电路教案第一章..doc

第一章：电路模型和电路定律 1—1．电路模型和电路定律 一、电路和电路f的功能 电路：由电气设备、电路元器件所构成的电流通路。 电路的功能： ⑴．实现能量的转换、传输和控制。 电力系统：发电机升压变压器输电线降压变压器用电设备。 ⑵．信号处理 收音机：天线线圈调谐电路检波放大电路声音信号 在电路中，将输入的电信号称为激励，将输出的电信号称为响应。 电路模型：实际电路中的电气设备、电路元器件多种多样，但它们的电气特性均可以用理想化了的电路元件及它们的组合进行等效。我们称这种由理想化的电路元件构成的电流通路为电路模型。在电路理论中通常把电路模型叫做电路。 二、电路的类型 电路中元件的参数：电阻、电感、电容等的值。 线性电路和非线性电路 按电路中元件的参数是否和电压电流有关可将电路分为线性电路和非线性电路。 若电路中所有元件的参数和电压、电流无关，此电路为线性电路；否则电路为非线性电路。 定常电路和时变电路 按电路中元件的参数是否和时间有关可将电路分为定常电路和时变电路。若电路中所有元件的参数和时间无关，此电路为定常电路；否则电路为时变电路。 集总参数电路和分布参数电路 按电路的尺度和电路中电压、电流波长的相对大小可将电路分为集总参数电路和分布参数电路。 设：电路中电压电流的波长为，电路的尺度为 如果，则此电路可视为集总参数电路，否则为分布参数电路。 本课程研究线性、定常、集总参数电路。 1-2电流、电压的参考方向 一、电流的参考方向 电流的实际方向 在电路的分析中，有些分支中电流的实际方向预先是无法确定或随时间变化的。但对电路进行分析计算时又要用到电流的方向，为此引入电流参考方向的概念。 电流的参考方向：人为在电路中假定的电流方向。 电流参考方向的表示方式： ①．箭号法： ②．双下标法： 【例1】确定图示两段电路中电流的实际方向。 解：图中电流的实际方向和参考方向一致，图电流的实际方向和参考方向相反。 二、电压的参考方向 电压参考方向：在电路中人为假定的电压的方向。 表示方法： ①．箭号法： ②．双下标法： ③．参考极性法： 在箭号法中，箭号的方向就是的参考方向；在双下标法中，电压的参考方向由前一个下标指向后一个下标；在参考极性法中电压的参考方向由参考正极“﹢”指向参考负极“﹣”。 【例2】电路如图。图中电压的实际方向由指向，其值为，求。 解： 同一段电路上电压和电流的参考方向彼此相互独立，也就是说，的参考方向可以一致，也可以相反。当，的参考方向一致时，称，为关联参考方向；当，的参考方向相反时，称，为非关联参考方向 【例3】图中标出了，的参考方向及其数值，判断它们是关联还是非关联参考方向。 .. 解：左图中和为关联参考方向；中间图中的和也为关联参考方向；右图中的和为非关联参考方向。 1—3功率 设在时间内有的电荷从移到，则 即 ， ——为——内电路吸收的能量。 而 ——为电路吸收的功率。 若电流和电压的为非关联参考方向，则前面的和分别是电路发出的能量和功率。 1—5电阻元件 电阻元件：电阻元件为一种二端元件，用它描述电气设备、电路元器件的耗能特性。 一、元件上的电压和电流的关系 当电阻元件上电压、电流为关联参考方向时，它们之间的关系满足欧姆定律 或 式中的为电导，其单位为。 图中的曲线为电阻两端电压、电流为关联参考方向时的关系曲线，称其为电阻的伏安特性。 当电阻元件上电压、电流为非关联参考方向时，它们之间的关系仍满足欧姆定律，但其表达式为 或 相应的伏安特性也为过坐标原点1、4象限的一条直线。 二、阻元件的功率 当电阻元件上电压、电流为关联参考方向时，电阻吸收的功率为 当电阻元件上电压、电流为非关联参考方向时，电阻发出的功率为 三、开路和短路的概念 上图矩形表示一部分电路，，为两个接线端子，端子断开，此时，两端开路。开路时无论电压为多少，电流都为0，因此和之间的关系曲线和轴重合。由于无限大的电阻无论电压为多少电流都为0，因此开路相当于在开路的两个端子之间接有一个无限大的电阻。 在上图中用一根电阻为0的导线将两端联接在一起，此时，两端短路。短路时不论电流多大电压都为0，因此和之间的关系曲线和轴重合。由于阻值为0的电阻无论电流多少电压为0，因此短路相当于在，两个端子之间接有一个阻值为0的电阻。 1—6电容元件 电容元件是一种储能元件，用它描述电路中的电场储能。 一、元件上电压和电流的关系 当电容元件两端的电压随时间变化时，也随时间变化，因此有电流流过电容。 如果电压和