电阻元件与电源元.ppt

一、电阻元件一、电阻元件（一）伏安关系：（一）伏安关系：对于线性时不变电阻，在任何时刻元件两端的电压和电流对于线性时不变电阻，在任何时刻元件两端的电压和电流的关系服从欧姆定律。的关系服从欧姆定律。电路元件电路元件：构成电路的基本单元，按引出端数目分为二端元件、三：构成电路的基本单元，按引出端数目分为二端元件、三端元件、多端元件等。端元件、多端元件等。电阻元件电阻元件定义：一个二端元件，如果在任意时刻定义：一个二端元件，如果在任意时刻t，其两端电压其两端电压u与与流经它的电流流经它的电流i之间的关系能用之间的关系能用ui平面上的曲线所确定平面上的曲线所确定(电压与电流电压与电流相约束相约束)，就称其为二端电阻元件，简称电阻元件。，就称其为二端电阻元件，简称电阻元件。按按伏安伏安特性分：线性电阻和非线性电阻；时不变电阻和时变电阻特性分：线性电阻和非线性电阻；时不变电阻和时变电阻第第3讲讲 电阻元件与电源元件电阻元件与电源元件12、当非关联时：、当非关联时：故参考方向是推导、运用公式的前提故参考方向是推导、运用公式的前提!3、伏安关系曲线、伏安关系曲线:+_iuRUIui01、当关联时：、当关联时：R称为元件的电阻，为一个正实常数称为元件的电阻，为一个正实常数(线性时不变电阻线性时不变电阻)。若令若令G=1/R，则则G称为元件的电导，单位为称为元件的电导，单位为S（西门子）。西门子）。+_iuR注意注意:R表示一个电阻表示一个电阻元件元件，又可表示此，又可表示此元件的参数元件的参数。2（二）电阻元件的特点：（二）电阻元件的特点：1、无源耗能元件：、无源耗能元件：关联时关联时电能电能 热能热能2、双向性元件：、双向性元件：对线性电阻而言。对线性电阻而言。3、无记忆性元件、无记忆性元件 电阻元件是实际电阻器的理想化模型，描述了电阻器的耗电阻元件是实际电阻器的理想化模型，描述了电阻器的耗能特性。能特性。其它电子器件或设备的耗能特性也用电阻元件来描述。其它电子器件或设备的耗能特性也用电阻元件来描述。3ui04、两种特殊的情况：、两种特殊的情况：开路开路开路：开路：R，G=0（伏安关系为伏安关系为电压轴）。电压轴）。短路短路短路：短路：R=0，G（伏安关系为伏安关系为电流轴）。电流轴）。电路或电路的一部分也可以短路或开路。电路或电路的一部分也可以短路或开路。电压称为电压称为电流称为电流称为ui0短路短路开路开路4（三）非线性电阻：（三）非线性电阻：1、不服从欧姆定律：、不服从欧姆定律：实际部件都不服从，但有的在一定实际部件都不服从，但有的在一定的范围内满足。的范围内满足。2、有些还是单向元件：、有些还是单向元件：如二极管。如二极管。iu0+u -i关于二端口电阻，起请自行阅读教材关于二端口电阻，起请自行阅读教材P115（四）实际电阻器（四）实际电阻器为了拥有一定量的电阻而专门设计的元器件叫做为了拥有一定量的电阻而专门设计的元器件叫做电阻器电阻器。电阻器可分为电阻器可分为固定电阻器固定电阻器和和可变电阻器可变电阻器两大类。两大类。将电阻器应用于实际电路之前，必须考虑其将电阻器应用于实际电路之前，必须考虑其电阻值电阻值和和额额定功率定功率。1、电阻值及其误差的表示方法、电阻值及其误差的表示方法（1）色码表示法：）色码表示法：黑黑 棕棕 红红 橙橙 黄黄 绿绿 蓝蓝 紫紫 灰灰 白白0123456789有有四色环四色环电阻和电阻和五色环五色环电阻。电阻。6四色环电阻：四色环电阻：第一位第一位第二位第二位乘数（第二位后乘数（第二位后0的个数）的个数）误差误差5%金色金色10%银色银色20%无环无环五色环电阻：五色环电阻：第一位第一位第二位第二位乘数（第三位后乘数（第三位后0的个数）的个数）,但金色但金色0.1,银色银色0.01误差误差2%红红色色1%棕色棕色0.5%绿色绿色0.25%蓝色蓝色0.1%紫色紫色第三位第三位24 00000 10%204 1%71、元件特性：、元件特性：USus+_(1)电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；直流：直流：U=US 交流：交流：uS是确定的时间函数，是确定的时间函数，例如：例如：uS=Umsin t(2)通过它的电流是任意的，由外电路决定。通过它的电流是任意的，由外电路决定。IR5V（一）电压源（独立的理想化电压源的简称）：电压源（独立的理想化电压源的简称）：电源电源：有源电路元件，是各种能量产生器的理想化模型。电：有源电路元件，是各种能量产生器的理想化模型。电源分为独立电源和非独立电源（受控源）两类，各自又有电压源源分为独立电源和非独立电源（受控源）两类，各自又有电压源和电流源两种。和电流源两种。电压源国标符号电压源国标符号电池符号电池符号二、电源元件二、电源元件8 伏安特性曲线伏安特性曲线USui0(1)若若uS=US，即即直直流流电电源源。则则其其伏伏安安特特性性为为平平行行于于电流轴的直线。电流轴的直线。(2)若若uS为为随随时时间间变变化化的的电电源源，则则平平行行于于电电流流轴轴的的直直线也随时间改变位置线也随时间改变位置。(3)电压为零的电压源，伏安曲线与电压为零的电压源，伏安曲线与 i 轴重合，相当于轴重合，相当于 短路状态短路状态。us+_US92、理想电压源的开路与短路：理想电压源的开路与短路：(1)负载开路负载开路：R，i=0，u=us；(2)负载短路负载短路：R=0，i ，此时理想此时理想电源模型不存在。电源模型不存在。理想电压源不允许负载短路。理想电压源不允许负载短路。3、实际电压源：实际电压源：实际电压源也不允许负载短路。实际电压源也不允许负载短路。因其内阻因其内阻r很小，若负载短路，电流很小，若负载短路，电流 很大，可能烧毁电源。很大，可能烧毁电源。IR5VIrUS分析电路时可以短路。分析电路时可以短路。显然，显然，r越小越好。越小越好。r=0时即为理想电压源。时即为理想电压源。104.功率功率i,uS 关联关联 p吸吸=uSi p发发=uSii,us非关联非关联p发发=uS i p吸吸=-uSi电场力做功电场力做功，吸收功率。吸收功率。物理意义物理意义：uS+_iu+_uS+_iu+_外力克服电场力做功外力克服电场力做功，发出功率。发出功率。物理意义：物理意义：11USui0IRUS惯例：非关联，惯例：非关联，P0，发出功率。发出功率。实际电压源实际电压源世上没有世上没有理想电压源。理想电压源。其实，其实，理想电阻也不存在。理想电阻也不存在。12（二）电流源（独立理想化）：（二）电流源（独立理想化）：电源输出电流为电源输出电流为iS，其值与此电源的端电压，其值与此电源的端电压 u 无关。无关。1.特点：特点：(a)电流源电流由电流源本身决定，与外电路无关；电流源电流由电流源本身决定，与外电路无关；(b)电流源两端电压电流源两端电压是由外电路决定。是由外电路决定。直流：直流：iS为常数为常数交流：交流：iS是确定的时间函数，如是确定的时间函数，如 iS=Imsin t电路符号电路符号iSUIR1AiS132.伏安特性伏安特性(1)若若iS=IS，即即直直流流电电流流源源。则则其其伏伏安安特特性性为为平平行行于于电压轴的直线，反映电流与电压轴的直线，反映电流与 端电压无关。端电压无关。(2)若若iS为为变变化化的的电电源源，则则某某一一时时刻刻的的伏伏安安关关系系也也是是平平行于电压轴的直线（位置随时间改变）行于电压轴的直线（位置随时间改变）ISui0iSiu+_(3)电电流流为为零零的的电电流流源源，伏伏安安曲曲线线与与 u 轴轴重重合合，相相当当于开路状态。于开路状态。143.理想电流源的短路与开路理想电流源的短路与开路(2)负负载载开开路路：R，i=iS，u。若若强强迫迫断断开开电电流流源源回回路路，电电路路模模型型为为病病态，理想电流源不允许负载开路。态，理想电流源不允许负载开路。(1)负负载载短短路路：R=0，i=iS，u=0，电电流源被短路。流源被短路。RiSiu+_4.实际电流源的产生实际电流源的产生：可可由由稳稳流流电电子子设设备备产产生生，有有些些电电子子器器件件输输出出具具备备电电流流源源特特性性，如如晶晶体体管管的的集集电电极极电电流流与与负负载载无无关关；光光电电池池在在一一定定光光线照射下光电池被激发产生一定值的电流等。线照射下光电池被激发产生一定值的电流等。154.功率功率p发发=u is p吸吸=uisp吸吸=uis p发发=uisiSiu+_iSiu+_u,iS 关联关联 u,iS 非非关联关联 16例例2、求、求IS的功率。的功率。解：解：必须由元件特性来分析。必须由元件特性来分析。需要求需要求P，必须求必须求IS的外电压。的外电压。非关联，非关联，P0,发出功率。发出功率。整个电路功率平衡吗？整个电路功率平衡吗？关联，关联，P0,吸收功率。吸收功率。I？US是不是没有作用呢？是不是没有作用呢？作用不仅有电流作用，而且有电压的作用。合起作用不仅有电流作用，而且有电压的作用。合起来是功率的作用。来是功率的作用。？U+_2V3IS=1AUS+_17（三）（三）受控源受控源1、一个由实际电路部件和装置提出的问题：、一个由实际电路部件和装置提出的问题：例例1 晶体管放大器。晶体管放大器。ic=ibib ib受控源是一个四端元件受控源是一个四端元件:控制部分：控制部分：输入端口是控制支路；开路或短路。输入端口是控制支路；开路或短路。受控部分：受控部分：输出端口是受控支路；电压源或电流源。输出端口是受控支路；电压源或电流源。RcibRbicEc电流控制的电流源电流控制的电流源18例例2 直流发电机直流发电机+_U=rIfIfIfU=rIf+_2、受控源受控源定义：定义：一条支路的电压（电流）控制另一条支路的电压（电流）一条支路的电压（电流）控制另一条支路的电压（电流）的电路现象。是由电子器件抽象而来的一种模型。的电路现象。是由电子器件抽象而来的一种模型。它不是电路的激励；不是独立电源；故称为它不是电路的激励；不是独立电源；故称为受控源，受控源，或或称称为为非独立电源非独立电源。是单向的。是单向的。193、四种类型：四种类型：(1)电流控制的电流源电流控制的电流源(Current Controlled Current Source)CCCS u1=0 i2=i1 ：电流放大倍数电流放大倍数(2)电流控制的电压源电流控制的电压源(Current Controlled Voltage Source)CCVS u1=0u2=r i1r :转移电阻转移电阻 b b i1+_u2i2_u1i1+r i1+_u2i2_u1i1+_20(3)电压控制的电流源电压控制的电流源(Voltage Controlled Current Source)i1=0i2=gu1g:转移电导转移电导(4)电压控制的电压源电压控制的电压源(Voltage Controlled Voltage Source)i1=0u2=u1 :电压放大倍数电压放大倍数 ，g，r 为常数时，被控制量与控制量满足线性关系，为常数时，被控制量与控制量满足线性关系，称为线性时不变受控源。称为线性时不变受控源。u1+_u2i2_u1i1+_gu1+_u2i2_u1i1+VCCSVCVS214、受控源是有源元件：、受控源是有源元件：VCVSP=u1i1+u2i2 =u2i2 =u2(-u2/R)05、受控源与独立源的比较、受控源与独立源的比较:(2)独独立立源源作作为为电电路路中中“激激励励”，在在电电路路中中产产生生电电压压、电电流流，而而受受控控源源只只是是反反映映输输出出与与输输入入的的控控制制关关系系，在在电电路路中中不不能能作为作为“激励激励”。关联关联参考方向参考方向故故受控源是有源元件。受控源是有源元件。u1+_u2i2_u1i1+_R(1)独独立立源源电电压压(或或电电流流)由由电电源源本本身身决决定定，与与电电路路中中其其它它电电压压、电流无关，而受控源电压电流无关，而受控源电压(或电流或电流)直接由控制量决定。直接由控制量决定。22第3讲 电阻元件与电源元件电阻元件与电源元件结结 束束习题习题:P58:1-10、1-11 预习内容预习内容:不含独立源电路的等效不含独立源电路的等效23