怎么解释闭合回路中电流方向和电压方向的关系？

Question

如题所述

Answer 1

在闭合回路中，电流的方向由电流源决定，假设电流源的电流方向为逆时针。按照这个方向，电压会依次降低：通过5Ω电阻降低10V，通过10Ω电阻降低10V，通过另一个5Ω电阻再降低10V，最后通过电流源自身产生的电压U。因此，电流源两端的电压U等于这些电压降的总和，即U = 10V + 10V + 10V = 30V。
在电流方向逆时针的情况下，电压的升高方向与电流源的电压U相同，即从“+”极指向“-”极。由于电流方向与电压的正方向是关联的，我们可以确定电流源的输出功率为正值。具体来说，电流源的功率P1等于电流乘以电压降，即P1 = 2A × 30V = 60W。这表明电流源在提供功率，即输出功率为60W。
对于电压源，其电流方向为顺时针，电流大小为2A，电压方向为从“+”极指向“-”极，即向右。因此，电压源在这个方向上吸收功率，功率P2等于电流乘以电压，即P2 = 2A × 10V = 20W。
两个5Ω的电阻，它们的电流方向都是逆时针，与电流源的电流方向一致。因此，每个电阻消耗的功率P3可以通过电流的平方乘以电阻的总和来计算，即P3 = (2A)² × (5Ω + 5Ω) = 4A² × 10Ω = 40W。
最终，我们可以验证功率平衡，即电流源的输出功率P1等于电压源和电阻消耗的总功率P2 + P3。计算结果表明P1 = 60W，P2 + P3 = 20W + 40W = 60W，两者相等，证明了系统的功率平衡。