2．电流的大小
电学中用电流强度来衡量电流的大小。电流强度就是l秒钟通过导体截面的电量。电流强度用字母I表示，计算公式如下：
I?Qt
式中 I——电流强度，单位安培(A)；
Q——在t秒时间内，通过导体截面的电量数，单位库仑(C)；
t——时间，单位秒(s)。
实际使用时，人们把电流强度简称为电流。电流的单位是安培，简称安，用字母A表示。如果1秒内通过导体截面的电量为1库仑，则该电流的电流强度为1安培，习惯简称电流为1安。实际应用中，除单位安培外，还有千安(kA)、毫安(mA)和微安(?A)。它们之间的关系为：
1kA=10A 1A=10mA 1mA=10?A
333三、电压
为了弄清楚电荷在导体中定向移动而形成电流的原因，我们对照图1—2a水流的形成来理解这个问题。
从图1—2a可以看到外水由一A槽经C管向8槽流去。水之所以能在C管中进行定向移动，是由于A槽水位高，B槽水位低所致：A，B两槽之间的水位差即水压，是实现水形成水流的原因。与此相似，当图1—2b中的开关S闭合后，电路里就有电流。这是因为电源的正极电位高，负极电位低。两个极间电位差(电压)使正电荷从正极出发，经过负载R移向负极形成电流。所以，电压是自由电荷发生定向移动形成电流的原因。在电路中电场力把单位正电荷由高电位a点移向低电位b点所做的功称为两点间的电压，用间的电位差，它是衡量电场力做功本领大小的物理量。
电压用字母U表示，单位为伏特，电场力将1库仑电荷从a点移到b点所做的功为1焦耳，则ab间的电压值就是1伏特，简称伏，用字母V表示。常用的电压单位还有千伏(kV)，毫伏(mV)等。它们之间的关系为：
1 kV=10V l V=10mV
电压与电流相似，不但有大小，而且有方向。对于负载来说，电流流人端为正端，电流流出端为负端。电压的方向是由正端指向负端，也就是说负载中电压实际方向与电流方向一致。在电路图中，用带箭头的细实线表示电压的方向。
33Uab
表示。所以电压是a与b两点
四、电动势、电源
在图1—2a中，为使水在C管中持续不断地流动，必须用水泵把B槽中的水不断地泵入A槽，以维持两槽间的固定水位差，也就是要保证C管两端有一定的水压。在图1—2b中，电源与水泵的作用相似，它把正电荷由电源的负极移到正极，以维持正、负极间的电位差，即电路中有一定的电压使正电荷在电路中持续不断地流动。
电源是利用非电力把正电荷由负极移到正极的，它在电路中将其他形式能转换成电能。电动势就是衡量电源能量转换本领的物理量，用字母E表示，它的单位也是伏特，简称伏，用字母V表示。
电源的电动势只存在于电源内部。人们规定电动势的方向在电源内部由负极指向正极。在电路中也用带箭头的细实线表示电动势的方向，如图1—2b所示。当电源两端不接负载时，电源的开路电压等于电源的电动势，但二者方向相反。
生活中用测量电源端电压的办法，来判断电源的状态。比如测得工作电路中两节5号电池的端电压为2.8 V，则说明电池电量比较充足。
五、电阻
一般来说，导体对电流的阻碍作用称为电阻，用字母R表示。电阻的单位为欧姆，简称欧，用字母?表示。
如果导体两端的电压为1伏，通过的电流为1安，则该导体的电阻就是1欧。
常用的电阻单位还有千欧(k?)、兆欧(M?)。它们之间的关系为：
1 k?=10? 1 M?=10k?
应当强调指出：电阻是导体中客观存在的，它与导体两端电压变化情况无关，即使没有电压，导体中仍然有电阻存在。实验证明，当温度一定时，导体电阻只与材料及导体的几何尺寸有关。对于二根材质均匀、长度为L、截面积为S的导体而言，其电阻大小可用下式表示：
R??LS33
式中 R——导体电阻，单位为欧(?)；
L——导体长度，单位为米(m)；
S——导体截面积，单位为平方毫米(mm)；
2?——电阻率，单位为欧·米(?·m)。
式中电阻率是与材料性质有关的物理量。电阻率的大小等于长度为1m，截面积为1mm2的导体在一定温度下的电阻值，其单位为欧米(?：m)。例如，铜的电阻率为1.7×10就是指长为1m，截面积为1mmz的铜线的电阻是1.7×10电阻率见表1—1。
从表中可知，铜和铝的电阻率较小，是应用极为广泛的导电材料。以前，由于我国铝的矿藏量丰富，价格低廉，常用铝线作输电线。由于铜线有更好的电气特性，如强度高、电阻率小，现在铜制线材被更广泛应用。电动机、变压器的绕组一般都用铜材。
表1—1 几种常用材料在20℃时的电阻率
材料名称 银 铜 铝 钨 铁 康铜 锰铜 铝铬铁电阻丝 电阻率(?·m) 1.6×10 1.7×10 2.9×10 5.3×10 1.0×10 5.0×10 4.4×10 1.2×10 ?6?7?7?8?8?8?8?8m，?·
C时的?。几种常用材料在20°?8?7六、电功、电功率 电流通过用电器时，用电器就将电能转换成其他形式的能，如热能、光能和机械能等。
我们把电能转换成其他形式的能叫做电流做功，简称电功，用字母W表示。电流通过用电器所做的功与用电器的端电压、流过的电流、所用的时间和电阻有以下的关系：
?W?UIt??2W?IRt?
2?UW?t?R?如果公式(1—3)中，电压单位为伏，电流单位为安，电阻单位为欧，时间单位为秒，则电功单位就是焦耳，简称焦，用字母J表示。
电流在单位时间内通过用电器所做的功称为电功率，用字母P表示。其数学表达式为：
P?Wt
将公式(1—3)代入公式1—4后得到：
P?2U?R??P?UI? P?IR2?????若在公式(1—4)中，电功单位为焦耳，时间单位为秒，则电功率的单位就是焦耳/秒。焦耳/秒又叫瓦特，简称瓦，用字母W表示。在实际工作中，常用的电功率单位还有千瓦(kW)、毫瓦(mW)等。它们之间的关系为：
1kW=10W 1W=10mW
从公式1—5中可以得出如下结论：
1．当用电器的电阻一定时，电功率与电流平方或电压平方成正比。若通过用电器的电流是原来电流的2倍，则电功率就是原功率的4倍；若加在用电器两端电压是原电压的2倍,则电功率就是原功率的4倍。
2．当流过用电器的电流一定时，电功率与电阻值成正比。对于串联电阻电路，流经各个电阻的电流是相同的，则串联电阻的总功率与各个电阻的电阻值的和成正比。
3．当加在用电器两端的电压一定时，电功率与电阻值成反比。对于并联电阻电路，各个电阻两端电压相等，则各个电阻的电功率与各电阻的阻值成反比。
在实际工作中，电功的单位常用千瓦小时(kW·h)，也叫“度”。1千瓦小时是1度，它表示功率为1千瓦的用电器1小时所消耗的电能，即：
1kW·h=1kW×1h=3.6×10J
例题1 一台42英寸(1英寸=2.54厘米)等离子电视机的功率约为300W，平均每天开机
633
3小时，若每度电费为人民币0.48元，问一年(以365天计算)要交纳多少电费?
解：
电视机的功率P=300 W=0.3 kW
电视机一年开机的时间t=3×365=1 095 h
电视机一年消耗的电能W=Pt=0.3×1 095=328.5 kW·h 一年的电费为328.5×0.48=157.68元
想一想：现在的电气在不工作时经常是通电的，(待机状态)，此时的功耗很低，一般不超过10 W(计算时可以估算为5 W)，假定家中有空调、电视机、DVD播放器、家庭影院功放、计算机主机、计算机显示器，如果这些电气长期处在待机状态，它们一年要消耗多少电费?有没有其他问题? 七、电流的热效应 电流通过导体使导体发热的现象叫做电流的热效应。电流的热效应是电流通过导体时电能转换成热能的效应。
电流通过导体产生的热量，用焦耳一楞次定律表示如下：
Q?IRt
2式中 Q——热量，单位焦耳(J)；
I——通过导体的电流，单位安培(A)； R——导体电阻，一单位欧姆(?)；
t——导体通过电流的时间，单位秒(S)
焦耳一楞次定律的物理意义是：电流通过导体所产生的热量，与电流强度的平方、导体的电阻及通电时间成正比。
在生产和生活中，应用电流热效应制作各种电气。如白炽灯、电烙铁、电烤箱、熔断器等在工厂中最为常见；电吹风、电褥子等常用于家庭中。但是电流的热效应也有其不利的一面，如电流的热效应能使电路中不需要发热的地方(如导线)发热，导致绝缘材料老化，甚至烧毁设备，导致火灾，是一种不容忽视的潜在祸因。
例题2 已知当一台电烤箱的电阻丝流过5 A电流时，每分钟可放出1.2×10J的热量，求这台电烤箱的电功率及电阻丝工作时的电阻值。
解：
根据公式(1—4)，电烤箱的电功率为：
P?Wt?Qt?1.2?10606620kW
电阻丝工作时电阻值为：
电工基础知识入门
