集总电路中电压、电流的约束关系(05电气)

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1、《电路原理》主讲教师：姬敬13003053330绪论本课程的地位电路原理是通信、信息工程、计算机、自控等电子类专业的主干技术基础课。要通过本课程的学习使学生掌握电路的基本理论、分析计算电路的基本方法和进行实验的基本技能，为后续课程准备必要的电路知识。其中许多重要概念要求透彻理解，不少基本分析方法要求牢固掌握。该课程不仅理论体系严谨，内容引人入胜，而且会从中学会一种思维方法，养成一种科学作风，使人终生受益。本课程的内容以电路模型为基础，编写描述电路的方程式，通过响应的求解、分析，认识已知电路的功能和特性。根据所分析电路的不同可分为：2、

2、动态电路分析3、正弦稳态电路分析1、电阻电路分析主要参考书邱关源编《电路》高教出版社周长源编《电路分析基础》高教出版社燕庆明编《电路分析教程》高教出版社如何学好本课程？抓住二个主要环节处理好三个基本关系课堂听课课后复习教学配合，评教评学听课与笔记作业与复习自学与互学第一章集总电路中电压、电流的约束关系§1.1电路模型§1.2电路变量§1.3连接约束关系§1.4元件约束关系§1.5两类约束分析电路主要内容：第1节电路模型一.实际电路与电路模型求I=?PL=?电路分析的目的：通过求解响应，认识已知电路的功能和固有属性。（技术指标）已知电路

3、（结构、元件参数）实际电路：是由实际电气器件互相连接而成，是构成各种电子系统的基本构件。电路模型：是由理想电路元件与理想导线互相连接而成。实际电路电路模型实际器件（电阻器，电容器，电感线圈，晶体管，集成电路等）电路元件（电阻元件，电容元件，电感元件，受控源，理想运放等）抽象近似严格定义器件建模：1.保留主要电磁特性2.一个器件可多个元件模型表示集总化条件：二.集总参数电路设实际电路的最大尺寸为l，电路中的电磁信号（电压或电流）的波长为λ，则电路的集总化条件可以表示为l<<λ用光速c去除不等式的两边，可得τ<

4、从电路的一端传到电路的另一端所需要的时间，T为信号的周期。当电磁场变化相对较慢时，电路的尺寸可以忽略，电磁过程视为集中在器件内部，电路的大小和形状不影响电路的特性——可以近似用集总参数电路作为模型。线性与非线型电路:组成电路的元件是否包含非线性元件？集总参数与分布参数电路:电路几何尺寸与工作频率如何？(l<<λ)无源与有源电路:电路是否包含有源元件？时变与非时变电路:元件参数或电路结构是否随时间变化？三.电路的分类与电路中所含元件性质有关本课程重点研究线性、非时变的集总参数电路所遵循的基本规律及分析方法。第2节电路变量电路分析的变量基

5、本变量功率p电荷q电流i磁链电压u能量w时间t（a）电路中的电流是单位时间内流过导体截面的电荷量。以正电荷的方向为电流的流动方向。电路中某点电位是从该点到参考点之间的电压。ab参考点（b）电路中ab两点间电压是单位正电荷从a点运动到b点能够放出的能量（集总参数电路中的电压有唯一性）（集总参数电路中的电流有连续性）一、电流和电压二、电流和电压的参考方向(1)参考方向(假定方向)电流和电压都是代数量，在列写电路方程之前应先假定参考系，即指定参考方向。用箭头→表示电流的“假定流动方向”。电流的参考方向Aiab若i>0，则真实方向与参考方向

6、一致。若i<0，则真实方向与参考方向相反。电流和电压的参考方向可以任意假定；但是一旦指定后，在列方程时不可以改变。用正负号+-或双下标表示电压的“假定高低”。电压的参考极性（参考方向）Aabu若u>0，则真实方向与参考方向一致。若u<0，则真实方向与参考方向相反。(2)关联（一致）参考方向图中u的参考方向与i的参考方向是关联的；u与i1的参考方向是非关联的。虽然电压和电流的参考方向可以任意假定，在考察元件特性和计算功率时，要考虑电压与电流参考方向的相对关系。关联参考方向：电流的参考方向是从二端元件电压参考极性的正极经过该元件流向参考负

7、极。abui下图所示电路中，电压u和电流i的参考方向是否关联？在考察电压和电流变量的参考方向是不是关联时，要看是对哪一部分而言。对该图中变量方向的假定，电压u和电流i的参考方向，对元件A来说是非关联的，对元件B就是关联的。三、功率与能量功率与电压、电流电路在单位时间内所消耗的能量定义为瞬时功率，即功率定义为单位时间内能量的变化率，用符号p来表示。单位为瓦特（W）功率的计算AabuiBabui对于元件A中电压与电流的参考方向（关联参考方向）：对于元件B中电压与电流的参考方向（关联参考方向）：一般不加说明时假定计算元件吸收的功率；当p>0

8、，元件吸收能量；当p<0，元件提供能量。例求图中各元件上所标的未知量。解：元件A吸收的功率PA=ui=3×2=6(W)元件B吸收的功率PB=－ui=－2×1=－2(W)实际为产生(或提供）功率2W。A3V2A吸收PA=?