电路分析基础(马颖西电版)第1章电路的基本概念和定律

《电路分析基础(马颖西电版)第1章电路的基本概念和定律》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第1章电路的基本概念和定律1.1电路和电路模型1.2电路中的基本物理量1.3电阻元件及欧姆定律1.4基尔霍夫定律1.5电路中的电源1.6受控源本章小结阅读材料：电阻的识别及应用实验1基本电工仪表的使用及测量实验2电路元件伏安特性的测绘实验3电压、电位的测定及基尔霍夫定律的验证1.1电路和电路模型1.1.1实际电路图1-1是一个大家熟悉的手电筒的实际电路结构示意图，它由电池、开关、灯泡和导线几部分组成。电池是产生电能的元件，用于将化学能转变成电能，称为电源；灯泡是消耗电能的元件，用于将电能转变成光能，称为负载；开关用于控制电路的接通与断开

2、；导线起传输电能的作用。这种为了实现某种需要而将电路元件和设备按一定方式连接起来，完成某种功能的整体，就称为电路。简单地说，电路是电流流通的路径。复杂的电路也常称为“网络”。图1-1手电筒电路示意图从电路的组成来看，任何实际电路总可以分为三个部分：(1)电源或信号源：它是电路中提供能源的设备，其作用是将非电能(如太阳能、风能、水能、化学能等)转换为电能。(2)负载：它是电路中消耗电能的设备，简称用电设备，可将电能转换为其他形式的能量。(3)中间环节：它是连接电源和负载的设备，用来传输、分配和控制电能，如导线、开关、控制器等。　　

3、实际应用中的电路种类繁多，用途各异，但按其功能可分为两大类：第一类是能量的产生、传输、分配电路，如电力系统的输电线路；第二类是信息的传递和处理电路，主要起信号的处理、放大、传输和控制等作用，如计算机通信电路等。1.1.2电路模型　　实际电路在分析元器件的接法、功能与作用时是很有用的，但由于组成实际电路的元(器)件种类很多，几何形态差异很大，各种电器设备的结构有繁有简，这就使得人们直接对实际电路进行定量分析和计算非常困难。为了便于对电路进行分析与计算，对复杂的实际问题进行研究，在理论分析中常常把实际电路中的各种设备和电路元(器)件用能够

4、表征电路主要电磁性质的理想化的电路元件来表示。例如，电阻具有消耗电能的特性，我们就可以将具有这一特性的电灯、电炉等用电器都用电阻来代替，虽然这种替代会带来一定的误差，但在一定条件下是可以忽略的。在实际工程问题中，若需要更精密地做研究时，可再考虑由于这种替代所带来的误差。　　一般的理想元件具有两个端钮，称做二端电路元件。常用理想元件及符号如表1-1所示。表1-1常用理想元件及符号用理想化的电路元件及其组合近似代替实际元(器)件，就构成了与实际电路相对应的电路模型。图1-2便是图1-1的电路模型。理想电压源US与电池对应，RS是电池内阻；R

5、相当于灯泡，只消耗电能；S是开关，控制电路的接通与断开；连接这些元器件的细实线是理想导线，起传输电能的作用。图1-2手电筒电路模型图1.2电路中的基本物理量电路中的物理量很多，如电荷量、磁链、电压、电位、电流、时间、功率和能量等。本节主要讨论电流、电压、电位、功率等基本物理量。1.2.1电流及其参考方向1.电流和电流强度带电粒子(电荷)有规则的定向移动形成电流。如导体中的自由电子、半导体中的电子和空穴，都是带电粒子，也称为载流子。表示电流强弱的物理量称为电流强度，用符号I或i(t)表示，定义为单位时间内通过导体横截面的电荷量。电流

6、强度又简称为电流，其表达式为式中，dq为dt时间内通过导体横截面的电荷量。　　在直流电路中，单位时间通过导体横截面的电荷量是恒定不变的，有(1-1)(1-2)在国际单位制中，电荷量的单位为库仑(C)，时间的单位为秒(s)，电流的单位为安培(A)。即当电流是1A时，表示每秒有1C的电荷量流过导体的横截面。常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(μA)、纳安(nA)等，它们的换算关系为1A=103mA=106μA=1012nA如果电流的大小和方向不随时间变化，这种电流称为恒定电流，简称直流，用符号I表示。如果电流的大小和方向都随时

7、间变化，则称为交变电流，简称交流，常用符号i表示。2.电流的参考方向由于电荷有正、负之分，因此电荷运动产生的电流就有方向。习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，这一方向也称为真实方向。简单电路中，电流的真实方向是显而易见的，即从电源正极流出，再从电源的负极流入。　　对于一些复杂电路，某一段电路电流的实际方向很难判定，甚至电流的实际方向还在不断变化，因此，在电路中很难标明电流的实际方向。为了解决这一问题，特引入参考方向的概念。即对流过每个元件的电流规定了一个假定的正方向，叫做参考方向。分析电路时的具体做法如下：(1)分析电路前

8、，先假设电流的参考方向。(2)按选定的参考方向分析电路，求解电流。若计算结果为正(i＞0)，说明电流的参考方向与实际方向相同；若计算结果为负值(i＜0)，说明电流的参考方向与实