第1章电工分析基础.doc

此，我们把实际电路的元件理想化，忽略其次要的因素用以反映它们主要物理性质的理想元件来代替。这样由理想元件组成的电路就是实际电路的电路模型，它是对实际电路物理性质的高度抽象和概括。 用于构成电路的电工、电子元器件或设备统称为实际电路元件，简称实际元件。实际元件的物理性质，从能量转换角度看，有电能的产生，电能的消耗以及电场能量和磁场能量的储存。用来表征上述物理性质的理想电路元件（今后理想两字常略去）分别称为恒压源VS、恒流源IS、电阻元件R、电容元件C、电感元件L。图1-3是它们的电路模型图形符号。它们为电路结构的基本模型，由这些基本模型构成电路的整体模型。 例如手电筒电路的电路模型如图1-2所示。灯泡看成电阻元件RL，干电池看成恒压源E（或VS）和电阻元件（内阻）Ro串联。可见电路模型就是实际电路的科学抽象。采用电路模型来分析电路，不仅计算过程大为简化，而且能更清晰地反映电路的物理实质。 3电流、电压的参考方向 电流、电压、电动势的实际方向在物理学中已作过明确的规定：电路中电流的流动方向是指正电荷流动的方向，电路中两点之间电压的方向是高电位指向低电位的方向（即电位降落的方向），电动势的方向在电源内部由低电位指向高电位的方向（即电位升高的方向）。图1-4所示电路中分别标出了电流、电压、电动势的方向。 但是在分析复杂电路时往往不能预先确定某段电路上电流、电压的实际方向。为了便于分析电路，电路中引出了参考方向的概念。电流、电压的参考方向是人为任意设定的，图1-5电路中箭头所示方向就是电流和电压的参考方向。电路中的电流和电压的参考方向可能与实际方向一致或相反，但不论属于哪一种情况，都不会影响电路分析的正确性。 按参考方向求解得出的电流和电压值有两种可能。得正值，说明设定的参考方向与实际方向一致，若为负值，则表明参考方向与实际方向相反。必须指出，电路中的电流或电压在未标明参考方向的前提下，讨论电流或电压的正、负值是没有意义的。 参考方向也称正方向，除了用箭标标示外，还可以用双第1章 电路分析基础 电工电子技术的应用离不开电路。电路由电路元件构成。本章着重介绍电路的基本概念、常用电路元件、电路的基本定律和电路常用的分析方法，为学习各种类型的电工电子电路建立必要的基础。 1.1 电路的基本概念 1.1.1 电路的组成和作用 从日常生活和生产实践可以体会到，要用电一般要用导线、开关等将电源和用电设备或用电器连接起来，构成一个电流流通的闭合路径。这就是所谓电路。 电路的形式是多种多样的，但从电路的本质来说，其组成都有电源、负载、中间环节三个最基本的部分。例如图1-1所示的手电筒电路中，电池把化学能转换成电能供给灯泡，灯泡却把电能转换成光能作照明之用。凡是将化学能、机械能等非电能转换成电能的供电设备，称为电源，如干电池、蓄电池和发电机等；凡是将电能转换成热能、光能、机械能等非电能的用电设备，称为负载，如电热炉、白炽灯和电动机等；连接电源和负载的部分，称为中间环节，如导线、开关等。 电路的种类繁多，但从电路的功能来说，其作用分为两个方面：其一实现电能的传输和转换（如电力工程，它包括发电、输电、配电、电力拖动、电热、电气照明、以及交直流电之间的整流和逆变等等。）；其二进行信号的传递与处理（如信息工程，它包括语言、文字、音乐、图象的广播和接收、生产过程中的自动调节、各种输入数据的数值处理、信号的存储等等。）。电路的作用不同，对其提出的技术要求也不同，前者较多的侧重于传输效率的提高，后者多侧重于信号在传递过程中的保真、运算的速度和抗干扰等。 1.1.2 理想元件和电路模型 电路的作用虽然只有两个方面，但是实际电路的类型以及工作时发生的物理现象则是千差万别的。我们不可能也没有必要去探讨每一个实际电路，而只需找出它们的普遍规律。为下标标示。如图1-5中电流I3和电压V3也可以写为Iba和Vab。电压也可以用参考极性“+”“-”标示。如图1-5中恒压源VS1、VS2，其中“+”表示高电位，“-”表示低电位。 当一个元件或一段电路上的电流、电压参考方向一致时，则称它们为关联的参考方向，如图1-6（a）所示。在分析电路时，尤其是分析电阻、电感、电容等元件的电流、电压关系时，经常采用关联参考方向。例如在应用欧姆定律时必须注意电流、电压的方向，如图1-6（a）中电流、电压采用了关联参考方向，这时电阻R两端电压为 （1-1） 若采用非关联参考方向，如图1-6（b）所示，则电阻R两端的电压为 （1-2 当电阻的单位为欧姆（Ω）、电流的单位为安培（A）时，电压的单位为伏特（V）。 例1-1