电的基础概念:从电荷到功率的物理基石

电的世界始于最基本的物理量:电荷(带电粒子)、电场(电荷周围的力场)、电流(电荷定向移动)、电压(推动电荷移动的电位差)、电阻(阻碍电流的物理属性)。根据欧姆定律 U=IR(电压=电流×电阻),三者构成电路分析的核心三角。
电流的单位是安培(A),描述单位时间内通过导体的电荷量;电压的单位是伏特(V),如同“水流的压力”;电阻的单位是欧姆(Ω),由材料性质(如铜的电阻率低,适合导线)、长度与横截面积决定。功率(P)则是电能转换的速率,计算公式为 P=UI(由欧姆定律可推导为 P=I2R 或 P=RU2),单位瓦特(W)。例如,一个220V、100W的灯泡,其工作电流约为 I=UP=220100≈0.45A。
直流电(DC)方向恒定(如电池供电),交流电(AC)方向周期性变化(家用220V/50Hz即每秒变化50次),后者因易于变压传输成为电网主流。三相交流电(三组相位差120°的AC)更是工业动力的核心,其对称性减少了传输损耗,提升了电机效率。