电路基础 姚年春 侯玉杰 第1章电路模型和电路定律

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1、第1章电路模型和电路定律1.1电路和电路模型1.2电流和电压的参考方向1.3电阻电感和电容1.4电压源和电流源1.5受控电源1.6基尔霍夫定律1.1电路和电路模型一、电路：电工设备构成的整体，它为电流的流通提供路径。电路主要由电源、负载、连接导线及开关等构成。电源(source)：提供能量或信号的发生器。负载(load)：将电能转化为其它形式能量的用电设备，或对信号进行处理的设备。导线(line)、开关（switch)：将电源与负载接成通路装置。二、电路模型(circuitmodel)1.理想电路元件：根

2、据实际电路元件所具备的电磁性质来设想的具有某种单一电磁性质的元件，其u，i关系可用简单的数学式子严格表示。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，储存磁场能的元件。电容元件：表示各种电容器产生电场，储存电场能的元件。电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件。2.由电阻器、电容器、线圈、变压器、晶体管、运算放大器、传输线、电池、发电机和信号发生器等电气器件和设备连接而成的电路，称为实际电路。电阻器电容器线圈电池运算放大器晶体管3.电路模型：由理想元件及

3、其组合代表实际电路元件，与实际电路具有基本相同的电磁性质，称其为电路模型。*电路模型是由理想电路元件构成的。灯泡导线电池开关例1.实际电路灯泡R导线电池开关SRSUS电路模型一、电路中的基本物理量主要有电压、电流、电荷、磁链。在线性电路分析中常用电流、电压、电位等。另外，电功率和电能量也是重要的物理量。1.电流(current)：带电质点的运动形成电流。电流的大小用电流强度表示：单位时间内通过导体截面的电量。单位：A(安)(Ampere，安培)1.2电流和电压的参考方向元件(导线)中电流流动的实际方向只有

4、两种可能:复杂电路或电路中的电流随时间变化时，电流的实际方向往往很难事先判断。AB参考方向参考方向任意假定一个正电荷运动的方向即为电流的参考方向。当数值过大或过小时，常用十进制的倍数表示。SI制中，一些常用的十进制倍数的表示法：符号TGMkcmnp中文太吉兆千厘毫微纳皮数量101210910610310–210–310–610–910–122.电压(voltage)：电场中某两点A、B间的电压(降)UAB等于将点电荷q从A点移至B点电场力所做的功WAB与该点电荷q的比值，即单位：V(伏)(Volt，伏特

5、)当把点电荷q由B移至A时，需外力克服电场力做同样的功WAB=WBA，此时可等效视为电场力做了负功–WAB，则B到A的电压为电压(降)的参考方向U>0<0U+实际方向U+实际方向参考方向U+–+实际方向U参考方向U+–+实际方向电压参考方向有三种表示方式：(1)用箭头表示：箭头指向为电压（降）的参考方向(2)用正负极性表示：由正极指向负极的方向为电压(降低)的参考方向(3)用双下标表示：如UAB,由A指向B的方向为电压(降)的参考方向ABUABUABU+AB小结：(1)电压和电流的参考方向是任意假定的。分

6、析电路前必须标明。(2)参考方向一经假定，必须在图中相应位置标注(包括方向和符号），在计算过程中不得任意改变。参考方向不同时，其表达式符号也不同，但实际方向不变。+–Riuu=Ri+–Riuu=–Ri(4)参考方向也称为假定方向、正方向，以后讨论均在参考方向下进行，不考虑实际方向。(3)元件或支路的u，i通常采用相同的参考方向，以减少公式中负号，称之为关联参考方向，如图（a）。反之，称为非关联参考方向，如图（b）。+–iu+–iu图（a）关联参考方向图（b）非关联参考方向【例1-1】如图1-11所示，有4

7、C的正电荷由a点均匀移动至b点电场力做功8J，由b点移动到c点电场力做功为12J。（1）若以b点为参考点，求a、b、c点的电位和电压Uab、Ubc；（2）若以c点为参考点，再求以上各值。图1-11例1-1图解：（1）以b点为电位参考点如图1-11（a）所示（2）以c点为电位参考点如图1-11（b）所示元件或支路的u，i采用相同的参考方向称之为关联参考方向。反之，称为非关联参考方向。3.关联参考方向【例1-2】如图1-13（a）所示，若已知元件吸收功率为−20W，电压U= 5V，求电流I。图1-13电压、电

8、流参考方向解：图1-13（a）中元件两端的电压、电流为关联参考方向，将其假想为一个负载，在关联参考方向下，有电流得负值，说明通过元件中的电流的实际方向与参考方向相反，因此该元件实际上是一个电源。1.3电阻电感和电容2.线性电阻元件电路符号电阻元件对电流呈现阻力的元件。其伏安关系用u～i平面的一条曲线来描述：任何时刻端电压与其电流成正比的电阻元件。伏安特性R一、电阻1.定义u～i关系R称为电阻，单位：(欧)(Ohm，欧姆)满足