一、电流
1、要了解电流的实质,应从物质内部结构进行分析。物质由分子组成,分子由原子组成,原子由带正电的原子核和带负电的电子组成。在通常况下,原子核所带的正电荷数等于核外电子所带的负电荷数,所以原子是中性的,不显电性,物质也不显电性。当给予一定外加条件时(如接上电源),就迫使金属或某些溶液中的电子发生有规则的运动。
2、电荷有规则的定向运动称为电流。在金属导体中,电流是电子在外电场作用下有规则的运动形成的。在某些液体或气体中,电流则是正离子或负离子在外电场作用下有规则运动形成的。导体中的这种电流也称为传导电流。
3、在不同的导电物质中,形成电流的运动可以是正电荷,也可以是负电荷,甚至两者都有。为统一起见,规定以正电荷移动的方向为电流的方向。在金属导体中电子运动而形成的电流方向与电子流方向相反。
4、在分析或计算电路时,常常要求出电流的方向。但当电路比较复杂时,某段电路中电流的实际方向往往难以确定,此时可先假定电流的参考方向(也称正方向),然后列方程求解,当解出的电流为正值时,就认为电流方向与参考方向一致,反之,当电流为负值时,就认为电流方向与参考方向相反。
5、电流的大小取决于在一定时间内通过导体横截面的电荷量多少。在相同的时间内通过导体横截面的电荷量越多,就表示流过该导体的电流越强,反之越弱。电流的大小用电流强度来衡量,通常规定:一秒钟内通过导体横截面的电量称做电流强度,以字母Ⅰ表示。若在t秒钟内通过导体横截面的电量是Q库仑,则电流强度Ⅰ就可用下式表示:
l=Q/t
电流强度的单位是安培。若在1秒钟内通过导体横截面的电量为1库仑,则电流强度就是1安培。
安培简称安,以字母A表示。除安培外,常用的电流强度单位还有千安(kA)、毫安(mA)、微安(uA),它们之间的换算关系为:
1千安(kA)=103安(A)1安(A)=103毫安(mA)1毫安(m)=103微安(uA)
为了方便,人们常把电流强度简称为电流。这样电流这一名词不但表示一种物理现象,而且也代表一个物理量。
6、电流分交流电流和直流电流两大类。凡方向不随时间变化的电流都称直流电流,而大小和方向都不随时间变化的电流称稳恒电流;凡大小和方向都随时间变化的电流称交流电流或交变电流。
7、交流电流的大小是随时间变化的,我们可以在一个很短的时间△t内研究它的大小。在△t时间内,若导体横截面的电量变化是-Q。则瞬时电流强度i为:
i=△Q/-t
8、一个实际电路中的电流大小可以用电流表来测量。测量时必须把电流表串联在电路中,并使电流从表的正端流入,负端流出。同时要选择好电流表的量程(测量范围)。使其大于实际电流的数值,否则可能烧坏电流表。
二、电流密度
1、在实际作工中,有时需要选择导线的截面,这就要用到电流密度这一概念。所谓电流密度就是当电流在导体的横截面上均匀分布时,该电流与导体横截面积的比值。这样电流密度J可用下式表示:
J=1/S
上式中当电流强度l用A作单位、面积S用mm2作单位时,电流密度的单位是A/mm2。
2、导线允许的电流密度随导体截面不同而不同。例如,1mm2的铜导线允许通过6A的电流;2.5mm2的铜导线允许通过15A的电流(J=6); 120mm2的铜导线允许通过280A的电流(J=2.3)。当导线中通过的电流超过允许电流时,导线将发热、甚至冒火而出现事故。
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