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电工电子技术 人民邮电出版社 知识模块二 电路的基本元件 主要内容 ①电阻、电感和电容元件的特性; ②掌握电源的两种模型，及外特性。 重点 电阻、电感和电容元件的基本性质,及电压源和电流源的外部特性 一、电阻、电感和电容元件 1．电阻元件 （1）概述 电阻元件是一种基本电路元件，传导电路过程中，对电流呈现阻碍作用的元件，用符号R表示。线性电阻是端口电压与端口电流遵循欧姆定律，电压和电流两者成正比关系的元件，即 （2）定义 如图2-1所示，表示线性二端电阻元件的符号和特性。 2．电感元件 （1）概述 电感元件简称电感，电感是由导线绕制而成的。电感在工作时，将电能转换为磁场能储存起来，与电源进行能量转换，这种转换是可逆的，故又称电感为储能元件。 （2）定义 如图2-2，有一匝线圈，当它的磁通发生变化时，在线圈中就要产生感应电动势。 (3)电感的应用 日光灯电路中的镇流器就是一个电感。图2-3是日光灯的原理图。当把电源开关合灯管上时，加到灯管两端的电压是220V，由于这个电压太低，不能使管内的惰性气体电离，这时，启辉器中的气体放电使双金属片发热面处于闭合状态，使镇流器和灯丝中通过电流。经过一个短暂的时间，启辉器因冷却而自动断开，镇流器线圈中的电流突然减小到零，因此，镇流器两端产生很高的自感电压，它和电源电压一起加在灯管的两端，使管内气体导电而发光。 3．电容元件 （1）概述 电容元件又称电容器（简称电容），它的品种和规格很多，但均由两块金属板（极板）间隔以不同的绝缘材料（介质）而制成。电容在工作时，将电能转换为电场能储存起来，与电源进行能量转换，这种转换是可逆的，故电容又称为储能元件。 （2） 定义 电容所存储的电荷Q与外加电压u成正比，即 =C 式中C称为电容，是电容器的参数，它的单位是法[拉]（F）。但法[拉]单位较大，在实际使用中常用微法（μF）、皮法（pF），它们单位之间的换算关系为 1 F=1000000μF =1000000000000pF 二、电压源和电流源及其外特性 电源的电路实际模型有两种表示形式：一种是以电动势与电导串联形式表示的电路模型，称为电压源；另一种是以电激流与电导并联形式表示的电路模型，称为电流源。 1．电压源 电压源模型是由一恒定的电动势E和其等效内阻R0串联而成的。电路模型如图2-5所示。 实际应用中R0 =0是不可能的，当电源的内阻远远小于负载电阻时，即R0 RL时，内阻压降I R0 U，则U≈E，电压源的输出基本上恒定，此时可以认为是理想电压源。 2.电流源 理想电流源的电路模型和外特性如下图所示。 * * u=Ri 图2-1 线性电阻的符号与特性 端口特性用图线来表示时，是一条通过u-i坐标原点的直线[图2-1 (c)]。由于纵轴电压的单位是伏[特]，横轴电流的单位是安[培]，这条线就称为伏安特性[曲线]。电阻的物理原型是导电器件，其中电流从高电位端流向低电位端。在u、i取关联方向且R与G都是正值时，伏安特性位于I、Ⅲ象限。 （a） (b) (c) 图2-2 电感元件 图2-3 日光灯的原理图 图2-4 电容元件 图2-5 电压源电路模型 2-6 电压源外特性曲线 理想电压源 图 2-8 电流源电路模型 图2-9 电流源外特性 （a）电路 （b）外特性 理想电流源 *