电气工程及其自动化专业英语翻译.docx

第 一 章电 路 基 本 原 理第 一 节电 流 和 电 压u( t) 和 i ( t) 这 两 个 变 量 是 电 路 中 最 基 本 的 两 个 变 量 ， 它 们 刻 划 了 电 路 的 各 种 关 系 。 电 荷 和 电 流电 荷 的 概 念 是 用 来 解 释 所 有 电 气 现 象 的 基 本 概 念 。也 即 ，电 路 中 最 基 本 的 量 是 电 荷 。 电 荷 是 构 成 物 质 的 原 子 微 粒 的 电 气 属 性 ， 它 是 以 库 仑 为 单 位 来 度 量 的 。我 们 从 基 础 物 理 得 知 一 切 物 质 是 由 被 称 为 原 子 的 基 本 构 造 部 分 组 成 的 ， 并 且 每 个 原 子 是 由 电 子 ，质 子 和 中 子 组 成 的 。我 们 还 知 道 电 子 的 电 量 是 负 的 并 且 在 数 值 上 等 于 1 .602100× 10 -12 C ，而 质 子 所 带 的 正 电 量 在 数 值 上 与 电 子 相 等 。质 子 和 电 子 数 量 相 同 使 得 原 子 呈 现 电 中 性 。让 我 们 来 考 虑 一 下 电 荷 的 流 动 。电 荷 或 电 的 特 性 是 其 运 动 的 特 性 ，也 就 是 ，它 可 以 从 一 个 地 方 被 移 送 到 另 一 个 地 方 ， 在 此 它 可 以 被 转 换 成 另 外 一 种 形 式 的 能 量 。当 我 们 把 一 根 导 线 连 接 到 某 一 电 池 上 时 ( 一 种 电 动 势 源 )， 电 荷 被 外 力 驱 使 移 动 ； 正 电 荷 朝 一 个 方 向 移 动 而 负 电 荷 朝 相 反 的 方 向 移 动 。这 种 电 荷 的 移 动 产 生 了 电 流 。我 们 可 以 很 方 便 地 把 电 流 看 作 是 正 电 荷 的 移 动 ， 也 即 ， 与 负 电 荷 的 流 动 方 向 相 反 ， 如 图 1 － 1 所 示 。 这 一 惯 例 是 由 美 国 科 学 家 和 发 明 家 本 杰 明 － 富 兰 克 林 引 入 的 。虽 然 我 们 现 在 知 道 金 属 导 体 中 的 电 流 是 由 负 电 荷 引 起 的 ， 但 我 们 将 遵 循 通 用 的 惯 例 ， 即 把 电 流 看 作 是 正 电 荷 的 单 纯 的 流 动 。 于 是 电 流 就 是 电 荷 的 时 率 ， 它 是 以 安 培 为 单 位 来 度 量 的 。 从 数 学 上 来 说 ， 电 流 i、 电 荷 q 以 及 时 间 t 之 间 的 关 系 是 ：从 时 间 t0 到 时 间 t 所 移 送 的 电 荷 可 由 方 程 （ 1 － 1 ） 两 边 积 分 求 得 。 我 们 算 得 ：我 们 通 过 方 程（ 1 － 1 ）定 义 电 流 的 方 式 表 明 电 流 不 必 是 一 个 恒 值 函 数 ，电 荷 可 以 不 同 的 方 式 随 时 间 而 变 化 ， 这 些 不 同 的 方 式 可 用 各 种 数 学 函 数 表 达 出 来 。电 压 ， 能 量 和 功 率在 导 体 中 朝 一 个 特 定 的 方 向 移 动 电 荷 需 要 一 些 功 或 者 能 量 的 传 递 ，这 个 功 是 由 外 部 的 电 动 势 来 完 成 的 。 图 1 － 1 所 示 的 电 池 就 是 一 个 典 型 的 例 子 。 这 种 电 动 势 也 被 称 为 电 压 或 电 位 差 。电 路 中 a 、b 两 点 间 的 电 压 等 于 从 a 到 b 移 动 单 位 电 荷 所 需 的 能 量（ 或 所 需 做 的 功 ）。 数 学 表 达 式 为 ：式 中 w 是 单 位 为 焦 耳 的 能 量 而 q 是 单 位 为 库 仑 的 电 荷 。电 压 U ab 是 以 伏 特 为 单 位 来 度 量 的 ， 它 是 为 了 纪 念 意 大 利 物 理 学 家 A lessandro A ntonio Volta 而 命 名 的 ，这 位 意 大 利 物 理 学 家 发 明 了 首 个 伏 达 电 池 。于 是 电 压（ 或 电 压 差 ）等 于 将 单 位 电 荷 在 元 件 中 移 动 所 需 的 能 量 ，它 是 以 伏 特 为 单 位 来 度 量 的 。图 1 － 2 显 示 了 某 个 元 件（ 用 一 个 矩 形 框 来 表 示 ） 两 端 a、 b 之 间 的 电 压 。正 号（ ＋ ） 和 负 号（ － ） 被 用 来 指 明 参 考 方 向 或 电 压 的 极 性 ， U ab 可 以 通 过 以 下 两 种 方 法 来 解 释 。 1 ） 在 U ab 伏 特 的 电 位