1.1.2 電流、電壓、電阻、歐姆定律

電流、電壓和電阻是電路的基本物理量，歐姆定律揭示了三者之間的關系。

1.電流

電荷有規則的定向移動稱為電流。電流的大小用字母I表示，電流的單位為安培（A），常用的單位還有千安（kA）、毫安（mA）和微安（μA），換算關系為：

1kA=10³A；1A=10³mA；1mA=10³μA

電流不僅有大小，而且有方向，習慣上規定正電荷移動的方向為電流的方向。圖1-1所示為金屬導體中電流的形成，電子的運動方向為B→A，電流的方向則是A→B。

若電流的方向不隨時間變化，則稱之為直流電流，用符號DC表示，若電流的大小和方向都隨時間變化，則稱其為交流電流，簡稱交流，用符號AC表示，如圖1-2所示。

圖1-1 電流的方向

圖1-2 直流電流和交流電流

2.電壓

電路中有電流流動是電場力做功的結果。在圖1-1中，電場力將單位正電荷從A點移動到B點所做的功，稱為AB兩點間的電壓，用U_AB表示，電壓的單位為伏特（V），常用的單位還有kV、mV、μV。其換算關系為：

1kV=10³V；1V=10³mV；1mV=10³μV

3.電阻

電阻是反映導體對電流阻礙作用大小的物理量。電阻在電路中用R表示，單位為歐姆（Ω）。常用的單位還有kΩ和MΩ，其換算關系為：

1MΩ=10³kΩ=10⁶Ω

導體的電阻是客觀存在的，即使沒有外加電壓，導體仍然有電阻。金屬導體的電阻大小與其幾何尺寸及材料有關，實踐證明，導體的電阻還與溫度有關，一般金屬的電阻隨溫度的升高而增大。一個220V、40W的白熾燈不通電時，燈絲電阻為100Ω；正常發光時，燈絲電阻高達1210Ω。半導體和電解液的電阻，通常隨溫度的升高而減少。

敏感電阻是生活中常用的一種電阻器，它的電阻值隨溫度、電壓、濕度、光照程度、氣體環境、磁場強度、壓力等狀態的變化而發生顯著變化。熱敏電阻器、壓敏電阻器、濕敏電阻器和光敏電阻器如圖1-3所示。

4.歐姆定律

流過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比，這就是歐姆定律。它是分析電路的基本定律之一。對圖1-4a）的電路，歐姆定律可用下式表示：

式中 I——流過導體的電流，單位為A；

U——加在導體兩端的電壓，單位為V；

R——該段電路的電阻，單位為Ω。

由式（1-1）可見，當所加電壓一定時，電阻越大，則電流越小。顯然，電阻具有對電流起阻礙作用的物理性質。

根據在電路圖上所選電壓和電流的參考方向的不同，在歐姆定律的表達式中可帶有正號或負號。當電壓和電流的參考方向一致時（圖1-4a）則有

U=RI

當兩者的參考方向選得相反時（圖1-4b），則有

U=-RI