电路基本原理演示幻灯片.ppt

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1、第第1章章 电路的基本概念和基本定律电路的基本概念和基本定律1.1 电路及其理论模型电路及其理论模型1.2 电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向1.3 电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系1.4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律end1电路分析基础电气车间：试验班电气车间：试验班2如何学好电路分析基础l掌握概念的含义和来龙去脉：除了要理解和记住概念的定义、符号和单位外，还要了解引入概念的原因，它与类似概念的异同点，以及它在后续内容中所起的作用等。l领会规律、方法的导出与应用：要做到知其然、知其所以然，不要机械套用，学会灵活运用，举一反三。l从应用要求来理解电子电路的

2、功能：各种电子电路都有应用背景，离开应用背景对电子电路的性能分析是没有意义的，。l多作练习，巩固知识：各种方法的学习都必须通过不断练习才能得以巩固，因此，学习过程中，要独立地完成一定量习题。l认真对待实验，加深对理论知识理解：本课程的实践性很强，只有理论学习是不够的，实验可以让我们更加深刻理解理论知识，也能从中发现问题，启发我们深入学习。l多做课外阅读，拓宽知识面：电工电子技术的发展十分迅速，课程中不可能将所有内容都包含进去，通过课外阅读能够对本领域的先进理论、方法有更多了解，丰富自己。31.电压、电流的参考方向电压、电流的参考方向3.基尔霍夫定律基尔霍夫定律 重点重点：2.电路元件特性电路元

3、件特性（电阻、电源、受控源）（电阻、电源、受控源）电路分析的基础电路分析的基础第第1章章 电路的基本概念和基本定律电路的基本概念和基本定律end1.1 电路及其理论模型电路及其理论模型一、电路的概念一、电路的概念 电路是由用电设备（称为负载）、元器件、供电电路是由用电设备（称为负载）、元器件、供电设备（称为电源）通过导线连接而构成的提供给设备（称为电源）通过导线连接而构成的提供给电电荷流荷流动的通动的通路路。电路是电场的一种特殊形式，当电场被束缚。电路是电场的一种特殊形式，当电场被束缚在电荷流动的路径周围很小的范围时，即形成电路。在电荷流动的路径周围很小的范围时，即形成电路。二、电路的组成二、

4、电路的组成为电路工作提供能量的为电路工作提供能量的电源；电源；完成放大、滤波、移相等功能的完成放大、滤波、移相等功能的元器件；元器件；用电设备用电设备（负载）（负载）连接电源、元器件和用电设备的连接电源、元器件和用电设备的导线；导线；控制电源接入的控制电源接入的开关开关等。等。直流电源直流电源直流电源直流电源直流电源直流电源:提供能源提供能源信号处理：信号处理：放大、调谐、检波等放大、调谐、检波等负载负载信号源信号源:提供信息提供信息放大放大器器扬声器扬声器话筒话筒 电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。路

5、工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。u电路的电路的组成组成1.1 电路及其理论模型电路及其理论模型三、电路的功能客观上电路提供了电荷流动的通路，电荷携带着电能在电路中流动，从电源带走电能，而在用电元器件中又释放电能，因此电路的工作伴随着能量的运动。电路主要有下列作用：能量传输 将电源的电能传输给用电设备(负载)。能量转换 将传输到负载的电能根据需要转换成其它形式的能量，如光、声、热、机械能等信息传输信息处理信息信息-(-(载体载体)-)-信号信号-电路电路-终端终端-(-(去载体去载体)-)-信息信息(电流或电压电流或电压)。如广播电路或电视发射装置如广播电路或电视发射装置信号信号(接受接

6、受)-)-电路（放大、去噪、合成电路（放大、去噪、合成)-)-信号。信号。如如电视机。电视机。u 电路模型电路模型1.理理想想电电路路元元件件：根根据据实实际际电电路路元元件件所所具具备备的的电电磁磁性性质所设想的具有某种单一电磁性质的元件质所设想的具有某种单一电磁性质的元件。几种基本的电路元件：几种基本的电路元件：电阻元件电阻元件：表示消耗电能的元件：表示消耗电能的元件电感元件电感元件：表示各种电感线圈产生：表示各种电感线圈产生的磁场，储存磁场能量的作用的磁场，储存磁场能量的作用电容元件电容元件：表示各种电容器产：表示各种电容器产生的电场，储存电能的作用生的电场，储存电能的作用电源元件电源元

7、件：表示各种将其它形式：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件的能量转变成电能的元件1.1 电路及其理论模型电路及其理论模型RLC无无源源元元件件电流源电流源is+电压源电压源us-2.电路模型电路模型：由理想元件及其组合代表实际电路：由理想元件及其组合代表实际电路元件，与实际电路具有基本相同的电磁性质，称其元件，与实际电路具有基本相同的电磁性质，称其为电路模型。为电路模型。*电路模型是由理想电路元件构成的。电路模型是由理想电路元件构成的。导线导线电电池池开关开关灯泡灯泡例例.1.1 电路及其理论模型电路及其理论模型建模时建模时,工作条件不一样工作条件不一样,其模型也不一样。其模型也不一样。

8、直流状态直流状态,仅仅消耗能量消耗能量交流低频状交流低频状态态,消能消能,储能储能交流高频状态交流高频状态,消耗消耗能量能量,储磁场能量和储磁场能量和电场能量电场能量实际线圈实际线圈1.1 电路及其理论模型电路及其理论模型如：如：end1.2 1.2 电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向1.2.1 1.2.1 电路变量电路变量电路变量电路变量 在电路理论中涉及的变量主要有电流、电压、电位、电荷、磁在电路理论中涉及的变量主要有电流、电压、电位、电荷、磁在电路理论中涉及的变量主要有电流、电压、电位、电荷、磁在电路理

9、论中涉及的变量主要有电流、电压、电位、电荷、磁通、磁通链、功率和能量。其中通、磁通链、功率和能量。其中通、磁通链、功率和能量。其中通、磁通链、功率和能量。其中电流、电压、电位、能量电流、电压、电位、能量电流、电压、电位、能量电流、电压、电位、能量和和和和功率功率功率功率最最最最为常用。为常用。为常用。为常用。1.1.电流电流电流电流形成形成形成形成：国际单位制单位国际单位制单位国际单位制单位国际单位制单位:A A(安培）安培）安培）安培）常用单位常用单位常用单位常用单位:mmA(10A(10-3-3A),A),A(10A(10-6-6A)A)分类分类分类分类直流直流直流直流(DC)(DC)电流

10、电流电流电流:大小和方向不随时间改变大小和方向不随时间改变大小和方向不随时间改变大小和方向不随时间改变,通常用通常用通常用通常用I I 表示表示表示表示交流交流交流交流(AC)(AC)电流电流电流电流:大小和方向随时间改变大小和方向随时间改变大小和方向随时间改变大小和方向随时间改变,通常用通常用通常用通常用i i 表示表示表示表示电流的大小用电流的大小用电流的大小用电流的大小用电流强度电流强度电流强度电流强度表示。表示。表示。表示。带电粒子的定向运动形成电流。带电粒子的定向运动形成电流。带电粒子的定向运动形成电流。带电粒子的定向运动形成电流。度量度量度量度量：单位单位单位单位：表示单位时间流过

11、电路中某一表示单位时间流过电路中某一截面的净电荷量。截面的净电荷量。2.2.电压电压电压电压1.2 1.2 电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向形成形成形成形成：电荷由电路中的电荷由电路中的电荷由电路中的电荷由电路中的a a点移到点移到点移到点移到b b点所发生的能量变化。点所发生的能量变化。点所发生的能量变化。点所发生的能量变化。V(V(伏特伏特伏特伏特)kV(10kV(103 3V),V),mm(10(10-3-3V)V)，V(10V(10-6-6V V）分类分类分类分类直流直流直流直流电压电压电压电压 :

12、大小和方向不随时间改变，通常用大小和方向不随时间改变，通常用大小和方向不随时间改变，通常用大小和方向不随时间改变，通常用U U表示表示表示表示交流交流交流交流电压电压电压电压 ：大小和方向随时间改变，通常用：大小和方向随时间改变，通常用：大小和方向随时间改变，通常用：大小和方向随时间改变，通常用u u表示表示表示表示度量度量度量度量：单位电荷由电路中的单位电荷由电路中的单位电荷由电路中的单位电荷由电路中的a a点移到点移到点移到点移到b b点所发生的能量变点所发生的能量变点所发生的能量变点所发生的能量变化，即化，即化，即化，即单位单位单位单位：电路中两点间的电压（降）就等于这两点的电位电路中两

13、点间的电压（降）就等于这两点的电位电路中两点间的电压（降）就等于这两点的电位电路中两点间的电压（降）就等于这两点的电位差，即差，即差，即差，即设设设设c c点为电位参考点，则点为电位参考点，则点为电位参考点，则点为电位参考点，则 V Vc c=0=0V Va a=U Uacac，V Vb b=U Ubcbc，V Vd d=U UdcdcU Uab ab=V Va a-V Vb b3.3.电电电电 位位位位 选择电路中某一点作为选择电路中某一点作为选择电路中某一点作为选择电路中某一点作为参考点参考点参考点参考点，电路中其他各，电路中其他各，电路中其他各，电路中其他各点对参考点之间的电压称为该点的

14、电位，用点对参考点之间的电压称为该点的电位，用点对参考点之间的电压称为该点的电位，用点对参考点之间的电压称为该点的电位，用V V表示。表示。表示。表示。参考点的电位为参考点的电位为参考点的电位为参考点的电位为0 0。参考点可以任意选择，用符号参考点可以任意选择，用符号参考点可以任意选择，用符号参考点可以任意选择，用符号“”表示。表示。表示。表示。a ab bc cd d1.2 1.2 电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向例例例例 .a ab bc c1.5 1.5 V V1.5 1.5 V V已知已知已知已知

15、U Uabab=1.5 V=1.5 V，U Ubcbc=1.5 V=1.5 V，求，求，求，求V Va a,V Vb b,V Vc c,U Uacac(1)(1)以以以以a a点为参考点点为参考点点为参考点点为参考点，V Va a=0=0 V Vb b=V Va a U Uabab=1.5 V=1.5 VU Ubcbc=V Vb b V Vc c(2)(2)以以以以b b点为参考点点为参考点点为参考点点为参考点，V Vb b=0=0U Uabab=V Va a V Vb b V Va a=V Vb b +U Uabab=1.5 V=1.5 VU Ubcbc=V Vb b V Vc c V Vc

16、 c=V Vb b U Ubcbc=1.5 V=1.5 VU Uacac=V Va a V Vc c =1.5=1.5 (1.5)=3 V(1.5)=3 V结结结结论论论论：电电电电路路路路中中中中电电电电位位位位参参参参考考考考点点点点可可可可任任任任意意意意选选选选择择择择；当当当当选选选选择择择择不不不不同同同同的的的的电电电电位位位位参参参参考考考考点点点点时时时时，电电电电路路路路中中中中各各各各点点点点电电电电位位位位均均均均不不不不同同同同，但但但但任任任任意两点间电压保持不变。意两点间电压保持不变。意两点间电压保持不变。意两点间电压保持不变。1.2 1.2 电路变量及电流和电压

17、的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向U Uacac =V Va a-V-Vc c=3 V=3 VU Uabab=V Va a V Vb b V Vc c=V Vb b U Ubcbc=-1.5 1.5 V=-3V=-1.5 1.5 V=-3V4.4.能量和功率能量和功率能量和功率能量和功率1.2 1.2 电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向在在在在t t0 0到到到到t t的时间内，电场力将单位正电荷由的时间内，电场力将单位正电荷由的时间内，电场力

18、将单位正电荷由的时间内，电场力将单位正电荷由A A点移点移点移点移动到动到动到动到B B点时所做的功，用点时所做的功，用点时所做的功，用点时所做的功，用WW表示：表示：表示：表示：能量能量能量能量:单位：焦耳单位：焦耳单位：焦耳单位：焦耳（J J）功率功率功率功率:单位时间内能量的变化率：单位时间内能量的变化率：单位时间内能量的变化率：单位时间内能量的变化率：单位：单位：单位：单位：瓦瓦瓦瓦（特）（特）（特）（特）（WW）常用单位常用单位常用单位常用单位:kW(10kW(103 3W),mW(10W),mW(10-3-3W)W)1.2.2 1.2.2 参考方向参考方向参考方向参考方向1.2 1

19、.2 电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向实际方向：实际方向：实际方向：实际方向：正电荷移动的方向正电荷移动的方向正电荷移动的方向正电荷移动的方向参考方向：参考方向：参考方向：参考方向：在进行电路分析时，在进行电路分析时，在进行电路分析时，在进行电路分析时，假定假定假定假定的电流方向。的电流方向。的电流方向。的电流方向。1.1.电流的参考方向（流向）电流的参考方向（流向）电流的参考方向（流向）电流的参考方向（流向）?为什么要引入参考方向为什么要引入参考方向为什么要引入参考方向为什么要引入参考方向(a)(a)复杂

20、电路的某些支路事先无法确定实际方向。复杂电路的某些支路事先无法确定实际方向。复杂电路的某些支路事先无法确定实际方向。复杂电路的某些支路事先无法确定实际方向。中间支路电流的实际方向无法确定，中间支路电流的实际方向无法确定，中间支路电流的实际方向无法确定，中间支路电流的实际方向无法确定，为为为为分析方便，只能先任意标一方向（分析方便，只能先任意标一方向（分析方便，只能先任意标一方向（分析方便，只能先任意标一方向（参考参考参考参考方向方向方向方向），根据计算结果，才能确定电流），根据计算结果，才能确定电流），根据计算结果，才能确定电流），根据计算结果，才能确定电流的实际方向。的实际方向。的实际方向。

21、的实际方向。？(b)(b)实实实实际际际际电电电电路路路路中中中中有有有有些些些些电电电电流流流流是是是是交交交交变变变变的的的的，无无无无法法法法标标标标出出出出实实实实际际际际方方方方向。向。向。向。当当当当电流实际方向与参考方向电流实际方向与参考方向电流实际方向与参考方向电流实际方向与参考方向(红色箭头）相同红色箭头）相同红色箭头）相同红色箭头）相同当当当当电流实际方向与参考方向相反电流实际方向与参考方向相反电流实际方向与参考方向相反电流实际方向与参考方向相反i ii i0 0t tT/2T/2T T1.2 1.2 电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电

22、流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向 电流参考方向的两种表示电流参考方向的两种表示电流参考方向的两种表示电流参考方向的两种表示：用箭头表示：箭头的指向为用箭头表示：箭头的指向为用箭头表示：箭头的指向为用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。电流的参考方向。电流的参考方向。电流的参考方向。用双下标表示：如用双下标表示：如用双下标表示：如用双下标表示：如 i iABAB,电流的参考方向由电流的参考方向由电流的参考方向由电流的参考方向由A A指指指指向向向向B B。1.2 1.2 电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电

23、压的参考方向例例例例I I1 1=1A=1AI I1 110V10V1010 I I1 1 =-1A1A10V10V1010 I I1 1 ：参考：参考方向与实际方向方向与实际方向一致一致 ：参考：参考方向与实际方向方向与实际方向相反相反电流的参考方向可以任意选定。电流的参考方向可以任意选定。电流的参考方向可以任意选定。电流的参考方向可以任意选定。规定规定相反相反的参考方向时，相应的电的参考方向时，相应的电流表达式和计算结果流表达式和计算结果差一个符号。差一个符号。参考参考参考参考方向方向方向方向:假定假定假定假定的方向的方向的方向的方向实际方向实际方向实际方向实际方向：从：从：从：从高电位高

24、电位高电位高电位端指向端指向端指向端指向低电位低电位低电位低电位端端端端U UU U+-U UABABA AB B电压参考方向的表示：电压参考方向的表示：电压参考方向的表示：电压参考方向的表示：一个箭头一个箭头一个箭头一个箭头“+”“+”、”-”-”极性极性极性极性“双下标双下标双下标双下标”表示表示表示表示2.2.2.2.电压电压电压电压(降降降降)的参考方向的参考方向的参考方向的参考方向(极性极性极性极性)1.2 1.2 电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向 电压的参考方向可以电压的参考方向可以电压的参考方

25、向可以电压的参考方向可以任意任意任意任意选定，如果电压的参考选定，如果电压的参考选定，如果电压的参考选定，如果电压的参考方向与实际方向方向与实际方向方向与实际方向方向与实际方向一致一致一致一致，则电压为，则电压为，则电压为，则电压为正值正值正值正值，反之为，反之为，反之为，反之为负负负负。5 5 10V10V5V5V+U UR R例：例：5 5 10V10V5V5V+U UR RUR=-5V1.2 1.2 电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向3.3.关联参考方向关联参考方向关联参考方向关联参考方向 元件或支路的

26、元件或支路的元件或支路的元件或支路的u u，i i通常采用相同的参考方向称之通常采用相同的参考方向称之通常采用相同的参考方向称之通常采用相同的参考方向称之为为为为关联参考方向关联参考方向关联参考方向关联参考方向。反之，称为。反之，称为。反之，称为。反之，称为非关联参考方向非关联参考方向非关联参考方向非关联参考方向。1.2 1.2 电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向+U UI I关联关联关联关联参考方向参考方向参考方向参考方向+U UI I非关联非关联非关联非关联参考方向参考方向参考方向参考方向u功率的计算功率

27、的计算功率的计算功率的计算(1)(1)u u,i i 取取取取关联参考方向关联参考方向关联参考方向关联参考方向 p=u i(2)(2)u u,i i 取非取非取非取非关联参考方向关联参考方向关联参考方向关联参考方向 p=-u i+ui+uiu功率的判断功率的判断功率的判断功率的判断1.2 1.2 电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向若某元件电功率大于零，在电路中消耗电能，表现为若某元件电功率大于零，在电路中消耗电能，表现为负载。负载。若某元件电功率小于零，向电路提供电能，表现为电若某元件电功率小于零，向电路提供

28、电能，表现为电源。源。I+UR例例 U1=10V，U2=5V。分别求电源、电阻的功率。分别求电源、电阻的功率。解：设电路中电流及电阻电压参考方解：设电路中电流及电阻电压参考方解：设电路中电流及电阻电压参考方解：设电路中电流及电阻电压参考方向如图向如图向如图向如图吸收功率吸收功率吸收功率吸收功率发出功率发出功率发出功率发出功率吸收功率吸收功率吸收功率吸收功率5 U1U2-功率平衡功率平衡1.2 1.2 电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电源和负载的概念w若某元件电功率大于零，在电路中消耗/吸收电能，表现为负载。

29、w若某元件电功率小于零，向电路提供/发出电能，表现为电源。w举例：由5个元件组成的电路如图，各元件上电压、电流参考方向采用关联参考方向，标在图上如下。确定各元件的功率，确定各元件的功率，指出哪些是电源、哪些是负载？指出哪些是电源、哪些是负载？12345元件1是负载元件2是负载元件3是电源元件4是负载元件5是电源注意：电路中所有元件的功率之和为 0！这一规则称为功率平衡原理。常用作对分析结果的检验准则。功率平衡实际上是能量守恒的体现，任意时刻，电源发出的电能恰为负载所消耗。小结：小结：(1)(1)电电电电压压压压和和和和电电电电流流流流的的的的参参参参考考考考方方方方向向向向是是是是任任任任意意

30、意意假假假假定定定定的的的的。分分分分析析析析电电电电路路路路前前前前必须标明必须标明必须标明必须标明。(2)(2)参考方向一经假定，必须在图中相应位置标注参考方向一经假定，必须在图中相应位置标注参考方向一经假定，必须在图中相应位置标注参考方向一经假定，必须在图中相应位置标注 (包包包包括方向和括方向和括方向和括方向和符号符号符号符号），在计算过程中不得任意改变。参），在计算过程中不得任意改变。参），在计算过程中不得任意改变。参），在计算过程中不得任意改变。参考方向不同时，其表达式符号也不同，但实际方向考方向不同时，其表达式符号也不同，但实际方向考方向不同时，其表达式符号也不同，但实际方向考方

31、向不同时，其表达式符号也不同，但实际方向不变。不变。不变。不变。1.2 1.2 电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向电路变量及电流和电压的参考方向(3)(3)元元元元件件件件或或或或支支支支路路路路的的的的u u，i i通通通通常常常常采采采采用用用用关关关关联联联联参参参参考考考考方方方方向向向向，以以以以减减减减少公式中负号。少公式中负号。少公式中负号。少公式中负号。(4)(4)参考方向也称为假定方向、正方向，以后讨论参考方向也称为假定方向、正方向，以后讨论参考方向也称为假定方向、正方向，以后讨论参考方向也称为假定方向、正方向，以后讨论

32、均在参考方向下进行，不考虑实际方向均在参考方向下进行，不考虑实际方向均在参考方向下进行，不考虑实际方向均在参考方向下进行，不考虑实际方向。endw作业：1-1w练习：1-2集总参数元件集总参数元件集总参数元件集总参数元件：每一个具有两个端钮的元件：每一个具有两个端钮的元件：每一个具有两个端钮的元件：每一个具有两个端钮的元件中有确定的电流，端钮间有确定的电压。中有确定的电流，端钮间有确定的电压。中有确定的电流，端钮间有确定的电压。中有确定的电流，端钮间有确定的电压。集总参数电路集总参数电路集总参数电路集总参数电路：由集总参数元件构成的电路。：由集总参数元件构成的电路。：由集总参数元件构成的电路。

33、：由集总参数元件构成的电路。一一一一个个个个实实实实际际际际电电电电路路路路要要要要能能能能用用用用集集集集总总总总参参参参数数数数电电电电路路路路近近近近似似似似，要要要要满满满满足足足足如如如如下下下下条条条条件件件件：即即即即实实实实际际际际电电电电路路路路的的的的尺尺尺尺寸寸寸寸必必必必须须须须远远远远小小小小于于于于电电电电路工作频率下的电磁波的波长。路工作频率下的电磁波的波长。路工作频率下的电磁波的波长。路工作频率下的电磁波的波长。1.3 1.3 电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系本书主要研究的是集总参数元件和集总参数电

34、路。本书主要研究的是集总参数元件和集总参数电路。本书主要研究的是集总参数元件和集总参数电路。本书主要研究的是集总参数元件和集总参数电路。ui0u=f(i)或或i=f(u)为一条过原点的直线为一条过原点的直线u线性电阻线性电阻R是一个与电压和电流无关的常数。是一个与电压和电流无关的常数。Ru元件符号元件符号1.3 1.3 电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系1.3.1 1.3.1 电阻元件电阻元件电阻元件电阻元件2.电压与电流取电压与电流取非关联非关联参考方向参考方向R+uiu Ri 或或 i Gu 公式必须和参考方向配套使用！公式必须

35、和参考方向配套使用！电导电导(S)u线性电阻元件的伏安特性线性电阻元件的伏安特性1.电压与电流取电压与电流取关联关联参考方向参考方向R+uiu Rii Gu或或电阻电阻()1.3 1.3 电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系p ui (R i)i i 2 R u(u/R)=u2/Ru功率功率：R+uiu能量能量：可用功表示。从可用功表示。从t0 到到 t电阻消耗的能量电阻消耗的能量不管电压、电流是否为关联参考方向，都有不管电压、电流是否为关联参考方向，都有p=i2R=u2/R (p始终为正）始终为正）1.3 1.3 电路元件及其伏安特

36、性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系非关联参考方向下，吸收的功率非关联参考方向下，吸收的功率u定义：定义：定义：定义：一个二端元件，其电荷一个二端元件，其电荷一个二端元件，其电荷一个二端元件，其电荷q q(t)(t)和电压和电压和电压和电压u u(t)(t)之间的之间的之间的之间的关系，可以用关系，可以用关系，可以用关系，可以用q-uq-u平面上的一条曲线来确定，则平面上的一条曲线来确定，则平面上的一条曲线来确定，则平面上的一条曲线来确定，则称为电容元件。称为电容元件。称为电容元件。称为电容元件。对于对于对于对于线性电容线性电容线性电容线性电容，有，有

37、，有，有 q q=C=Cu u 常数常数常数常数C C称为电容器的称为电容器的称为电容器的称为电容器的电容电容电容电容电容电容电容电容 C C 的的的的SISI单位单位单位单位：F F(法法法法)(FaradFarad，法拉，法拉，法拉，法拉)q qu u0 0 常用单位：常用单位：常用单位：常用单位：F F（1010-6-6F)F)，nF(10nF(10-9-9F)F)，pF(10pF(10-12-12F)F)1.3 1.3 电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系1.3.2 1.3.2 电容元件电容元件电容元件电容元件i iu u+C

38、 Cu符号：符号：符号：符号：u伏安关系伏安关系伏安关系伏安关系电容对电容对直流直流相当于相当于开路开路微分关系微分关系微分关系微分关系:积分关系积分关系积分关系积分关系:两端的电压与电路对电两端的电压与电路对电容的充电过去状况有关容的充电过去状况有关,因此是一种记忆元件因此是一种记忆元件.初始值初始值设为关联参考方向设为关联参考方向设为关联参考方向设为关联参考方向C C则则1.3 1.3 电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系u 电容的储能电容的储能电容的储能电容的储能结论结论结论结论:电容为电容为电容为电容为储能元件储能元件储能元件

39、储能元件，具有，具有，具有，具有存储电场能量存储电场能量存储电场能量存储电场能量的作用的作用的作用的作用因为电容消耗的功率为因为电容消耗的功率为因为电容消耗的功率为因为电容消耗的功率为所以吸收能量为所以吸收能量为所以吸收能量为所以吸收能量为1.3 1.3 电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系常数常数常数常数L L称为称为称为称为电感电感电感电感L L L L 的的的的单位单位单位单位名称：亨（利）名称：亨（利）名称：亨（利）名称：亨（利）H(Henry)H(Henry)一个二端元件，若其一个二端元件，若其一个二端元件，若其一个二端元件

40、，若其电流电流电流电流i i(t)(t)和和和和磁链磁链磁链磁链 (t)(t)之间的关系，可以用之间的关系，可以用之间的关系，可以用之间的关系，可以用i-i-平面平面平面平面上的一条曲线来上的一条曲线来上的一条曲线来上的一条曲线来确定，则称为电感元件确定，则称为电感元件确定，则称为电感元件确定，则称为电感元件。对对对对线性电感线性电感线性电感线性电感元件，有元件，有元件，有元件，有 =L Li iu定义：定义：定义：定义：i i0 0常用单位：常用单位：常用单位：常用单位：mHmH（1010-3-3H)H)L Lu符号：符号：符号：符号：1.3 1.3 电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安

41、特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系1.3.3 1.3.3 电感元件电感元件电感元件电感元件电感电流的记电感电流的记忆性质忆性质u伏安关系伏安关系伏安关系伏安关系微分关系微分关系微分关系微分关系:积分关系积分关系积分关系积分关系:电感对电感对直流直流相当于相当于短路短路初始值初始值i i+u u由电磁感应定律由电磁感应定律由电磁感应定律由电磁感应定律（设为关联参考方向）（设为关联参考方向）（设为关联参考方向）（设为关联参考方向）L Li i+u u1.3 1.3 电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系u 电感的储能电

42、感的储能电感的储能电感的储能结论结论结论结论:电感为电感为电感为电感为储能元件储能元件储能元件储能元件，具有，具有，具有，具有存储磁场能量存储磁场能量存储磁场能量存储磁场能量的作用的作用的作用的作用因为电感消耗的功率为因为电感消耗的功率为因为电感消耗的功率为因为电感消耗的功率为所以吸收能量为所以吸收能量为所以吸收能量为所以吸收能量为1.3 1.3 电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系1 1、理理理理想想想想电电电电压压压压源源源源：电电电电源源源源两两两两端端端端电电电电压压压压为为为为u uS S，其其其其值值值值与与与与流流流流过

43、过过过它的电流它的电流它的电流它的电流i i 无关。无关。无关。无关。（1 1）特点：特点：特点：特点：(a)(a)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；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；(b)(b)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。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。电路符号电路符号电路符号电路符号_ _u uS S+1.3 1.3 电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性

44、关系1.3.4 1.3.4 电压源和电流源电压源和电流源电压源和电流源电压源和电流源R=10R=10,I I=1=1A A例如例如例如例如+10V10V-R RI IR=1R=1,I I=10=10A A1.3 1.3 电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系(2)伏安特性伏安特性US+_IU+_USUI0（3 3）理想电压源的开路与短路理想电压源的开路与短路理想电压源的开路与短路理想电压源的开路与短路1.3 1.3 电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系US+_IU+_(1)开路

45、开路 （2）短路短路I=0，U=Us流过的电流无穷大，流过的电流无穷大，因此不允许因此不允许直接短路直接短路2.2.理理理理想想想想电电电电流流流流源源源源：电电电电源源源源输输输输出出出出电电电电流流流流为为为为i iS S，其其其其值值值值与与与与此此此此电电电电源源源源的端电压的端电压的端电压的端电压 u u 无关无关无关无关。(1)(1)特点：特点：特点：特点：(a)(a)电源电流由电源本身决定，与外电路无关；电源电流由电源本身决定，与外电路无关；电源电流由电源本身决定，与外电路无关；电源电流由电源本身决定，与外电路无关；(b)(b)电源两端电压电源两端电压电源两端电压电源两端电压是任

46、意的，由外电路决定。是任意的，由外电路决定。是任意的，由外电路决定。是任意的，由外电路决定。电路符号电路符号电路符号电路符号i iS S1.3 1.3 电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系例如例如例如例如+U U-R RI IS S=2A=2AR=10R=10R=1R=1U U=20=20V VU U=2=2V V(2)(2)伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性u u=f f(i i)1.3 1.3 电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系ISISIU+_UI0(3)(3)理想电流源

47、的短路与开路理想电流源的短路与开路理想电流源的短路与开路理想电流源的短路与开路1.3 1.3 电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系(2)开路：开路：(1)短路：短路：ISIU+_I=IS，U=0 不允许不允许开路开路1.1.定定定定义义义义：电电电电压压压压源源源源电电电电压压压压或或或或电电电电流流流流源源源源电电电电流流流流不不不不是是是是给给给给定定定定的的的的时时时时间间间间函函函函数数数数，而而而而是受电路中某个支路的电压是受电路中某个支路的电压是受电路中某个支路的电压是受电路中某个支路的电压(或电流或电流或电流或电流)的控

48、制。的控制。的控制。的控制。1.3.5 1.3.5 受控电源受控电源受控电源受控电源1.3 1.3 电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系例：它励直流发电机例：它励直流发电机+-U受控源从实际电子电路或器件抽象而来。受控源从实际电子电路或器件抽象而来。+-他励直流发电机的感应电压是与电机内的磁场强弱有关的他励直流发电机的感应电压是与电机内的磁场强弱有关的,而磁场又是由而磁场又是由励磁电流励磁电流 产生的产生的,因此因此,发电机的感应电压受励磁发电机的感应电压受励磁,发电机电枢的内阻发电机电枢的内阻 即即可可,如下图所示。如下图所示。在这

49、一模型中在这一模型中,CCVS,CCVS是它的核心部分是它的核心部分,它反映了发电机它反映了发电机电压受励磁电流控制。电压受励磁电流控制。(a)(a)电流控制的电流源电流控制的电流源电流控制的电流源电流控制的电流源(CCCSCCCS):电流放大倍数电流放大倍数电流放大倍数电流放大倍数r r :转移电阻转移电阻转移电阻转移电阻 u u1 1=0=0i i2 2=i i1 1 u u1 1=0=0u u2 2=ri ri1 1 i i2 2=b b b b i i1 1+_ _u u2 2i i2 2 +_ _u u1 1i i1 12.2.分分分分类类类类：根根根根据据据据控控控控制制制制量量量

50、量和和和和被被被被控控控控制制制制量量量量是是是是电电电电压压压压u u或或或或电电电电流流流流i i ,受受受受控控控控源源源源可分为四种类型：可分为四种类型：可分为四种类型：可分为四种类型：CCCSCCCS、CCVSCCVS、VCCSVCCS、VCVSVCVS。+_ _u u1 1i i1 1u u2 2=ri ri1 1+_ _u u2 2i i2 2+_ _(b)(b)电流控制的电压源电流控制的电压源电流控制的电压源电流控制的电压源(CCVS)(CCVS)1.3 1.3 电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系电路元件及其伏安特性关系g g:转移电导转移