电路模型及电路定律2.ppt

电路模型及电路定律2 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望3伏安特性曲线独立电压源的伏安特性曲线见下图。24说明1)电压源为一种理想模型。2)与电压源并联的元件，其端电压为电压源的值。3)电压源不允许短路；4)电压源的功率从理论上来说可以为无穷大。35.实际电压源模型 常见实际电压源的工作机理比较接近，其电路模型是电压源和电阻的串联组合，如发电机、蓄电池。u=us-iRs+-+-Rsusuiusui0说明：实际电压源内阻Rs越小越好；越接近理想特性。41.3.5 独立电流源独立电流源independent current source1.定义流过的电流为定值或者是一定的时间函数，与其两端的电压无关；即其电流由其本身确定，其两端的电压则是任意的。2元件符号与图形ISis(t)53伏安特性曲线独立电流源的伏安特性曲线见下图64说明n1)电流源为一种理想模型。n2)与电流源串联的元件，流过其的电流为电流源的值；n3)理想电流源不允许开路。n4)电路中所含的电源均为直流电源时，电路称为直流电路。直流电路中的电量用大写字母表示。75.实际电流源模型 如光电池一类器件，与常见实际电流源的工作机理比较接近，其电路模型是电流源和电阻的并联组合。i=Is-iR=Is-u/Rs说明：实际电流源内阻Rs越大越好；越接近理想特性。u+-RsIsiiRIsui08实际受控电源模型是从晶体管、电子电路中总结出来的一种双口元件模型。如：变压器，三极管等。它反映的是电路量之间的控制和耦合关系，单独的受控源不能对电路产生激励作用，属无源元件，区别于独立源作为电路的输入，即电路中的电压和电流是由独立源引起的“激励”作用产生的。1.定义若电压源（电流源）的电压（电流）与同一电路的其他支路的电压或电流成函数关系，则称之为受控源受控源。通俗地讲：表表示示了了电电压压源源电电压压或或电电流流源源电电流流受受电电路路中中某某支支路电压或电流的控制。路电压或电流的控制。1.3.5 受控源受控源dependent current source9类似地，还有其他3类受控源，分别为：CCVS：u1=0u2=ri1r为转移电阻VCCS：i1=0i2=gu1g为转移电导CCCS：u1=0i2=i1为转移电流比如果控制量是电压，而被控制量为电压，则我们称这种受控源为电压控制电压源，缩写VCVS;即：VCVS：i1=0u2=u1为转移电压比2.分类在定义中，我们称电压源电压或电流源的电流为受控量受控量，某支路的电压或电流为控制量控制量，如果将控制量和受控量组合可以得到4种类型的受控源。102元件符号与图形：11电路是由电路元件按照一定的方式组成的系统，因此整个电路的表现既取决于电路中各个元件的特性，也取决于电路中的元件的连接方式。实际上，电路的基本规律，就包含两个方面的意义。一是电路作为一个整体来讲，应该服从什么规律；另一个是电路的各个组成部分各满足什么样的规律，也就是各电路部分（电路元件）的特性怎样。这两个方面即表现为电电路的元件约束和拓扑约束路的元件约束和拓扑约束。元元件件约约束束指指元元件件应应满满足足的的伏伏安安关关系系VCR（Voltage Current Relation），拓拓扑扑约约束束是是指指取取决决于于互互联联方方式式的的约约束束（即即KCL、KVL约约束束），它们是电路分析中解决集总问题的基本依据。1-4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律（Kirchhoffs law）121.4.1几个名词几个名词 1节点(node)：三条或三条以上电路的连接点。2支路(branch)：电路中两个节点之间的直接通路，3回路(loop)：电路中的任一闭合路径4网孔(mesh)：对于平面电路，内部不另含支路的回路注：这些定义实际上区别于图论中的定义，由于是在电路分析中使用，因此又并非严格的图论定义，此处为分析方便，而引入。回路与网孔的关系：回路不一定是网孔，网孔一定是回路13例：下图中，共七条支路，即4和8为同一条支路。共4个节点，即4和8 之间的联接点不算作节点。141.4.2 KCL定律定律（Kirchhoff s Current Law）1定律内容对于任一集总电路中的任一节点，在任一时刻，流流进进（或或流流出出）该该节节点点的的所所有有支支路路电电流流的的代代数数和和为为零零；或或流流进进该该节节点点的的所所有有支支路路电电流流的的和和等等于于流流出出该该节节点点的的所所有有支支路路电电流流的的和和。即，如果表示流入（或流出）节点的电流，K为节点处的支路数，有下面的式子成立或或 152定律的来源：电荷守恒法则3关于定律的推广KCL定律可推广到任意闭合面（广义节点、高斯面）例如在上图的（a）中，或；在图（b）中，。164.KCL定律的应用n1)适于任意时刻、任意激励源适于任意时刻、任意激励源（直流、交流或其他任意时间函数的激励源）情况的任意情况的任意（线性、非线性，时变、时不变）集总参数电路集总参数电路，表征电表征电路中各支路电流约束关系，与元件特性无关路中各支路电流约束关系，与元件特性无关；n2)使用KCL定律时，首先要设出每一条支路电流的设出每一条支路电流的参考方向参考方向，然后依据参考方向取号依据参考方向取号，选流入节电的电流为正，则流出节点的电流取负号；或反之；然后列写列写KCL方程方程。n注意：列写同一个方程的时候取号规则必须一致。注意：列写同一个方程的时候取号规则必须一致。171.4.3 KVL定律定律（Kirchhoff s Voltage Law）1定律内容对于任一集总电路中的任一回路，在在任任一一时时刻刻沿沿着着该该回回路路的的所所有有支支路路电电压压降降的的代代数数和和为为零零。或：对于任一集总电路中的任一回路节点，在任一时刻沿沿着着该该回回路路的的所所有有支支路路的的电电压压降降的的和和等等于于沿沿着着该该回回路路的的所所有有支支路路的的电电压压升升的的和和相相等等。即，如果表示回路中第k条支路电压，K为回路中的支路数，有下面的式子成立 或 182定律的来源n电荷守恒法则和能量守恒法则3关于定律应用的说明n1)适用于集总电路，表征电路中各个支路电压的约束关系，与元件特性无关n2)由KVL定律可知，任何两点间的电压与路径无关n3)使用KVL定律时，需要首先任任意意指指定定一一个个回回路路的的绕绕行行方方向向，凡支路电压的参考方向与回路的绕绕行行方方向向一一致致者者，该电压在列写方程的时候取取正正号号；凡支路电压的参考方向与回路的绕绕行行方方向向相相反反者者，该电压在列写方程的时候取负号取负号。194)例如 在上图中，选择兰色线所示的方向作为列写方程的绕行方向。对于1、3、4组成的回路，有对于1、2、4、5、7、8组成的回路，有201.4.4 电路中电路中KCL、KVL方程的独立性方程的独立性、对于具有n个节点、b条支路、m个网孔的平面电路，独立的KCL 方程为个，独立的KVL方程为m个，其中。21