2-电路模型和电路定律摘要.pptx

电路模型和电路定律 内容提要 电路和电路模型 电流、电压及其参考方向 电功率和能量 电路元件 电阻元件 理想电压源和电流源 受控电源 基尔霍夫定律 电路和电路模型 电路的概念 电路是由用电设备或元器件（称为负载）与供电设备（称为电源）通过导线连接而构成的提供给电荷流动的通路。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，可用“路”的理论来分析处理。 电路的组成 为电路工作提供能量的电源； 在电能作用下完成电路功能的用电设备或元器件； 连接电源和用电设备的导线； 控制电源接入的开关等。 电路和电路模型 4 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。根据电路的工作场合和工作目的及我们的着眼点，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-- (载体)--信号--电路--终端--(去载体)---信息 (电流或电压) 信号(接受)---电路-----信号(已经放大、去噪、合成…) 电路和电路模型 为什么要引入电路模型？ 构成实际电路的元器件种类繁多，形状各异，给分析和设计带来困难。 只有对各种元器件的特性建立了数学模型，才可能对电路进行深入分析。例如，对于最简单的手电筒，这样一个电路，就包含了电池、电珠、开关、导体等部分。如果要把这个电路介绍给他人，一种方法是直接把实物展示给对方，另一种方法是十分逼真地将它画下来给对方看，尽管如此，我们仍然不能十分明了地将这个电路的工作情况表达出来（用语言或文字）。 难以想象，如果每个电路都要如此处理，摆在我们面前的将是怎样的情形！ 5 电路和电路模型 什么是电路模型？ 对实际电路的特性进行分析、抽象，将电路的主要性能用数学方法表达出来，再利用一些具有特定、理想化特性的元件（理想元件）重构出来的电路，称为原电路的模型。 电路模型反映了原电路工作的主要特性，并且这些特性是已经数学化了的，便于用数学方法进行分析。 电路模型中，构成电路的不再是千差万别的各种实际元器件，而是数量有限的理想元件，具有很好的规范性。有利于设计、交流。 构成电路模型的理想元件数量应尽可能少，否则，电路模型将失去其存在的价值。 6 电路和电路模型 怎样建立电路模型？ 对电路中的每个元器件特性建立数学模型。 用理想元件实现每个元器件的特性，构成元器件的电路模型。 把所有元器件的电路模型按照原电路结构连接起来，形成电路的模型。 注：对元器件数学模型的建立不是本课程的内容范围，有关的知识可参考相应的资料或元器件生产厂提供的资料。 7 电路和电路模型 常用理想元件种类 电荷 q 磁通 ? 电压 u 电流 i 电阻元件 电容元件 电感元件 忆阻元件 8 电流源 电压源 耦合电感、变压器 电荷耦合器 具有相同的主要电磁性能的实际电路部件，在一定条件下可用同一电路模型表示。 同一实际电路部件在不同的应用条件下，其电路模型可以有不同的形式。 例 电感线圈的电路模型 电路和电路模型 电流、电压及其参考方向 10 电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁链、能量、电功率等。在线性电路分析中人们主要关心的物理量是电流、电压和功率。 电流 电流及其表示方式 电流的概念电流是电路中电荷流动量的度量，它表示单位时间流过电路中某一截面的净电荷量。 电荷流动不仅有数量，也有方向，因此电流是具有方向的。规定正电荷流动的方向为电流的方向（称为真实方向）。 分析电路时用箭头或双下标来指定电流的方向。 负电荷流向 q+ q- 电流、电压及其参考方向 电流的符号和单位 电流的符号：电路中用 I 表示不随时间变化的电流 或 i 表示随时间变化的电流 电流的单位是安培（A），是国际单位制（SI）中的七个基本单位之一。它表示：每秒钟流过1C的净电荷。 11 电流、电压及其参考方向 电流的参考方向 电流作为电路的基本物理量，是我们分析电路所需要确定的，因此在分析电路之前，电流的真实方向一般是未知的。 在电路中，每条通路的电流方向只有两个可能的选择，因此，我们可以用代数量来表示有方向的电流。符号表示方向，绝对值表示大小。 为了用代数量表示电流，我们必须事先规定一个参考（即符号为正时电流的方向），称为电流的参考方向。电路中用箭头标示。 12 电流、电压及其参考方向 电流的参考方向 电流的参考方向是人为定义的，而电流的真实方向则是受电路约束客观存在并确定的。 当参考方向设的与真实方向一致时，电流的代数值符号为正；反之为负。 若分析电路后确定的电流符号为正，则