电路中的基本变量为:电量、电流、电功、电功率、电压。 在五个变量中,每两个变量都有相应的函数关系,所以我们说电学中的变量是四通八达的。 教科书中常用的变量是:电压、电流、电功率。这些变量在工程设计中非常常用。例如,知道电池的电量和电压,如何计算电池需要多少度?另一个例子是,知道电池的容量,我们如何计算产品的电池寿命?掌握这五个变量之间的关系,而不是死记硬背,一定要掌握每个变量的物理意义,以及它们的单位属于什么大纲。
电量和电流
,常用于电池。**库伦是其常用单位(C)、毫安时(mA·H)、安秒(A·s)、伏法(V·F)**等等…为什么有这么多的单位,全归功于电学中四通八达的公式。比如毫安时和安秒单位就来自于电流公式。
电流称为电流强度(I),表征单位时间(1s)内流过导体的电荷。在这个概念上,我们可以得到电流公式:I=Q/t。在电流公式的基础上,我们可以量公式,即Q=I*t。
电流单位为安培(A),时间单位为秒(s),库伦是电力单位(C)。由Q=It我们也可以知道公式1C=1As=1000mA*(1/3600)h=(1/3.6)mAh。这就是电力单位安秒和毫安时的由来。
毫安时(mAH)如果电池容量为100,是电池电量的单位mAh,也就是说,电池在理想状态下是100mA放电,可放电1小时。
同样,根据电容公式C=Q/U,库伦可以得到库伦和伏法之间的关系。
电功和电功
相信很多人都分不清电功、电功和电量。
在牛顿物理学中,。电能也代表电能,可以称为电能。电能可转化为热能(电阻加热)、动能(电机旋转)、光能(LED灯)和其他能量。电的物理公式多种多样,所以电的单位很多。
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电功和牛顿经典物理学一样,单位是焦耳(J)。1焦耳=1牛米(N*m)。
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**电功是电功率和时间的乘积**。根据公式P=Wt,**1焦耳=1瓦秒(W*s)=0.001KW*(1/3600)小时=2.7*10^ -7千瓦时=2.7*10^-7度**。这个单位一定很多人都很熟悉。家里的电费是按电功支付的。电表示电能量和家里消耗的电能。你需要支付多少电费,而不是按电力支付电费。
因为电力单位是瓦特(W),而功用字母W表示,所以很多人误以为电功就是电功。
电压
电压是能量的衍生物。
从电学的发展历史来看。当科学家意识到电流和水流是一样的时候,电压的概念就提出来了。物理学家伏特发明了伏特电堆进行报复,首次证实了电压的哲学概念,让人们意识到电流和水流是一样的。电压越强,电流越大。
那么电压是如何产生的呢?
电子和原子核组成原子,原子组成了物质。当电子数与原子核质子数一致时,原子不显电。电子剥离后,原子显正电,剥离后的电子显负电。剥离后的电子运动产生电流。移动到某一区域并积累一定量后,积累的量为电量。积累后,每个电子与显示正电的原子之间产生吸引力,形成电场能量分布,电压表示电场中正电荷的能量。电压的单位是伏特。
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我们知道电压表征单位正电荷在电池中的电能**1V=1焦耳每电子电量(J/C)。反过来,1焦耳=1伏特*1电子电量**,1电子电量为电子带电量为1.6×10^-19 C,因此,电力(电能)单位有电子伏特(eV)。
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根据静电物理学公式,W=FS,我们知道电能单位也可以是牛米(N*m),所以1V=每电子电量1牛米=1/1.6×10^-19(N*m/C)。
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电能单位一度或一度KWH,电压表示单位电能,因此1V=1焦耳每电子电量(度/度/C)=每电子电量1瓦(W/C)=2.7*10^ -7千瓦时每电子电量(KW*h/C)=2.7*10^ -7度每电子电量=(2.7*10^ -7)/(1.6×10^ -19)(KW*h/C).
我们前面知道1C=(1/3600)Ah=(1/3.6)mAh,代入1V=(2.710^ -7)/(1.6×10^ -19)(KWh/C)我们得到:1V=(2.710^ -7)(1.6×10 ^ -19)/(1/3600)(KWh/Ah)=(2.7*10^ -7)/(1.6×10^-19)/(1/3600)(KW/A)。 可以看到KW是功率量纲,A是电流量纲U=P/I。在电学定理中,条条大道通罗马。
如果有人问你,一个电池的容量是1万mAh,标称工作电压为3.8V,电池有多少电能?很简单吗?
W=1000mAH3.8V=3800mWh=0.0038KWh=0.0038度电。 电动汽车使用的电池组电压为60V,电量为20Ah,充满电需要多少电? W=60V20Ah=1200Wh=1.2KWh=1.2度电。一度电5毛钱,电动车满一晚,需要6毛钱。
电压表示一定位置的能量,与电荷本身的电量无关(因为所有电荷带的电量都是相等的)。因此,对电压的理解必须把握相对的概念。如果a点对地电压为1V,b点对地电压为5V,c点对地电压为12V,B点相对于a点,电压Vab为5-1=4V,c点对B点,电压Vcb为12-5=7V。b点相对c点电压为Vbc=5-12=-7V。理解电压的相对特性是分析电路最基本的要求,尤其是分析MOS管道打开电压,有自举电容的电路。 掌握以上五个变量是熟练开始电路分析的必要条件之一。
转移-日常硬知识