電路第01章-電路模型和電路定律課件

1、第1章 電路模型和電路定律1.1 電路和電路模型1.2 電流和電壓的參考方向1.3 功率和能量1.4 電阻元件1.5 電壓源和電流源1.6 受控源1.7 基爾霍夫定律目 錄1.1 電路與電路模型電路的概念：構(gòu)成電流通路的一切設(shè)備總和電路的組成 電源：產(chǎn)生電能或提供電信號(hào) 負(fù)載：消耗電能或取用電信號(hào) 中間環(huán)節(jié)：對(duì)電能或電信號(hào)進(jìn)行控制、分配、處理等1.1 電路與電路模型電路的作用： 進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換和傳輸（強(qiáng)電） 進(jìn)行信號(hào)的處理和傳遞（弱電） 進(jìn)行信息的存儲(chǔ) 1.1 電路與電路模型1.1 電路與電路模型 電 路 模 型 可以表征或近似表示一個(gè)實(shí)際器件 （或電路）中所有的主要物理現(xiàn)象 電路模型可以通過

2、理想的電路元件相互 聯(lián)接而成 理想電路元件具有精確的數(shù)字定義 1.1 電路與電路模型 理想電路元件 電阻元件R 電感元件L 電容元件C 無(wú)源元件消耗電能.R存儲(chǔ)電場(chǎng)能量.C存儲(chǔ)磁場(chǎng)能量.L1.1 電路與電路模型 理想電路元件 電壓源 電流源 有源元件 獨(dú)立電源.is(t).Is.us(t)+_Us.RL1.1 電路與電路模型 “集中假設(shè)”及集中電路 例: 電感線圈 元件及電路各方向的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電路周圍的電磁波波長(zhǎng) .R 直流 低頻 高頻 .RLC 不同的工作條件下，實(shí)際器件可以用不同的電路模型來(lái)組 合表示：1.2 電流和電壓的參考方向 電 流 直流電流：I 量綱：安培（A） 電流 - 瞬時(shí)值

3、1kA=103A ；1mA=10-3A；1A=10-6A1.2 電流和電壓的參考方向 電 流 標(biāo)定方式：在連接導(dǎo)線上用箭頭表示 約定： 是一種任意選定的方向 電流的參考方向當(dāng)i0時(shí)參考方向與實(shí)際方向一致 當(dāng)i0時(shí)參考方向與實(shí)際方向一致 當(dāng)u0時(shí)，吸收功率 量綱：瓦特（W）, 1kW=103W 在關(guān)聯(lián)參考方向下瞬時(shí)功率： 當(dāng)p0時(shí)，發(fā)出功率 .i(t)ABu(t)+_ 若u(t)與i(t)在非關(guān)聯(lián)參考方向下：1.3 功率和能量 直流功率的計(jì)算 .IABU+_.IABU+_1.3 功率和能量 直流功率的計(jì)算 .2AAB5V+_ 例： 解： （吸收功率）1.3 功率和能量 能 量 電路從0到t時(shí)刻所

4、吸收的電能為： 單位：焦耳 (J) 1度 = 1千瓦 小時(shí).1.4 電阻元件 電 阻 元 件 若一個(gè)二端元件的電壓與電流之間的關(guān)系可以 用i-u平面上的一條曲線表征時(shí)稱之為電阻 過原點(diǎn)的直線稱為線性電阻 0iu 隧道二極管為非線性電阻 1.4 電阻元件 金屬膜電阻器 METAL FILM FIXED RESISTOR（MF TYPE） 金屬氧化物電阻器 METAL OXIDE FILM RESISTOR(MOF TYPE) 碳膜電阻器 CARBON FILM FIXED RESISTOR 熔斷涂覆電阻器 FUSIBLE FILM RESISTOR 線繞涂覆電阻器 WIRE WOUND RESI

5、STOR(KNP TYPE) 繞涂覆電阻器 WIRE WOUND RESISTOR(KNH TYPE) 1.4 電阻元件0iu 線 性 電 阻.iu+_R（關(guān)聯(lián)） 量綱：歐姆（） 1k =103 1.4 電阻元件 歐 姆 定 律.iu+_R.iu+_R1.4 電阻元件 歐 姆 定 律的另一種形式.iu+_R (G); G: 電導(dǎo) 量綱：西門子（S） 1.4 電阻元件 電阻功率的計(jì)算.iu+_R.iu+_R , 電阻元件始終不發(fā)出功率1.5 電壓源和電流源 獨(dú) 立 電 源 指電源輸出的電壓（電流）僅由獨(dú)立電源本身性質(zhì)決定, 與電路中其余部分的電壓（電流）無(wú)關(guān) 電壓源 電流源 1.5 電壓源和電流

6、源 獨(dú) 立 電 源1.5 電壓源和電流源 電 壓 源 若一個(gè)二端元件輸出電壓恒定則稱為理想電壓源 電路符號(hào) 理 想 電 壓 源.us(t)+_.Us1.5 電壓源和電流源 直流穩(wěn)壓電源1.5 電壓源和電流源 基本性質(zhì) 理 想 電 壓 源Us+_IU+_R 輸出電壓恒定，和外電路無(wú)關(guān) 其流過的電流由外電路決定 1.5 電壓源和電流源 伏安曲線 理 想 電 壓 源Us+_IU+_R0UIUs1.5 電壓源和電流源 若一個(gè)二端元件所輸出的電壓隨流過它的電流 變化而變化就稱為實(shí)際電流源 電路模型 實(shí) 際 電 壓 源us+_Rsi.u+_1.5 電壓源和電流源 伏安曲線 實(shí) 際 電 壓 源us+_Rsi

7、.u+_0uius1.5 電壓源和電流源 三種工作狀態(tài) 實(shí) 際 電 壓 源us+_Rsi.u+_ 加載: 開路: (uoc開路電壓) 短路: (isc短路電流) 1.5 電壓源和電流源 電 流 源 若一個(gè)二端元件輸出電流恒定則稱為理想電流源 電路符號(hào) 理 想 電 流 源.is(t).Is1.5 電壓源和電流源 基本性質(zhì) 理 想 電 流 源 輸出電流恒定，和外電路無(wú)關(guān) 其兩端電壓由外電路決定 isIU+_R1.5 電壓源和電流源 伏安曲線 理 想 電 流 源0UIIsisIU+_R1.5 電壓源和電流源 若一個(gè)二端元件所輸出的電流隨其端電壓變化 而變化稱為實(shí)際電流源 電路模型 實(shí) 際 電 流 源

8、isRsi.u+_(Gs)1.5 電壓源和電流源 伏安曲線 實(shí) 際 電 流 源0uiisisRsi.u+_(Gs)1.5 電壓源和電流源 三種工作狀態(tài) 實(shí) 際 電 流 源 加載: 短路: 開路: isRsi.u+_(Gs).1.5 電壓源和電流源 電壓源和電流源 實(shí)際應(yīng)用中，電壓源不允許短路 實(shí)際應(yīng)用中，電流源不允許開路 us+_Rsi.u+_isRsi.u+_(Gs).1.6 受控源 受 控 源 若一個(gè)電源的輸出電壓（電流）受到電路中其 它支路的電壓（電流）控制時(shí)，稱為受控源 由兩條支路構(gòu)成 1-1支路控制支路 2-2支路被控支路 .11221.6 受控源 受 控 源的分類 電壓控制電壓源（

9、VCVS） (無(wú)量綱) 電壓放大倍數(shù) .1122u1+_i1=0+_i2+_u21.6 受控源 受 控 源的分類 電流控制電壓源（CCVS） 電阻量綱 .1122u1= 0+_i1+_i2+_u21.6 受控源 受 控 源的分類 電壓控制電流源（VCCS） 電導(dǎo)量綱 .1122u1+_i1=0+_u2i21.6 受控源 受 控 源的分類 電流控制電流源（CCCS） (無(wú)量綱) 電流放大倍數(shù) .1122u1 = 0+_i1+_u2i21.6 受控源 注意！ 受控源具有電源與電阻的二重性 輸出量的性質(zhì)由電路符號(hào)判斷 1.6 受控源 受控電壓源與獨(dú)立電壓源比較：輸出電壓類似 受控電流源與獨(dú)立電流源比

10、較：輸出電流類似 獨(dú)立源：可作為電路“激勵(lì)”，產(chǎn)生“響應(yīng)” 受控源：只能反映兩條支路之間的耦合、變換、 放大等關(guān)系 受控源與獨(dú)立源比較1.7 基爾霍夫定律 電路聯(lián)接的兩種約束 元件性質(zhì)約束 聯(lián)接方式約束（拓?fù)浼s束）1.7 基爾霍夫定律 幾 個(gè) 常 用 名 詞 支路：任意一個(gè)二端元件構(gòu)成一條支路 節(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn) 回路：電路中的任一閉合路徑 網(wǎng)孔：當(dāng)回路中不包括其他支路時(shí)稱為網(wǎng)孔 網(wǎng)絡(luò)：復(fù)雜電路 1.7 基爾霍夫定律 基 爾 霍 夫 電 流 定 律 定律：任一時(shí)刻，流入電路中任一節(jié)點(diǎn)的電流 代數(shù)和恒為零: 約定：流入取負(fù)，流出取正 .i1i2i3i4i51.7 基爾霍夫定律 基 爾 霍 夫 電 流 定 律 物理實(shí)質(zhì)：電荷的連續(xù)性原理 推廣：節(jié)點(diǎn)封閉面（廣義節(jié)點(diǎn)） 例：已知i1、i2求i3 .i1i2i3i5i6i8i4i71.7 基爾霍夫定律 基 爾 霍 夫 電 壓 定 律 定律：任一時(shí)刻，沿任一閉合回路電壓降 代數(shù)和恒為零: 約定：電壓降