清华电路原理第1版课件第1章电路元件和电路定律

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1、一、电路电工设备构成的整体，它为电流的流通提供路径。电源(source)：提供能量或信号.负载(load)：将电能转化为其它形式的能量，或对信号进行处理.导线(line)、开关（switch)等：将电源与负载接成通路.1.1电路和电路模型（model)二、电路模型(circuitmodel)几种基本的电路元件：电阻元件：表示消耗电能的元件电感元件：表示各种电感线圈产生磁场，储存电能的作用电容元件：表示各种电容器产生电场，储存电能的作用电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件电路模型电路模型是由理想电路元件构成的，能反映实际电路电磁性质。导线电池开关灯

2、泡例RRiUSs三.集总参数元件与集总参数电路集总参数元件每一个具有两个端钮的元件中有确定的电流，端钮间有确定的电压。集总参数电路由集总参数元件构成的电路。一个实际电路要能用集总参数电路近似，要满足如下条件：即实际电路的尺寸必须远小于电路工作频率下的电磁波的波长。例已知电磁波的传播速度v=3×105km/s(1)若电路的工作频率为f=50Hz，则周期T=1/f=1/50=0.02s波长=3×1050.02=6000km一般电路尺寸远小于，视为集总参数电路。(2)若电路的工作频率为f=50MHz，则周期T=1/f=0.0210–6s=0.02ns波长=

3、3×1050.0210–6=6m此时一般电路尺寸均与可比，所以电路视为分布参数电路。一.电流(current)电流的大小用电流强度表示。1.电流：带电质点的定向运动形成电流。单位名称：安（培）符号：A（Ampere）mAA1.2电压和电流的参考方向2.电流的参考方向例I1=1A10V10I1I1=-1A10V10I1参考方向：任意选定的一个方向作为电流的参考方向。i参考方向i>0表示电流的参考方向与实际方向相同i<0表示电流的参考方向与实际方向相反电流参考方向的两种表示：用双下标表示IABAB用箭头表示I3.为什么要引入参考方向？？复杂电路的某

4、些支路事先无法确定实际方向。当电流实际方向与参考方向相同当电流实际方向与参考方向相反ii0tT/2T(b)电流是交变的1.电压(voltage)：电场中某两点A,B间的电压(降)UAB等于将单位正电荷q从A点移至B点电场力所做的功WAB,，即单位名称：伏(特)符号：V（Volt）mVV二.电压(voltage)2.电压(降)的参考方向+实际方向+（参考方向）U+（参考方向）UU>0U<0+实际方向例U1=10V10V10+U110V10+U1U1=10V(2)用箭头表示：箭头指向为电压的参考方向U(3)用双下标表示：如UAB,由A指向B的方向为电压的参考

5、方向。ABUAB3.电压参考方向的三种表示方式+U(1)用正负极性表示：由正极指向负极的方向为电压的参考方向三.电位取恒定电场中的任意一点（O点），设该点的电位为零，称O点为参考点。则电场中一点A到O点的电压UAO称为A点的电位，记为A。单位V(伏)。abcd设c点为电位参考点，则c=0a=Uac，b=Ubc，d=UdcUab=a-b一、电功率：单位时间内电场力所做的功。功率的单位名称：瓦（特）符号（W）能量的单位名称：焦（耳)符号（J）1.3电路元件的功率二．功率的计算2.u,i取非关联参考方向+–iup发=ui或写为元件（支路）发出功率p=

6、ui1.u,i取关联参考方向+–iup吸=ui或写为元件（支路）吸收功率p=uiP吸=UI=5(-1)=-5W例1U=5V，I=-1A+–IU或P发=-UI=-5(-1)=5WP发=UI=4(-2)=-8W+–IU例2U=4V，I=-2A或P吸=-UI=-4(-2)=8W2.欧姆定律(Ohm’sLaw)(1)电压与电流取关联参考方向uRi电阻R单位名称：欧(姆)符号:kR+ui1.符号R1.4线性定常电阻元件线性电阻R是一个与电压和电流无关的常数。Rtg线性电阻元件的伏安特性为一条过原点的直线ui0令G1/RG称为电导则欧姆定律表示为i

7、Gu单位名称：西(门子)符号:S(Siemens)G+ui(2)电阻的电压和电流的参考方向相反R(G)+ui则欧姆定律写为u–Rii–Gu3.功率和能量p吸–ui–(–Ri)ii2R–u(–u/R)=u2/Rp吸uii2Ru2/R功率：R+uiR+ui能量：可用功表示。从t0到t电阻消耗的能量Riu+–4.开路与短路当R=(G=0)，视其为开路。i=0,u由外电路决定ui0开路当R=0(G=)，视其为短路。u=0,i由外电路决定ui0短路Li+–u变量:电流i,磁链一.线性定常电感元件=N为电感线圈的磁链L称为自感系数L的单位名称

8、：亨（利）符号：H(Henry）1.5