1.2 电流和电压的参考方向
参考方向就是一个假设的方向(类似中学物理的正方形),选参考方向的原因是电路结构略显复杂, 无法直接看出支路电压、电流的实际方向,参考方向可以任意选择,任意支路电压、电流只有两种可能的方向,方向的信息可以蕴含在符号之中(电压、电流都可以看作代数量)。
电压、电流参考方向的特点是不会影响电路工作状态。
如果计算出负电流,那电流方向和参考方向相反,否则反之。
1.2.1 电流的表示方法
电流的表示方法:箭头,角标
电流很少写角标,一般直接画箭头,箭头并不一定是实际方向,是参考方向。
朝下的-5A实际方向就是朝上的5A,就电流而言,图©和图(d)是一样的。
上图说明参考方向的选择不影响实际电流方向。
1.2.2 电压的表示方法
电压方向的表示方式有:箭头,角标,极性(正负),电位,其中极性和电位含义相同。
电压的箭头不标在支路上,是标在侧面
(a)和(b)是箭头表示
(c)和(d)是角标表示,
u
a
b
u_ab
uab,
a
a
a是起点,
b
b
b是终点
(e)和(f)是极性表示
(g)和(h)是电位表示方式,
u
a
b
=
φ
a
−
φ
b
u_ab=\varphi_a-\varphi_b
uab=φa−φb,是起点电位减去终点电位。正极性是高电位点,负极性是低电位点。从a到b有一个电压降落即电压降,由负指向正是电压上升。
有时候不知道电压实际方向,假设从上下到下是高电位到低电位,如果计算得出是正数,说明假设正确,否则说明实际方向和参考方向相反,上面是低电位,下面是高电位。
1.2.3 电位
某点电位即是此点于参考点之间的电压,方向是由任意点指向参考点
性质:电位具有相对性,电位差(电压)具有绝对性
下面是海拔高度案例:
认为海平面高度是0,这个0高度面相当于电位中的0参考点,任意点的电位类似于任一点的海拔。海平面上升了,a和b点海拔变了,但是a和b的高度差没变,假设这个海平面就是零电位点,那么a和b两点的电位差不变。
1.2.4 同一支路u、i参考方向之间的关系
u、i参考方向均可独立任意指定,没有什么限制。
关系:
- u、i参考方向相同:关联参考方向
- u、i参考方向相反:非关联参考方向
- 前提:对于同一支路或端口而言
(a)和(d)关联参考方向,(b)和©非关联参考方向
1.2.5 关联参考方向的对象
这是有两个端口,需要先指定对象,对于(B)的
N
1
N_1
N1(改画为C),
1.2.6 补充知识点
- 在分析求解题目前,应首先指定参考方向,只有选定了参考方向后才能列写电路方程。
- 参考方向一经指定,就不要再轻易变动,否则容易出错!
- 以后遇到的方向标注,都应理解为参考方向而非实际方向。
- 电压、电流的符号必须与参考方向结合才能起作用,若不指定参考方向,则其符号失去意义。
- 对于电压、电流而言,变向加负号,前后是完全等价的,没有必要对于正值有过多倾向性。
- 要搞清楚关联、非关联的对象
- 参考方向的选取不会影响原电路的工作状态。
- 若无说明,默认取关联参考方向。