电压与电流关系，你真的掌握了吗？

.1.1什么是电压、电流

电压，也称作电势差或电位差，符号U，单位用V（伏）表示。

电源即在电路中提供电压的装置。

电流，是指电荷的定向移动，符号I，单位用A（安培）表示。电源的电动势形成了电压，继而产生了电场力，在电场力的作用下，处于电场内的电荷发生定向移动，形成了电流。

1.2交流电与直流电的区别

直流电（DirectCurrent，简称DC），是指方向和时间不作周期性变化的电流，但电流大小可能不固定，又称恒定电流。所通过的电路称直流电路，是由直流电源和电阻构成的闭合导电回路。

在弱电直流电路中，最常用到的电压是24VDC，其他的还有12VDC、5VDC等。

例如，在PLC的输入输出端常用到24V直流电。

交流电（简称AC)也称“交变电流”，简称“交流”。一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。它的最基本的形式是正弦电流。我国交流电供电的标准频率规定为50赫兹，日本等国家为60赫兹。

在我国，家庭用电一般采用的是单相220VAC交流电，工业用电采用三相380VAC交流电。

典型的家庭用电电路

火线常用红色线，代号L；零线用蓝色线，代号N；地线用黄绿色线，代号PE。

1.3三相交流电压、电流

三相交流电是以三根每个相角互成120°的火线、一个零线、一个地线组合而成的交流电源系统。

在我国的三相交流电中，两个火线之间的电压为380V，单根火线与零线之间的电压为220V。这里的电压值均是指有效值。

在三相交流电中某一时刻电压、电流可以表达为：

t时刻电压：U=UmSin(ωt+θ)

其中：Um为电压峰值；ω=2πf；f是频率；θ为相位角

t时刻电流：I=ImSin(ωt+θ)

其中：Im为电流峰值；θ为相位角

电压有效值：u=Um/1.414

电流有效值：i=Im/1.414

假设某时刻A相电压Ua的相位角θ值为0°，则B相电压Ub的相位角值为-120°，C相电压Uc的相位角值为-240°。即电压的表达式为：

A相t时刻电压：Ua=UmSin(ωt)

B相t时刻电压：Ub=UmSin(ωt-120)

C相t时刻电压：Uc=UmSin(ωt-240)=UmSin(ωt+120)

在A、B、C三相线路，A相用黄色标识，B相用绿色标识，C相用红色标识。

三相正弦交流电压波形图

1.4电压与电流的关系

电流电压关系图

——复数形式的欧姆定律

Z为阻抗，是一个复数。阻抗包括电阻(R)和电抗(X)两个部分。

电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗，用X表示。电容所产生的电抗叫容抗，电感所产生的电抗叫感抗

在RCL串联电路中有表达式：Z=R+j(XL-XC)

其中，Z即阻抗，单位为欧姆Ω

R为电阻，单位为欧姆Ω

X为电抗，单位为欧姆Ω，XL为感抗，XC为容抗

j是虚数单位

下图显示的是在不同负载类型下电压与电流的关系：

R、C、L电路的电流电压关系

当表达式中的虚部为零时有Z=R，即电路中没有电感和电容而只有电阻，为纯电阻电路。此时电压与电流的关系为:

U=IR——纯电阻电路欧姆定律

关系式U=IR仅在纯电阻电路（纯电阻电路是指电路中只含有电阻元件的电路）中适用，如电路照明中的钨丝灯泡。

1.5总结

1、电压与电流的关系不是简单的U=IR，而是要看电路中的负载性质。

2、电压与电流的关系应是：U=IZ

3、电路中如果有感性负载或容性负载将会降低功率因数，影响电路品质。

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