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- 恆定電流
- 高壓直流
恆定電流
恆定電流
電流定義為電荷的定向運動；其形成條件為導體兩端有電壓。
1、導體提供大量的自由電荷。金屬導體中的自由電荷是自由電子，電解液中的自由電荷是正、負離子。
2、導體兩端加電壓就在導體中建立了電場。
直流定義為方向不隨時間而改變的電流，恆定電流定義為方向和大小都不隨時間改變的電流，因此恆定電流屬於直流電。
1、電源的作用：提供持續的電壓。
2、形成電流的條件：
（1）存在自由電荷
（2）導體兩端存在電壓
3、恆定電流的概念：大小、方向都不隨時間變化的電流。
4、電流有方向，但它是標量；規定：正電荷定向移動的方向是電流的方向。
註：在電源外部，電流從電源的正極流向負極；在電源的內部，電流從負極流向正極。
恆定電場產生恆定電流，同時，也產生恆定磁場，但恆定電場與恆定磁場的場量是相互獨立 的。
由於恆定電場的作用，導體中的自由電荷定向運動的速率增加；而運動過程中會與導體內部不動的粒子碰撞從而減速，因此自由電荷的平均速率不隨時間變化。
1、電流強度：
定義式：I=q/t
其中，I：電流強度（A），q：在時間t內通過導體橫截面的電量（C），t：時間（s）
金屬導體中電流的計算式：I=nqSv
其中，n：自由電子數目，q：每個自由電子的電荷量（C），S：導體的橫截面積（m2），v：自由電子在導線內定向移動的速率（m/s) 。
2、電動勢：
E=W/q
其中，E：電動勢(V)，W：非靜電力所做的功（J），q：電荷量（C）
電源的參數：
①電動勢：它取決於電池的正負極材料及電解液的化學性質，與電池的大小無關。
②內阻（r）:電源內部的電阻。
3、歐姆定律：
I=U/R
其中，I：導體電流強度（A），U：導體兩端電壓(V），R：導體阻值（Ω ）
可以得出：通過導體的電流強度，跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比；
注意：
a、公式中的I、U、R三個量必須是屬於同一段電路的具有瞬時對應關係。
b、適用範圍：適用於金屬導體和電解質的溶液，不適用於氣體。在電動機中，導電的物質雖然也是金屬，但由於電動機轉動時產生了電磁感應現象，這時通過電動機的電流，也不能簡單地由加在電動機兩端的電壓和電動機電樞的電阻來決定。
導體的伏安特性曲線：
①伏安特性曲線：用縱坐標表示電流I，橫坐標表示電壓U，這樣畫出的I-U圖象叫做導體的伏安特性曲線。
②線性元件和非線性元件
線性元件：伏安特性曲線是通過原點的直線的電學元件。
非線性元件：伏安特性曲線是曲線，即電流與電壓不成正比的電學元件
4、電阻定律：
R=ρL/S
其中，ρ：電阻率（Ω·m），L：導體的長度（m），S：導體橫截面積(m）
5、閉合電路歐姆定律：
I =E /(r+R) 或 E=Ir + IR ，也可以是E =U內 + U外
其中，I：電路中的總電流（A），E：電源電動勢(V），R:外電路電阻（Ω），r：電源內阻（Ω）
6、電功與電功率：
W=UIt，P=UI
其中，W：電功（J），U：電壓（V），I：電流（A），t：時間（s)，P：電功率（W)
電流做功的實質是電場力對電荷做功，電場力對電荷做功電荷的電勢能減少，電勢能轉化為其他形式的能，因此上式W=UIt是計算電功普遍適用的公式。
單位時間內電流做的功叫電功率，上式P=UI是計算電功率普遍適用的公式。
7、焦耳定律：
Q=IRt
其中，Q：電熱（J），I：通過導體的電流（A），R：導體的電阻值（Ω），t：通電時間（s)
電流通過電阻時產生的熱叫電熱，上式是普遍適用的電熱的計算公式。
8、在純電阻電路中：
由於I=U/R，W=Q，因此W=Q=UIt=IRt=Ut/R
注意電熱和電功的區別：
a：純電阻用電器：電流通過用電器以發熱為目的，例如電爐、電熨斗、白熾燈等；
b：非純電阻用電器：電流通過用電器以轉化為熱能以外的形式的能為目的，發熱是不可避免的熱能損失，例如電動機、電解槽、給蓄電池充電等。
在純電阻電路中，電能全部轉化為熱能，電功等於電熱，即W=UIt是通用的。
在非純電阻電路中，電路消耗的電能，即W=UIt分為兩部分：
一大部分轉化為熱能以外的其他形式的能（例如電流通過電動機，電動機轉動將電能轉化為機械能）；另一小部分不可避免地轉化為電熱Q=IRt。這裡W=UIt不再等於Q=IRt，而是W>Q，應該是W=E其他+Q，電功只能用W=UIt，電熱只能用Q=IRt計算。
9、電源總動率、電源輸出功率、電源效率：
P總=IE，P出=IU，η=P出/P總
其中，I：電路總電流（A），E：電源電動勢（V），U:路端電壓(V），η：電源效率
10、電路的串/並聯特性
串聯電路的基本特點：電路中各處的電流都相等；電路兩端的總電壓等於電路各部分電壓之和。
並聯電路的基本特點：各並聯支路的電壓相等，且等於並聯支路的總電壓；並聯電路的總電流等於各支路的電流之和。
串聯電路：P、U與R成正比；並聯電路：P、I與R成反比。
電阻關係：R串=R1+R2+R3+…… ；
1/R並=1/R1+1/R2+1/R3+……；
電流關係： I串總=I1=I2=I3；
I 並總=I1+I2+I3；
電壓關係：U串總=U1+U2+U3；
U並總=U1=U2=U3；
電壓分配：U1/R1=U2/R2；U1/R1=U/R
功率分配： P總=P1+P2+P3（串聯）；
P總=P1+P2+P3（並聯）；
n個相同電池（E、r）串聯：En=nEr=nr
n個相同電池（E、r）並聯：En=Er=r/n
圖1
AD導體中的自由電荷總數：N=nLs，
總電荷Q=Nq=nLSq，所有這些電荷都通過橫截面D所需的時間：t=L/V
計算導體AD中的電流∵I=Q/t、t=L/V；∴I=nqsv。
由此可見，從微觀上看，電流與導體中單位體積內的自由電荷數、每個自由電荷量、電荷定向移動的速率、導體的橫截面積有關。
基本信息
- 中文名
- 恆定電流
- 外文名
- constant current
- 應用
- 物理學、電磁學
- 相關術語
- 恆定電壓
- 學科
- 物理
- 基本概念
- 方向和大小都不隨時間改變的電流