电压电流的关系式和计算公式

电压和电流是两个电力中最基础的概念，它们是两个互有联系但不必然依赖对方的量。

电要在电线中流动，需要一个势差，也就是电压，电压是形成电流的原因。

更形象地说，电流相当于水流，而电压相当于高度差，电压大，电流就大。没有高度，水还在，只是不流，电也是这样。

今天主要介绍的就是电压、电流和它们之间的关系。

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电压的基础理论

1.电压的定义

电压的概念

电压：也称作电势差或电位差，是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。

任何用电器、电件在通过电流时，其两端均存在电压，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。

电压在国际单位制中的主单位是伏特（V），简称伏，用符号V表示。

1伏特等于对每1库仑的电荷做了1焦耳的功，即1V=1J/C。强电压常用千伏（kV）为单位，弱小电压的单位可以用毫伏（mV）微伏（μv）。

它们之间的换算关系是：

1kV=1000V

1V=1000mV

1mV=1000μV

2.电压的作用

电压使电路中的自由电荷定向移动形成了电流，所以电压是形成电流的原因。

主要电路中有电源（或电路两端有电压），且电路是连通的，那么电路中就能获得持续的电流。

3.电压计算公式

电压有直流电压和交流电压之分，这个在计算公式中表示的符号是不同的，直流电压用大写字母“U”表示，而交流电压用小写字母“u”表示，电压计算公式是：

上面公式中的U代表电压、W代表电功率（单位焦耳）、q代表电量（单位库伦），功率除以电量就是电压了。

AB是指定出点A到点B之间的电压和这两点之间的电功率。

有时候一般电路中没有带这两个参数的简写形式：

但电工养成严格的共识书写习惯总是利大于弊的。

4.直流电压与交流电压

直流电压是电压的大小及方向都不随时间变化的，用大写字母U表示。

而电压的大小及方向随时间变化的，称为变动电压。交流电压就是一种最为重要的变动电压。交流电压的瞬时值要用小写字母u或u（t）表示。

直流电压在作用时间内电压值处处相等，而交流电的瞬时值的大小及方向都随时间变化，所以我们一般讨论交流电的有效值。

电流的基础理论

1.电流的定义

电流大小的定义

电流：电荷的定向移动，其大小称为电流强度，是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量。

电流常用I表示，单位是安（A），也常用毫安(mA)或者微安(uA)做单位。

1A=1000mA,1mA=1000uA。

电流分为交流电流和直流电流。交流电：大小和方向都发生周期性变化。生活中插墙式电器使用的是民用交流电源。直流电：方向不随时间发生改变。生活中使用的可移动外置式电源提供的的是直流电。

2.电流计算公式

电流的大小是用单位时间内通过导线横截面的电量（电流强度）来衡量，用q表示单位时间内（字母t表示）通过导线横截面的电量。电流计算公式如下：

公式中，t作为时间单位用秒（s）计，电量q的单位用库伦（c），而电量I的单位就是安培（A），这个大家初中都学过的。

3.电流的方向

电流不但有大小，而且有方向。规定正电荷运动的方向为电流的实际方向。

对于简单的电路，不难根据物理知识判断正电荷运动的方向，从而确定电流的实际方向。

对于复杂的电路，引入了参考方向这个概念，所谓参考方向就是预先假设的电流方向。

参考方向可能与电流实际方向相同，也可能与电流实际方向相反。

电流的参考方向与实际方向的关系

在分析计算电路时，必须在电路中先标出电流的参考方向，否则，计算结果的正负是毫无意义的。

电压与电流的关系

电压和电流一般可以使用电压表和电流表测量，这里贴的是实验室的图。现在电网用的都是多功能电能表，可以一表采集电压、电流、电能、谐波等数据，且大部分可以远程上传数据。

电压表和电流表的相同点和不同点

电流是由电压产生的，因此有电流必须要有电压。相反，有电压不一定有电流，例如一节电池放置在地上，电池的正负极存在电压，但却没有电流。

电流的决定式I=U/R，电流由电压和电阻共同决定，不能只看一个。电压越大电流越大，电阻越大电流越小，这就是欧姆定律。

电网的电压等级

这里再说下电网里，对电压等级的划分知识。

高压通常指高于1kV的电压等级，低压指用于配电的交流电力系统中1kV及以下的电压等级。

在工业上也有另一种说法是电压为380V或以上的称之为高压电，所以我们的习惯上所说的220V、380V都是低压，而高于这个电压的都是高压。高压电器的通俗分类：

电网的电压等级

所谓的高压、超高压、特高压并无本质区别（随着电压增高，绝缘要求、安全要求会有不同），只是人们的叫法不同而已，其分界线也是约定俗成，并无明确规定。电网就是指整个供配电系统，包括发电厂，变电站，线路，用电侧。出于保护设备的正常运转的目的，电网的标称电压要低于设备上的额定低压，就是说12KV的用电设备（或开关）要用于10KV的电网，40.5KV的用电设备（或开关）要用于35KV的电网。

以10KV为例：

1、地区变电站10KV出线电压为10.5KV；

2、小区变电站受电电压为10KV。

3、小区变电站出线电压为400V。

4、小区用电设备为380V/220V。

重要负荷单位，电压波动范围2%

一般负荷单位，电压波动范围5%

农村用电，电压波动范围10%

只要不大于以上波动范围，都是合规的。

♦电压还用于在划分电网的输变配用：

发输变配用的电压等级划分

电网的电流

在电力系统中多用额定电压作为考虑对象，比较少用电流。和电流有关，大概只有设备的限流值（本质是限功率）、电能质量的三相电流不平衡这些。

因为额定电压是有限的，基本只有几个，都在上面的电压等级中了。而额定电流根据传输容量不同，有无穷多个。如果用电流来表示电力系统，会更加复杂。

而且控制电压比控制电流容易，控制某个点的电压，可以用节点调压等方法。

电压和电流的基础知识就先学习这么多，后面如果需要会再补充。如果看了这篇还是不了解的话，也可以上电力知识图谱网站，上面有更加详细的电力知识，也欢迎大家登录电力知识图谱帮助我们优化完善电力知识图谱内容。

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