电流和电压与电流的方向一致吗的关联参考方向是什么？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2024-04-26 04:20 标签： 电压与电流的方向一致吗

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许多实际的电路运算时，电路较复杂，看不出具体元件的电流电压方向，所以我们就假定一个电流或电压方向，按照这个方向做题目，如果做出来最终结果是正值，说明我们的假设方向是对的，如果是负值，说明我们的假设是错的，正确的实际方向是与我们假设的方向相反的！关联参考方向就是指计算时电流和电压假设为同一个方向，这往往与实际相符，又有利于计算，称为关联参考方向。
电流参考方向与电压降参考方向一致，就是正到负。祝君愉快
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这，本来不成问题，但是电路复杂起来了，成为了很多很多人的问题！不说那么多元器件，只取电阻、电压源、电流源来研究一下这个问题。首先要理解方向有两种，一种是实际方向，一种是参考方向。电流的实际方向就是正电荷移动的方向，因为金属导体自由移动的是电子，所以一般电路中电流的实际方向是电子移动的反方向。电压的实际方向就是元器件中的高电位指向低电位的方向。参考方向就是我们指定的一个方向，让你用来参考，你任意指定！不管是电压还是电流，如果实际方向与参考方向一致，我们就说它是正的，如果相反，它就是负的。可见电路中的参考方向有两种，一个是电压的参考方向，一个是电流的参考方向。如果我们把电压的参考方向和电流的参考方向设成一致，我们把这种情况称为关联参考方向，注意这里的说法，关联。如果我们把电压的参考方向和电流的参考方向设得不一致，我们把这种情况称为非关联参考方向，注意这里的说法，非关联。目前到这里，好像都挺简单的，但是怎么会成为问题呢？我觉得有三点可能没有把握好。第一，元器件的电压和电流的关系，同常是在关联参考方向得出的，由于初中高中的时候不提参考方向的说法，大家往往是忽略的。比如欧姆定律，u=ri，它是在关联参考方向下才成立的。如果你选的是非关联参考方向，注意，这时u=-ri。第二，对一个元器件来说，电压和电流的实际方向要符合元器件的特性，比如电阻符合欧姆定律，电容是i=Cdu/dt，电感是…等等，不过，不过！大家注意了，对于电压源和电流源，电流的方向和电压的方向不由元器件本身限定。一个电压源放在具体电路中，电流的实际方向和电压源实际电压方向没有任何关系！第三，对电路用KVL，KCL，是在参考方向下的，建议先用电压电流的符号列出式子，这样不容易乱，然后对某一个元器件考察电压电流关系时，要注意是关联参考方向还是非关联参考方向。举栗子：对于上图四个电路，实际都是同一个电路的，只是电压源取的电压和电流参考方向不同。另外由于同一个回路，串联的电阻取的电流方向跟电压源取一致就很方便。从图中可以看出，电路标出了参考方向，并标出大小之后，就表示我们知道了真实的电压源的电压方向和大小。下面我们分别对4个图进行计算：对a，电压源是非关联参考方向，电阻是关联参考方向。根据KVL，回路顺时针方向看，电压降等于电压升，有Ur=5，根据欧姆定律，关联参考方向下满足Ur=5i，算出电流为1A。这样我们就知道电流大小是1A，实际的电流方向跟电流参考方向一样，顺时针方向。对b，电压源和电阻都取关联参考方向。根据KVL，回路顺时针方向看，电压降等于电压升，有Ur+（-5）=0，这里这么理解，沿着顺时针回路方向，参考电压都是降的，电阻降Ur，电压源降-5V，而电压升是0。根据欧姆定律，关联参考方向下满足Ur=5i，算出电流为1A。这样我们就知道电流大小是1A，实际的电流方向跟电流参考方向一样，顺时针方向。对c，电压源取关联参考方向，电阻取非关联参考方向。根据KVL，回路顺时针方向看，电压降等于电压升，有Ur=5，根据欧姆定律，非关联参考方向下满足Ur=-5i，算出电流为-1A。这样我们就知道电流大小是1A，实际的电流方向跟电流参考方向相反，顺时针方向。对d，电压源和电阻都取非关联参考方向。根据KVL，回路顺时针方向看，电压降等于电压升，有-5+Ur=0，根据欧姆定律，非关联参考方向下满足Ur=-5i，算出电流为-1A。这样我们就知道电流大小是1A，实际的电流方向跟电流参考方向相反，顺时针方向。从这四个例子可以看出来，同一个电路，取不同参考方向，我们计算出来电流i都是1A，实际电流方向都是顺时针方向。可见取不同的参考方向跟实际方向和大小计算没有关系。最近有几个同学进一步咨询我这个问题，补充回答一下。发现大家最容易理解错误的地方是：认为电流一定是从高电位流向低电位，对于电阻来说，由欧姆定律，是对的，对于电路来说，不一定对。比如看下面的图对图A，电阻R的电流，是由高电位流向低电位；对8V电源，却是低电位流向高电位；对5V电源，是高电位流向低电位；而如果电压源断开，没有电流流过，认为方向为0。所以我们不能直接根据电位高低判断电流方向，也不能根据电动势的方向直接判断电流方向。我们确定A图的电流方向其实逻辑是这样的，根据电路图，知道电阻两端的电位分别为8V，5V，电压为3V，根据欧姆定律以及参考方向，然后才知道电流方向。再看B图，交流电和电容，我们知道稳态时，电流超前电压90度。现在来看，0～0.5pi，电流由高电位流向低电位，0.5pi到pi电流方向却是低电位流向高电位了！举这几个例子，大家细细琢磨！

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