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时间:2018-10-18
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1、在电路分析和计算中,首先要对每个元件假设一个电流的正方向,这就是电流的参考方向。在电路图中,电流的参考方向用箭头表示,如图1-3-1所示。当完成电路的分析计算后:如果求得电流为正时,说明电流的参考方向即是实际电流的正方向,实际电流由流向;当电流为负时,说明电流的参考方向与实际电流正方向相反,实际电流由流向。 图1-3-1图1-3-2在电路理论中,电压的正方向规定为电压降落的方向。对每个元件假设一个电压的正方向,即电压的参考方向。在电路图中,电压参考方向的表示方法如图1-3-2所示。当电压为正值时,说明电压的参考方向即是电压的实际正方向,点的电位比点高伏
2、;当电压为负值时,说明电压的参考方向与电压的实际正方向相反,点的电位比点低伏。对于一个电路元件,当它的电压和电流的参考方向选为一致时,通常称为关联参考方向,如图1-3-3所示。在关联参考方向情况下,若元件功率为正值,表明该元件消耗功率;相反,若元件功率为负值,表明该元件发出功率。当一个电路元件的电压和电流的参考方向选为相反时,通常称为非关联参考方向,如图1-3-3所示。在非关联参考方向情况下,上述结论恰好都反一反,即当元件功率为正值时,表明该元件发出功率;当元件功率为负值时,表明该元件消耗功率。 图1-3-3例1-3-1 图1-3-5所示电路中,已知电
3、流源电流,电压源电压,电阻,试求电流源的端电压、电压源和电流源发出的功率分别为多少?图1-3-5 例1-3-1附图解:由图1-3-5可知,流过电阻的电流就等于,故电流源的端电压为:对于电压源,流过电压源的电流即是,它与电压源的端电压的方向一致,,说明电压源消耗功率,而例题要求电压源发出功率,于是:对于电流源,其电流与端电压方向相反,,说明电流源发出功率,于是:对于电阻,它消耗的功率为:整个电路发出功率和消耗功率相等,能量守恒。电路元件一、电阻元件电阻元件是体现电能转化为其他形式能量的二端元件,简称电阻,用字母R表示。电阻的倒数称为电导,用字母G表示。在
4、国际单位制中,电阻的单位是欧姆,符号为“Ω”,电导的单位是西门子,符号为“S”。凡是端电压与端电流成正比的电阻元件称为线性电阻,线性电阻的表示符号如图1-2-1(a)所示,线性电阻的伏安特性是一条过原点的直线,其斜率即为电阻值,如图1-2-1(b)所示:图1-2-1线性电阻两端电压u和通过它的电流i满足欧姆定律,对于图1-2-1所示电路有数学表达式: 或(式1-2-1)线性电阻中消耗的功率和能量分别为: (式1-2-2), (式1-2-3)在国际单位制中,功率的单位是瓦特,符号为“W”,能量的单位是焦耳,符号为“J”。电度表的计量单位是千瓦小时(KW·
5、h),也称为度。1度=1kW·h=1000·3600 J=3.6×106 J凡是端电压和端电流不成比例关系的电阻元件称为非线性电阻。非线性电阻的阻值随所通过的电流大小或方向变化而变化,不能用一个确定的电阻值来表示,要用伏安特性表示。二、电容元件电容元件是体现电场储能的二端元件,简称电容,用字母C表示,符号如图1-2-2所示,在国际单位制中,电容的单位是法拉,符号为“F”。图1-2-2在实际电路中,只要具有电场储能的物理现象,就可以抽象出对应的电容元件。根据普通物理学知识可知,电容的端电压与电荷有着确定关系。如果电容上的电荷与端电压呈比例关系,则该电容称
6、为线性电容,有表达式: (式1-2-4)在国际单位制中,电荷q的单位是库仑;电压的单位是伏特。如果电容上的电荷与端电压不成比例关系,电容的大小与电荷或电压有关,则该电容称为非线性电容。非线性电容用库伏特性表示。倘若电容的库伏特性(无论是线性的还是非线性的)随时间变化,那么称之为时变电容,否则,称为非时变电容。电容中的电流等于电荷的变化率。对于图1-2-2所示电路,有数学表达式: (式1-2-5)对于线性非时变电容,(式1-2-5)可写为: (式1-2-6)在直流电路中,电压对时间t的变化率为零,所以电流为零,因此直流电流不能通过电容,电容具有
7、隔直流的作用。对(式1-2-6)作由至t的积分,则得到: (式1-2-7)(式1-2-7)表明电容电压除与充电电流有关外,还与时刻的电压有关,即具有记忆性,因此电容被称为记忆元件。而前述电阻元件任意时刻的电压只与此刻的即时电流相关,与以前的通电状况无关,因此电阻被称为非记忆元件。电容元件是储能元件,电容的储能为: (式1-2-8)三、电感元件电感元件是体现磁场储能的二端元件,简称电感,用字母表示,符号如图1-2-3所示。在国际单位制中,电感的单位是享利,符号为“”。图1-2-3在实际电路中,只要具有磁场储能的物理现象,就可以抽象出对应的电感元件。根据普
8、通物理学知识可知,电感交链的磁链与其端电流有着确定关系。如果电感上交链的磁链与其端电流呈比例关
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