/t=UI

其中，U的單位為V；I的單位為A；P的單位W。下圖為電功率的計算。

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1KW=1000W

1mW=10-3W

1馬力=0.735kW

1kW=1.36馬力

根據(jù)歐姆定律，電功率的表達(dá)式還可轉(zhuǎn)化為

由P=W/t=UIt/t=UI,U=IR，因此P=I2R

由P=W/t=UIt/t=UI,I=U/R,因此P=U2/R

由上式公式可以看出：

1）當(dāng)流過負(fù)載電阻的電流一定時，電功率與電阻值成正比；

2）當(dāng)加在負(fù)載電阻兩端的電壓一定時，電功率與電阻值成反比。

大多數(shù)電力設(shè)備都標(biāo)有電瓦數(shù)或額定功率。如電烤箱上標(biāo)有220V ?1200W字樣，則1200W為其額定功率。額定功率即是電氣設(shè)備安全正常工作的最大電功率。電氣設(shè)備正常工作時的最大電壓叫做額定電壓，例如AC 220V，即為交流220V供電的條件。在額定電壓下的電功率叫做額定功率。實(shí)際加在電氣設(shè)備兩端的電壓叫做實(shí)際電壓，在實(shí)際電壓的電功率叫做實(shí)際功率。只有在實(shí)際電壓與額定電壓相等時，實(shí)際功率才等于額定功率。

在一個電路中，額定功率大的設(shè)備實(shí)際消耗功率不一定大，應(yīng)由設(shè)備兩端實(shí)際電壓和流過設(shè)備的實(shí)際電流決定。

5.2 焦耳定律

把手靠近點(diǎn)亮了一段時間的白熾燈泡，就會感到燈泡發(fā)熱；電視機(jī)、計算機(jī)主機(jī)和顯示器，長時間工作后外殼會發(fā)熱，即導(dǎo)體中有電流通過時，導(dǎo)體就會發(fā)熱，這種現(xiàn)場叫做電流的熱效應(yīng)。

英國物理學(xué)家焦耳做了大量的實(shí)驗后于1840年最先確定了電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時間的定量關(guān)系：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的二次方成正比，與導(dǎo)體電阻成正比，與通電時間成正比，這個規(guī)律叫做焦耳定律。

用I表示電流，R表示電阻，t為通電時間，Q表示熱量，焦耳定律可以表示為Q=I2Rt。

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六、電路的連接方式

6.1 串聯(lián)方式

如果電路中多個負(fù)載收尾相連，稱它們的連接狀態(tài)是串聯(lián)的，該電路即為串聯(lián)電路。

如下圖所示，在串聯(lián)電路中，通過每個負(fù)載的電流量是相同的，且串聯(lián)電路中只有一個電流通路，當(dāng)開關(guān)斷開或電路的某一點(diǎn)出現(xiàn)問題時，整個電路將處于斷開狀態(tài)，因此當(dāng)其中一盞燈損壞后，另一盞燈的電流通路被切斷，該燈也不能亮。

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在串聯(lián)電路中，流過每個負(fù)載的電流相同，各個負(fù)載分享電源電壓，如下圖所示，電路中有三個相同的燈泡串聯(lián)在一起，每個燈泡將得到1/3的電源電壓量。每個串聯(lián)的負(fù)載可分到的電壓量與其自身的電阻有關(guān)，即自身電阻較大的負(fù)載會得到較大的電壓值。

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6.2 并聯(lián)方式

兩個或兩個以上負(fù)載的兩端都與電源兩極相連，稱這種連接狀態(tài)是并聯(lián)的，該電路即為并聯(lián)電路。

下圖所示，在并聯(lián)狀態(tài)下，每個負(fù)載的工作電壓都等于電源電壓。不同支路中會有不同的電流通路，當(dāng)支路某一點(diǎn)出現(xiàn)問題時，該支路將處于斷路狀態(tài)，照明燈會熄滅，但其他支路依然正常工作，不受影響。

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6.3 混聯(lián)方式

如下圖所示，將電子元器件串聯(lián)和并聯(lián)后構(gòu)成的電路稱為混聯(lián)電路。

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