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电阻电路分析-基尔霍夫定律,基尔霍夫电路定律,基尔霍夫定律,基尔霍夫电压定律,基尔霍夫电流定律,基尔霍夫第一定律,基尔霍夫第二定律,基尔霍夫定律实验报告,基尔霍夫定律的验证,基尔霍夫定律例题
电阻电路分析:基尔霍夫定律。
直流电路的基本原理。
图1 是我们作为讨论电子电路的一个简单的电路模型。
图1 基本电路模型
这个电路由一个电源和一个负载组成,其中电源给电路两端提供电压,标为Vs ,电阻
用来连接电源,提供阻抗并组成闭合电路。
为了确定这个电路运行的特性,我们必须确定:
电源提供的电压与电路中流过电流之间的函数关系是什么?
负载的电阻为多少?
为了详细的说明这个问题,我们必须首先确定电压Vs ,电阻 和电流 之间的关系。
在此之前我们先来说明一下这些新的物理变量的重要性和表达方式。
电流
电流由电荷在闭环电路中的流动产生,如图1.电子是带电微粒,他们在导体如导线中流
动产生电流i 。电流i 相当于每秒通过横截面的电荷总数Q,表示为
dQ
i (1.1)
dt
电荷的单位是库仑。一库伦等价于 18 电子。
6.24 10 ×
电流的单位是安培A ,一安培=1 库仑/秒。
电压
为了能使电子沿着导体移动必须通过电池或类似的装置来提供电动势。电动势在此处所
指的是元件两端的电压或电位差。通过方框图来描绘的元件如图2 ,元件两端的电压表示a
端和b 端的电位差。
电压vab 的数学公式为
(1.2)
其中,功率W 的单位是焦耳,电荷的单位是库仑。
电压的单位是伏特, 焦耳 牛顿米
1 1 1伏特
库仑 安培秒
图2 元件两端的电压
图2 中正极(+ )和负极(—)定义电压vab 的极性。由此,电压vab表示的是端点a相对
于端点b 的电压。同样的我们可以说a端的电压高于b端的电压。
i / v 曲线
电子电路的两个动态变量是电流和电压。在不同电路中探索其之间的特有的关系非常有
用。探究元器件或者整个电路的电压和电流之间的关系是电子学和电路设计的基础。我们可
以从两个最基本电源即电压源和电流源的i/v 特性分析开始进行研究。
理想直流电压源
最普通的电压源是电池。由电池提供的电压恒定不变我们叫它直流电压源。理想状态下
电池给负载提供持续不断的恒定电压。
电池的常见符号如图3
图3 电池符号
理想电池的i/v 曲线是:
如i/v 曲线所示,忽略流过电池的电流,则电池两端的电压保持恒定。由电池提供的实
际电流取决于电池所连接的外电路。这不是实际电池的模型。实际的电池应包含一个很小的
内电阻,因此曲线需要修正。关于实际电池的模型我们在后面再加以详细的讨论。
理想直流电流源
电流源是一个能为电路提供恒定电流的装置。
直流电流源的符号和其i/v 特性曲线如图4.
图4. (a )电流源的符号 (b )理想电流源i/v 特性曲线
理想电阻
一个理想的电阻是一个无源的,线性的二端器件它遵循欧姆定律,
(1.3)
元件两端的电压和流过元件的电流成比例。不变的比例系数就是元件的电阻R 。电阻的
单位是欧姆,并且,
(1.4)
电阻符号是,
注意电阻没有极性,他的两端是等价的。图5 所示的电路由一个电压源和一个电阻组成。
他们由导线相连并假设都是理想的。流过电阻的电流为
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