电路的基本概念和定律.doc

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1、第一章电路的基本概念和定律第一节学习指导一、学习目的和要求1、了解电路模型的概念和电路的基本变量。2、理解电压、电动势、电流的参考方向与实际方向的关系，电压与电流的关联参考方向的概念。3、掌握功率的计算，功率的吸收与发出。4、掌握电阻、电容、电感、独立电源和受控源的定义及伏安关系（VCR）。5、掌握基尔霍夫定律：KCL和KVL。6、掌握电位的计算。二、电路与电路模型1．电路的的组成及其模型（1）电路及其组成①电路：电流的通路称为电路。连续电流的通路必须是闭合的。②电路组成：电路由电源、负载及中间环节三部分组成。③电路的作用：实现电能的传输和转换（或信号的传递及转换）。（2）电路的模型（由理想元

2、件组成的电路）。①电源元件：电压源、电流源、受控电源。②负载元件：电阻元件，电感元件，电容元件。③中间环节：导线、开关等；电压表，电流表等。2、电流，电压，电动势的参考方向及表示方法（见表2-1）。表2-1电流，电压，电动势的参考方向及表示方法电流电压电动势实际方向正电荷流动的方向由高电位(正极)指向低电位(负极)由低电位(负极)指向高电位(正极)参考方向任意选定任意选定任意选定标记符号箭头箭头下标双下标极性实际与参考方向的关系I>0：实际方向与参考方向相同；I<0：实际方向与参考方向相反U>0：实际方向与参考方向相同；U<0：实际方向与参考方向相反E>0：实际方向与参考方向相同；E<0：实际

3、方向与参考方向相反在电路分析时，必须先确定参考方向，根据参考方向列写方程，再解方程求得结果(正或负)，方可确定实际方向；当电压和电流的参考方向一致时，称为关联参考方向。如图1-1-1所示对于二端电阻元件电压和电流参考方向的选择有四种可能的方式。当电压的参考极性已经规定时，电流参考方向从“+”指向“-”；当电流参考方向已经规定时，电压参考极性的“+”号标在电流参考方向的进入端，如图1-1-1(a)和(b)所示称为电压电流参考方向关联，否则称为非关联如图1-1-1(c)和(d)所示。图1-1-1电阻元件电压和电流关联与非关联参考方向电阻的电压电流关系由欧姆定律描述，依据电压和电流参考方向是否关联则

4、其数学表达式为：或3、线性元件R、L、C（见表1-2）的共同特点是：二端元件；无源元件。表1-2线性R、L、C电阻电感电容电路符号VCRu，i关联方向，Ψ=Liq=Cuu，i非关联方向，分类耗能元件储能元件储能元件储存能量0电场能量磁场能量4、电压源uS、电流源iS（见表1-3）。电压源、电流源是有源元件，为了与受控源区别又称为独立电源。表1-3电压源、电流源特性电压源电流源电路符号特点电压源的端电压不随外电路变化电压源中的电流随外电路变化当uS为常数时，称其为直流电压源电流源中的电流不随外电路变化（断开除外）电流源的端电压随外电路变化当iS为常数时，称其为直流电流源5、受控源（见表1-4）受

5、控源是一种电路模型，实际存在的一种器件，如晶体管、运算放大器、变压器等，它们的电特性可用含受控源的电路模型来模拟。受控源的符号及特性与独立源有相似之处，即受控电压源具有电压源的特性，受控电流源具有电流源的特性；但又有根本区别，受控源的电流或电压由控制支路的电流或电压控制，一旦控制量为零，受控量也为零，而且受控源自身不能起激励作用，即当电路中无独立电源时就不可能有响应，因此受控源是无源元件。表1-4受控电源的分类比较电压控制电压源VCVS电压控制电流源VCCS电流控制电压源CCVS电流控制电流源CCCS符号控制量u1u1i1i1被控量u2=μu1i2=gu1u2=ri1i2=βi16、功率（见表

6、1-5）判断元件或一段电路的功率是吸收还是发出，取决于u，i的参考方向及p=ui的正负。表1-5判断功率的吸收与发出u，i的参考方向元件的功率实际吸收还是发出功率关联参考方向p=uip>0吸收p<0发出非关联参考方向p=-uip>0吸收p<0发出功率平衡对于一个完整的电路来说，在任一时刻，所有元件吸收功率的总和必须为零。7、基尔霍夫定律（见表1-6）基尔霍夫定律是集总参数假设下的电路基本定律，它们只与电路的拓扑结构有关而与支路特性无关，即不管是电阻、电容、电感还是电源；不管是线性电路还是非线性电路都适用。表1-6基尔霍夫定律基尔霍夫电流定律（KCL）基尔霍夫电压定律（KVL）定律内容在集总电路

7、中，任何时刻，对任何结点(或闭合面)，所有支路电流的代数和恒等于零。在集总电路中，任何时刻，沿任一回路，所有支路电压的代数和恒等于零。定律公式，，定律说明根据电流的参考方向，当流出结点的电流取正时，则流入结点的电流取负。当支路电压的参考方向与回路绕向一致者，该电压取正号，反之取负号。定律推广流出任一封闭面的全部支路电流的代数和等于零任一闭合的节点序列，即在任一时刻，沿任一闭合节点序列的各段电压(不