电路模型及电路定律(08-09-1)

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1、第一章电路模型和电路定律制作者:吴新忠电路理论1重点1.参考方向(Referencedirection)2.理想电路元件（RLC,理想电源和受控源的概念、性质3.基尔霍夫定律(Kirchhoff’sLaw)电路理论2难点1.深入理解基尔霍夫定律的重要性；2.灵活应用L、C伏安特性分析相关的问题；3.深入理解受控源概念，初步掌握其简单计算；4.着重理解解决电路问题的两个基本约束：网络拓扑约束及元件约束。即电路的状态取决于网络的拓扑结构与网络中元件或电路部分本身的特性。电路理论31.1电路及电路模型电路理论1.1.1电路1.定义：由若干电气

2、设备组成，能维持电流流通的路径。2.组成：电源、用电设备（负载）、连接导线;43.作用：提供能量—供电电路；传送及处理信号—电话电路，音响的放大电路；测量—传感器电路，仪表电路；存储信息—存储器电路；电路理论5具体电路很复杂，不便于表示和研究；电路模型是基于具体电路中设备的电磁特性,用理想电路元件组建起来的，数学模型便于研究，而分析研究所得出的电磁特性在一定精度下可以逼近原电路的电磁特性。数学建模是一个复杂的过程，必须要考虑工作条件，并按精度要求把给定工作情况下的主要物理现象及功能反映出来。1.1.2电路模型电路理论6在一定的条件下，电

3、路中的电磁现象可以分别研究，即可以用集总元件来构成模型，每一种集总元件均只表现一种基本现象，且可以用数学方法精确定义。1)设备的电磁特性分类产生能量；消耗电能；存储电场能量；存储磁场能量。电路理论1.电路研究的理想化假设72)理想电路元件引入原因：为了表示设备的电磁特性；定义：假想的只反映一种电磁特性的元件。理想电池元件----产生电能的电磁特性；理想电阻元件----消耗电能；理想电容元件----存储电场能量；理想电感元件----存储磁场能量。电路理论8有了理想电路元件后，实际电路元件就可以根据它的电磁特性用理想电路元件的组合构成。例如

4、：实际的电池元件，工作时电磁特性表现为提供能量的同时也会发热。所以可表示为理想电池元件和理想电阻元件的组合。实际的电感线圈，在低频情况下：LR电路理论2.实际电路元件的表示RUs＋–9定义：由理想电路元件组成的一种抽象电路，称为实际电路的电路模型，简称为电路。手电筒电路的电路模型：注：本书研究的是电路模型而不是实际的电路。电路理论3.电路模型10当元件辐射能量忽略不计的情况下才能采用“集总”的概念，即要求器件的尺寸远远小于正常工作频率所对应的波长。器件工作时所辐射的电磁波长电路理论1.1.3集总元件与集总电路(Lumpedelement

5、/Lumpedassumption)1.集总元件电磁波的波长=电磁波在真空中的传播速度器件的工作频率电磁波在真空中的传播速度：3*108m/s11元件能否被看作集总元件取决于两个方面：器件的尺寸和工作的频率。本来在中低频情况下可以用R、L、C等理想模型描述的器件，在高频情况下就不再满足集总假设，或者在中低频情况下可以基本忽略电路状态影响的平行导线，在高频情况下必须重新考虑其高频模型；还有类似输电线这样的特殊情况也是不能满足集总假设的例子。电路理论12集总电路：由集总元件组成的电路称为集总电路。注意：只要一个元件不满足集总条件，那么电路将

6、不再是集总电路，而属于“分布参数电路”。2.集总电路电路理论131.2电路变量描述电现象的基本（原始）变量为电荷和能量，为了便于描述电路状态，从电荷和能量引入了电压、电流、功率等电量，它们易于测量与计算。电路理论141.2.1电流(current)1.定义：单位时间内通过导体横截面的电量。习惯上称正电荷运动的方向为电流的方向。电流定义式为电路理论2.符号：i(或I)3.单位：安（A）151.2.2电压(voltage)1.定义：a、b两点间的电压表征单位正电荷由a点转移到b点时所获得或失去的能量。其定义式为：如果正电荷从a转移到b，获得

7、能量，则a点为低电位，b点为高电位，即a为负极，b为正极。2.符号：u(或U)3.单位：伏特/V电路理论16关于电位概念举例：电路理论o跨步电压171.2.3参考方向(referencedirection)1.参考方向概念的引入在求解电路的过程中，常常出现许多的未知电量（电压、电流）其方向不能预先确定，因此需要任意选定电压电流的方向作为其参考方向，以利于解题。引入参考方向后，电压电流转变为代数量。如果电压或电流的实际方向与参考方向一致则其值为正；若相反，则为负。这样我们就可以用计算得出值的正负与原来设定的参考方向一起来确定电量的实际方向

8、。电路理论182.参考方向定义为了电路计算方便，人为地任意假设电流或电压方向并标在电路图中，这个方向称为参考方向。电路理论3.参考方向的表示可以使用箭头或双下标两种表示方式。电路元件＋－abUabiabi1