第1章集总参数电路中电压、电流的约束关系

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1、第一篇总论和电阻电路分析第一章集总参数电路中电压、电流的约束关系§1.1电路及集总电路模型一、电路模型（circuitmodel)1、何谓电路(circuit)?由电器件相互连接所构成的电流通路称为电路。电工设备:发电机，变压器，电动机，电灯，电炉，电风扇，开关，等等。　　电子器件：电阻，电容，电感，二极管，三极管，集成电路，等等。　　连接导线：电缆，电线。2、实际电路的组成①提供电能的能源,简称电源；②用电装置，统称其为负载。③连接电源与负载而传输电能的金属导线，简称导线。它将电源提供的能量转

2、换为其他形式的能量；电源、负载、导线是任何实际电路都不可缺少的三个组成部分。中间环节：传递、分配和控制电能的作用负载:取用电能的装置电源:提供电能的装置发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉...输电线激励：电源或信号源的电压或电流，它推动电路工作；响应：由激励所产生的电压和电流。信号处理：放大、调谐、检波等信号源:提供信息直流电源放大器扬声器话筒负载直流电源:提供能源3、实际电路的功能①进行能量的产生、传输与转换。如电力系统的发电、传输等。发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉...输电线

3、②实现信号的产生、变换、处理与控制。如电视机、电话、通信电路等，实现雷达信号处理、通信信号处理、生物信号处理等。由电阻器、电容器、线圈、变压器、晶体管、运算放大器、传输线、电池、发电机和信号发生器等电气器件和设备连接而成的电路，称为实际电路。二、集总假设l根据实际电路的几何尺寸(d)与其工作信号波长(λ)的关系，可以将它们分为两大类：l(1)集总参数电路：满足d<<λ条件的电路。l(2)分布参数电路：不满足d<<λ条件的电路。l说明：l本课程只讨论集总参数电路,今后简称为电路。三、电路分析与电路

4、综合电路分析电路模型实际电路电气特性计算分析目的：通过对电路模型的分析计算来预测实际电路的特性，从而改进实际电路的电气特性和设计出新的电路。任务：掌握电路的基本理论和电路分析的方法。四、实际电路和电路模型l电路模型是实际电路抽象而成，它近似地反映实际电路的电气特性。l电路模型由一些理想电路元件用理想导线联结而成。用不同特性的电路元件按照不同的方式联结就构成不同特性的电路。l电路模型的表示方法：l(1)电路图(2)电路数据(表格或矩阵)l它表示l(1)电路元件的特性l(2)元件间的联结关系。本课程

5、主要讨论电路模型，常简称为电路，请同学注意加以区别。常用电路图来表示电路模型图1手电筒电路(a)实际电路(b)电原理图(c)电路模型(d)拓扑结构图图2晶体管放大电路(a)实际电路(b)电原理图(c)电路模型(d)拓扑结构图电路模型近似地描述实际电路的电气特性。根据实际电路的不同工作条件以及对模型精确度的不同要求，应当用不同的电路模型模拟同一实际电路。现在以线圈为例加以说明。图3线圈的几种电路模型(a)线圈的图形符号(b)线圈通过低频交流的模型(c)圈通过高频交流的模型§1.2电路的基本物理量l

6、为了定量地描述电路的性能，电路中引入一些物理量作为电路变量。通常分为两类：基本变量和复合变量。电流、电压由于易测量而常被选为基本变量。复合变量包括功率和能量等。l一般它们都是时间t的函数。一、电压和电流的参考方向l1.电路基本物理量的实际方向物理中对基本物理量规定的方向物理量实际方向电流I正电荷运动的方向电动势E(电位升高的方向)电压U(电位降低的方向)高电位®低电位单位kA、A、mA、μA低电位®高电位kV、V、mV、μVkV、V、mV、μV2.电路基本物理量的参考方向(1)参考方向在分析与计

7、算电路时，对电量任意假定的方向。由正到负(2)参考方向的表示方法电流：双下标Iab箭标电压：正负极性双下标Uab箭标(3)实际方向与参考方向的关系实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值；实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。例：若I=5A，则电流从a流向b；abRI若I=–5A，则电流从b流向a。若U=5V，则电压的实际方向从a指向b；abRU+-若U=–5V，则电压的实际方向从b指向a。注意：在参考方向选定后，电流(或电压)值才有正负之分。（４）元件电压和电流一致的参考方向U

8、、I参考方向相同时（关联）U=IRU、I参考方向相反时（非关联）U=–IRRU+–IRU+–I　表达式中正负号由U、I参考　　通常取U、I参考方向相同（称方向的关系确定。为Ｕ、Ｉ一致的参考方向），以简化表达式。l选定Ｉ的参考方向，则Ｕ的参考方向取与Ｉ一致l选定Ｕ的参考方向，则Ｉ的参考方向取与Ｕ一致判断R3上电流I3的方向？参考方向假设说明两点：1、原则上可任意设定；2、习惯上：A、凡是一眼可看出电流方向的，将此方向为参考方向；B、对于看不出方向的，可任意设定。如果电路复杂或电源为交流电源，则电流