电路1.4-1.7技术分析.ppt

§1.4 电路元件( electric elements ) 电路元件是电路中最基本的组成单元 电路元件通过其端子与外部相连接；元件的特性通过与端子有关的物理量描述。 每一种元件反映某种确定的电磁特性 假定元器件伴随的电磁过程都分别集中在各元件内部进行，这种元件称为集总参数元件，简称为集总元件。 由集总元件构成的电路称为集总参数电路 当实际电路的尺寸l(长度)远小于电路工作时电磁波的波长λ 时，即可用集总参数电路模型来近似地描述实际电路 集总参数电路中u、i 可以是时间的函数，但与空间坐标无关。因此，任何时刻，流入两端元件一个端子的电流等于从另一端子流出的电流；端子间的电压为确定值。 电 路 元 件 分布参数电路 distributed parameter elements 集总参数元件 Lumped parameter elements 连接端点数目 能量 特性曲线 two-terminal linear §1.5 电阻元件 (resistor) 2. 线性电阻元件(linear resistor ) 电路符号 电阻元件 对电流呈现阻力的元件。其伏安关系用u～i平面的一条曲线来描述： 任何时刻端电压与其电流成正比的电阻元件。 伏安 特性 这条曲线称为电阻的电压与电流间的约束关系(Voltage Current Relationship，简称为VCR)。 1. 定义(definition) u～i 关系 R 称为电阻，单位：? (欧) (Ohm，欧姆) 满足欧姆定律 (Ohm’s Law) 单位 G 称为电导，单位： S(西门子) (Siemens，西门子) u、i 取关联参考方向 伏安特性为一条过原点的直线 (2) 如电阻上的电压与电流参考方向非关联 公式中应冠以负号 注 (3) 线性电阻是无记忆、双向性的元件 欧姆定律 (1) 只适用于线性电阻，( R 为常数） 则欧姆定律写为 u ? –R i i ? –G u 公式 和 参考方向 必须配套使用！ 3、电阻的分类 (1)线性电阻与非线性电阻(non-linear resistor ) 其特性曲线（characteristic curve）为通过坐标原点直线的电阻，称为线性电阻；否则称为非线性电阻。 origin (2)时变电阻与时不变电阻 其特性曲线随时间变化的电阻，称为时变电阻； 否则称为时不变电阻或定常电阻。 a) 线性时不变电阻 b)线性时变电阻 c)非线性时不变电阻 d)非线性时变电阻 等效电阻：电灯泡、电炉、电烙铁 人造电阻： 碳膜电阻、金属膜电阻、 线绕电阻、可调电阻 ±10％ ±5％ ( ±2.5％) ±0.1％ （3）. 人造电阻与等效电阻 man-made effective 4. 功率和能量 上述结果说明: 电阻元件在任何时刻总是消耗功率的。 p ? –u i? –(–R i) i? i2 R ? –u(–u/ R) ? u2/ R p ? u i? i2R ?u2 / R 功率(power)： 可用功率表示。从 t 到t0电阻消耗的能量： 5. 电阻的开路(open circuit) 与短路(short circuit) 能量(energy) ： 短路 开路 §1.6 电源元件 (Independent Source) 其两端电压总能保持定值或一定的时间函数，其 值与流过它的电流 i 无关的元件叫理想电压源。 电路符号 1. 理想电压源(ideal voltage source ) 定义 电源两端电压由电源本身决定， 与外电路无关；与流经它的电流方 向、大小无关。 通过电压源的电流由电源及外 电路共同决定。 理想电压源的电压、电流关系 伏安关系 例 外电路 电压源不能短路！ 烧坏电源 电压源的功率 电场力做功 ， 电源吸收功率。 （1） 电压、电流的参考方向非关联；　　　　　　　　　　　　　　　 物理意义： 电流（正电荷 ）由低电位向 高电位移动，外力克服电场力作功，电源发出功率。　　　　　　　　　　　　　　　　　 发出功率，起电源作用 （2） 电压、电流的参考方向关联；　　　　　　　　　　　　　　　 物理意义： 吸收功率，充当负载 或： 发出负功 Voltage of potential 例 计算图示电路各元件的功率。 解 发出 发出 吸收 满足：P