电路模型与电路定理

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1、第1章电路的基本概念和基本定理内容提要本章主要介绍电路模型的概念、关联参考方向、功率和能量、集总参数元件、基尔霍夫定律。1.1电路与电路模型1.3电路的功率与能量1.4电阻元件1.5电压源与电流源1.6基尔霍夫定律1.7电位及其计算1.2电路的基本物理量电路在现代生活领域随处可见，例如日常生活中常用的手电筒、半导体收音机、电力传输、工业自动化控制系统、通信系统等各个方面都离不开电路。那么什么是电路？给出手电筒照明电路如图所示。如何分析流过小灯泡的电流?【引例】1.1电路与电路模型1.1.1实际电路实际电路：由多种电气元件和器件（例如二极管、晶体管、运算放大器、变压器、电阻、电容、

2、电感等）通过导线按照一定的方式连接而成的电流通路。日光灯照明电路晶体管放大电路示意图1.1.2电路模型1.1.3集总参数电路集总参数电路：电磁能量在空间传播，如果实际电路的几何尺寸远小于其工作电磁波的波长，可认为送到实际电路各处的电磁能量是同时到达的，此时电路尺寸可忽略不计。集总参数元件：在集总参数电路中能用一个参数或几个参数来表征的理想化电路元件。注意：在任何时刻，流入二端元件的一个端子的电流一定等于从另一端子流出的电流，且两个端子之间的电压为单值量。1.2电路的基本物理量磁链电流电压电荷1.2.1电流及其参考方向1.电流定义：单位时间内通过导体横截面的电荷量。2.电流表达式：3

3、.电流的实际方向：很难判断电流的实际方向4.电流的参考方向：任意假定的电流方向。在规定的参考方向下，计算后若i>0参考方向与实际方向一致i<0参考方向与实际方向相反1.2.2电压及其参考方向1.电压定义：电场力将单位正电荷由电场中一点按照一定的路径移动到另一点所做的功。2.电压表达式：3.电压的参考方向：在规定的参考方向下，计算后若u>0参考方向与实际方向一致u<0参考方向与实际方向相反1.2.3关联参考方向注意：电压、电流的参考方向可以任意设定的。如果指定流过元件的电流的参考方向是从标以电压正极性的一端流入，负极流出，则两者参考方向一致，称为关联参考方向。1.3电路的功率与能量功

4、率：电路在单位时间内所转换的电能。表达式：在关联参考方向下，若p>0元件吸收功率p<0元件提供功率【例1.1】如图所示的电路中，已知，试问哪些元件是电源？哪些，元件是负载？，，【解】即元件2是负载。，元件2吸收功率，元件3吸收功率即元件3是负载。负号说明元件1提供功率，即元件1是电源。1.4电阻元件色环电阻金属电阻水泥电阻贴片电阻精密电位器1.4.1电阻的定义及伏安特性欧姆定律：在、为关联参考方向的条件下，线性电阻的伏安特性符合欧姆定律，即有注意：在直流电路中，电导：电阻的倒数，用符号G表示，单位为西门子（S）电阻：用符号R表示，单位为欧姆（Ω）1.4.2电阻元件的功率和能量电阻元

5、件的功率：电阻是无源的耗能元件电阻元件从到时间内吸收的能量为：1.4.3开路和短路1.4.4电阻元件的工程应用基础电阻元件的额定功率：在规定的环境温度和湿度下，在长期连续负载而不损坏或基本不改变性能的情况下，电阻上允许消耗的最大功率。色环表示法【解】根据欧姆定律有电阻消耗的功率为两端的电压，欲使流过【例1.2】如图所示电路中，已知电阻，如何选取的电流为这个电阻？1.5电压源与电流源干电池蓄电池直流稳压电源发电机1.5.1实际电压源与理想电压源实际电压源总是存在内阻实际电压源(2)其电流由它本身与外电路共同决定，即与它相连接的外电路有关。(1)其端电压是恒定值，与流过它的电流无关，即

6、与接入电路的方式无关；2.理想电压源电路如图所示，电压、电流为非关联参考方向，电压源的功率为P>0电源吸收功率，起负载作用P<0电源提供功率，起电源作用3.理想电压源的功率1.5.2实际电流源与理想电流源1.实际电流源实际电流源是由实际电压源转换的(2)其电压由它本身与外电路共同决定，即与它相连接的外电路有关。2.理想电流源(1)其电流是恒定值，与它两端的电压无关，即与接入电路的方式无关；电路如图所示，电压、电流为非关联参考方向，电流源的功率为P>0电流源吸收功率，起负载作用P<0电流源发出功率，起电源作用3.理想电流源的功率1.6基尔霍夫定律古斯塔夫·罗伯特·基尔霍夫（Gusta

7、vRobertKirchhoff，1824—1887）德国物理学家，柏林科学院院士1847年发表的两个电路定律（基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律），发展了欧姆定律，对电路理论有重大作用。与化学家本生一同开拓出一个新的学科领域——光谱分析，并发现了铯和锶两种元素。提出热辐射中的基尔霍夫辐射定律，这是辐射理论的重要基础。基尔霍夫定律，阐明了集总参数电路中与各结点相连的所有支路电流所满足的关系和与各回路相关的所有支路电压所满足的关系。基尔霍夫定律是分析集总参数电路的重要定