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  • 关联参考方向有什么用
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    2020-12-31 10:22:49

    满意答案

    电流的方向:

    1、一般的规定:

    正电荷的流动方向为电流方向。

    这种电流为运流电流(Conventional Current Flow),也就是传统电流方向。事实上,现代电磁场理论中的电流方向就是正电荷的流动方向。正电荷的流动方向是由正电荷所受到的电场力的方向决定的:在电场中的任何一点,正电荷受到的电场力是在该点沿着电场强度的切线方向,也就是从高电势指向低电势的方向。

    在磁场中,运动电荷受到洛仑兹力(Lorentz Force)的作用,它就是e.m.f.(Electro-motive Force 感生电动势)的来源,相当于一个内电路,正电荷的流动方向是从低电势流向高电势。

    2、导体内的电流:在导体内,没有正电荷的流动,只是电子的流动。

    这种电流为电子电流(Electron Flow)。

    因为导体中确确实实是电子在流动,根本没有正电荷在流动,即使在半导体里面的“孔穴载流子”(positively-charged holes)也不是事实上的正电荷,只是等价意义上的正电荷。所以有一些人试图“以正视听”,试图将电流的方向改为“电子的流动方向”,质疑是对的,尝试是可贵,然而事实确实不太可行的:首先引起的将使得电磁场中所有涉及到电流本身以及意义上涉及电流的物理量、公式、方程的正负号通通改变,这种情况如同将弧度换成角度后,所有的微积分中有关三角函数的公式通通变得烦不胜烦的情况。这还仅仅是形式上的。

    在半导体理论中,霍尔效应(Hall Effect)就使得这种努力困难重重。因为如果将电流的方向定义为电子流动的方向,也就是将现在的电流方向反过来规定为真正的电流方向,那么一切就应该以新的电流方向作为判断的依据。可

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    问题:在大学《电路原理》中,电流源和电压源如何判断关联参考方向和非关联参考方向?

    说明:这是《电路原理》的基本概念,是一个简单的概念,但也是容易被绕进去的概念,各类教材没有特别详细的说明。

    一、基本概念辨析:

    实际方向:电流的实际方向定义为:正电荷定向移动的方向;电压的实际方向定义为:电势高到电势低(电位降低)的方向。

    参考方向:在不知道电流(或电压)的方向时,为便于计算,首先假定一个电流(或电压)方向,经过一系列计算后,若计算得到的电流(或电压)为正值,说明实际的电流(或电压)方向与假定的电流(或电压)方向一致,反之。。。

    关联方向:因为正电荷在电场力的作用下总是从高电位向低电位移动,即在只有静电力作用下,电流的实际方向总是与电压的实际方向(电位降低方向)一致。按照这个规律同时设定电流和电压的参考方向时,电流和电压的方向关系成为关联方向;当然,参考方向是可以任意设定的,若不按此规律设定,则称为非关联方向。

    二、问题解答:

    上面的基本概念认知清楚后问题就简单了,不管是什么元件或网络,只要假定的电流参考方向与假定的电压参考方向(假定的电位降方向)一致,则称这对假定的参考方向是关联参考方向。

    习惯上总是假定电源的参考电流方向与电源的电压参考方向相反(非关联),这是因为,实际的电源本来就是:电流方向与电位升的方向一致(这是因为电源里面起主导作用的是非静电力)。

    三、补充说明

    这里面基本的知识是“标量”的方向问题,准确说标量没有方向,只有正负号。对于标量要确定其方向(正负号)必需首先要确定一个参照方向,与参照反向一致的反向为正值,反之为负值。

    上文提到的电流实际方向—正电荷定向移动的方向,实质不是什么实际方向,而是电流标量取正值时的参照反向。

    有点绕。

    Marnyi Shi

    2017-6-23

    sdhncn@gmail.com

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  • 电压电流为关联参考方向.PPT

    千次阅读 2020-12-31 10:22:49
    电压电流为关联参考方向.PPT电压、电流关系(VCR): 1、端电流为恒定值(直流电压源)或固定的时间函数(交流电压源),与所接外电路无关; 2、电流源两端的电压则随外电路的不同而变化。 伏安特性曲线: 伏安特性是一条...

    电压电流为关联参考方向.PPT

    电压、电流关系(VCR): 1、端电流为恒定值(直流电压源)或固定的时间函数(交流电压源),与所接外电路无关; 2、电流源两端的电压则随外电路的不同而变化。 伏安特性曲线: 伏安特性是一条平行于电压轴的直线。 u i * * 2、电路元件的物理参数; 4、电路元件的能量特征。 重点: 第2讲 电路基本元件介绍 3、电路元件的电压电流关系(VCR); 1、电路元件的电磁特性; 1.3 电阻元件 一、电磁特性 对电流呈现阻碍作用,消耗电能。 二、线性电阻元件 定义 电压和电流有确定的对应关系,可以用u-i平面上的一条关系曲线(即伏安曲线)表示,且伏安关系是一条通过原点的直线的元件。 电路符号: u i + - R 电压电流关系(VCR): 电压与电流成正比。此即欧姆定律。 u、i 取关联参考方向 u、i 取非关联参考方向 伏安特性: 通过原点的一条直线。 说明: u i 如果电阻的伏安关系不是一条直线,则称为非线性电阻,半导体二极管就是一个非线性电阻器件,当电压、电流为关联方向时,其关系可用下式表示 开路和短路: 当一个二端元件(或电路)的端电压不论为何值时,流过它的电流恒为零值,就把它称为开路。开路的伏安特性在u-i平面上与电压轴重合,它相当于R= ∞或G = 0。 当流过一个二端元件(或电路)的电流不论为何值时,它的端电压恒为零值,就把它称为短路。短路的伏安特性在u-i平面上与电流轴重合,它相当于R= 0或G = ∞。 功率: 电阻的功率恒为正值,说明电阻是耗能元件。 能量: 1.4 电感元件 一、电磁特性 当电流通过线圈时,将产生磁通,是一种储存磁场能量的部件。 二、线性电感元件 如果在任何时刻,通过电感元件的电流i与其磁链?成正比,?-i 特性是过原点的直线,这样的元件称为线性电感元件。 电路符号: + - u (t) i L 电压电流关系(VCR): u、i 取关联参考方向 u、i 取非关联参考方向 VCR表明: 1、电感元件的电压、电流是微分关系,即感应电压与该时刻电流的变化率成正比。 2、倘若电流不变化,即在直流电路中,则电压u = 0,电感相当于短路。 3、实际电路中电感的电压 u为有限值,则电感电流 i 不能跃变,必定是时间的连续函数。 VCR的另一种形式: 表明: 1、电感是一种记忆元件; 2、电感电流具有连续性。 储能: 表明: 某时刻电感的储能取决于该时刻电感的电流值,与电感的电压值无关。反映了电感的储能不能发生跃变。 1.5 电容元件 一、电磁特性 在外电源作用下,两极板上分别带上等量异号电荷,撤去电源,板上电荷仍可长久地集聚下去,能够储存电场能量。 二、线性电容元件 任何时刻,电容元件极板上的电荷q与电压 u 成正比,q - u 特性是过原点的直线。这种电容元件称为线性电容。 电路符号: 电压电流关系(VCR): u、i 取关联参考方向 u、i 取非关联参考方向 C + - u VCR表明: 1、电容元件上电压与电流也是微分关系,电流与该时刻电压的变化率成正比。 2、如果电压不变化,即加上直流电压,则i = 0,电容相当于开路。 3、实际电路中通过电容的电流 i 为有限值,则电容电压u必定是时间的连续函数。 VCR的另一种形式: 表明: 1、电容是一种记忆元件; 2、电容电压具有连续性。 储能: 表明: 某时刻电容的储能取决于该时刻电容的电压值,与电容的电流值无关。反映了电容的储能不能发生跃变。 【例2-1】 + - C 0.5F i 电路如下图所示,求电流i、功率P (t)和储能W (t)。 解: uS (t)的函数表示式为: 2 1 t /s 2 0 uS/V 解得电流为: 2 1 t /s 1 i /A -1 2 1 t /s 2 0 p/W -2 2 1 t /s 1 0 WC /J 若已知电流求电容电压,有 2 1 t /s 1 i /A -1 1.6 电源 一、电压源 1、理想电压源 电路符号 i + - 实际电压源的理性化模型。它忽略了实际电压源的内阻。 电压、电流关系(VCR): 1、端电压为恒定值(直流电压源)或固定的时间函数(交流电压源),与所接外电路无关; 2、通过电压源的电流则随外电路的不同而变化。 伏安特性曲线: 伏安特性是一条平行于电流轴的直线。 u i 功率: 1、电压、电流为关联参考方向 + _ i u + _ 电场力做功 , 电源吸收功率。充当负载。 1、电压、电流为非关联参考方向 + _ i u + _ 电流(正电荷 )由低电位向高电位移动,外力克服电场力作功,电源发出功率。起电源作用

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    电流的参考方向(流向)

    在电流分析计算中,对于简单电路,我们很容易判定电流的实际流动方向,但对复杂电路,我们很难直接判断电流的实际流向。因此,为列电路方程而必须事先人为地假定电流的流向,这我们称之为电流的参考方向。当我们通过对电路分析计算后得到的电流值为正值时,电流的参考方向就是电流的实际流向,当得到的电流值为负值时,表明电流的实际流向与参考方向相反。这样,在假定的电流参考方向下,计算得到的电流值的正或负就可以表明电流的实际流向。图(a)表示电流的实际流向与参考方向相同。

    电压的参考方向(极性)

    同样,我们也可以对电路中任意两点之间的电压事先假定一个参考极性,当计算得到的电压值为正值时,电压的参考极性就是电压的实际极性,当计算得到的电压值为负值时,电压的实际极性与参考极性相反。这样,在假定的电压参考极性下,计算得到的电压值的正或负就可以表明电压的实际极性。在图1.3中,图(a)表示电压的实际极性与参考极性相同,图(b)表示电压的实际极性与参考极性相反。

    关联参考方向

    电路中每个元件的电流或电压的参考方向或参考极性是相互独立的,在对电路分析计算前可以任意假定。但为了便于分析电路的其他变量或性质,我们一般将电流的参考方向和电压的参考极性设为一致,将其称为关联参考方向。在后面电路分析计算中的公式都是在关联参考方向。在后面电路分析计算中公式都是在关联参考方向的前提下给出的。

    当电路中任何一个元件指定其电压和电流的参考方向为关联参考方向后,我们根据计算得到的电压和电流的实际结果很容易判断该元件是消耗还是提供功率。

    例如,当一个元件的电压和电流的参考方向指定为关联参考方向,我们经过计算后得到该元件的电压和电流分别为u=2V,i=5A则p=ui=10W,该元件消耗功率10W,当经过计算得到u=-2V,i=5A则p=ui=-10W,该元件提供功率10W。

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