电路原理第01章 基本概念 2013.ppt

第一章 电路概述 KCL还可以扩展到任一闭合面，即流出（流入）任一闭合曲面的所有支路电流的代数和为零。如图，所示 -I1-I2+I3=0 2）基尔霍夫电压定律 电路任一闭合回路中各支路电压（元件电压）的代数和为零 支路（元件）电压参考方向与回路绕行方向一致时取正号，相反时取负号。 Kirchhoff’s Voltage Law (KVL) 沿任一回路，各元件（无源元件）上电压降的代数和等于该回路中各电压源电势的代数和。 各元件电压、各电压源电势的参考方向(从负极指向正极)与回路绕行方向一致时取正号，相反时取负号。 回路1： I3 ×R3 ＋ I4 ×R4＋Us2=0 回路2： Us1－I5 ×R5－ I3 ×R3 =0 回路3： I4×R4＋ I6 ×R6－ I5 ×R5=0 回路1： I3 ×R3 ＋ I4 ×R4= －Us2 回路2： －I5 ×R5－ I3 ×R3 = －Us1 回路3： I4×R4＋I6×R6－I5×R5 = 0 上式可写为 电压降 电压升 讨论: 电路中电压电流的变化遵循两类约束条件: 第二类是元件连接关系(拓扑约束) 基尔霍夫定律 第一类是元件特性关系(电压电流关系VCR) 1-5电路各参数如题图1-5所示，试求电流I为多少？ 5 无源电阻网络的简化 一端口网络的简化 一端口网络：任一复杂电路通过两个连接端子与外电路相连。 无源一端口网络：一端口网络内无独立电源，称为无源一端口网络，常用方框加P来表示 一个无源网络。 无源一端口网络可简化为一等值电阻。 Ro=R1＋ 5.1利用串并联及平衡电桥 * 1 实际电路与电路模型 1）由电气设备或器件以各种方式连接组成的总体称为电路。 简单电路如手电筒，包括电池、灯泡、开关及连线 复杂的电路如超大规模集成电路、通信网络、自动控制系统、高压电网等。 2）为了对实际电路进行分析研究，把各种各样的实际电路元件根据其主要物理性质，抽象成理想化的电路模型元件，这些元件包括电阻元件、电感元件、电容元件、独立电源元件、受控源元件、二端口和多端元件等。 3）两种电路模型 根据实际电路的几何尺寸(d)与其工作信号波长(λ)的关系，可以使用两种不同的电路模型： 集总参数电路模型：满足dλ条件 分布参数电路模型：不满足dλ条件 2.1 电阻元件 电阻：体现电能转化为其它形式能量的二端器件，用字母 R 来表示，单位为欧姆 ? 。实际器件如灯泡，电热丝，电阻器等均可表示为电阻元件。 伏安特性是用图形曲线来表示电阻端部电压和电流的关系，当电压电流成比例时（特性为直线），称为线性电阻，否则称为非线性电阻。 表示符号 伏安特性 U = f ( I ) 2 电路元件 线性电阻的电压电流特性符合欧姆定律 U=R×I U I R = 电阻: 电导: I U G = 电阻元件消耗的功率： U2 R P=U×I=I2×R= 电阻元件消耗的能量： W= =P×t= I2R t 时变电阻 伏安特性（无论线性还是非线性）随时间的变化 而变化 非时变电阻 伏安特性不随时间变化 2.2 电容元件 1）电容元件是体现电场能量的二端元件，用字母 C 来表示， 其单位为法拉 （F）。 2）电容上储存的电荷 与端电压 U 之间关系 3）当电压和电流如图方向时，有 电容电压与电流具有动态关系. 2.3 电感元件 1）电感元件是体现磁场能量的二端元件，用字母 L 来表示， 其单位为亨利 （F）。 2）电感交链的磁通链 ? 与电流 i 之间有 ? = L i 3）当电压和电流如图方向时，有 ? 磁链 2.4 独立电源元件 1）理想电压源 理想电压源两端提供一个恒定或随时间按一定规律变化的电压，与流过电压源的电流无关。 右图是电压源的常用符号，Us 表示电压源从正到负有Us 伏压降。 非零电压源不能直接短路，两个不等值的电压源不能并联。 当电压源数值Us = 0 时，相当于一根短路线。 实际电压源 2）理想电流源 理想电流源端部流出一个恒定或随时间按一定规律变化的电流，与电流源端部电压无关。 右图是电流源的常用符号，Is 表示电流源端部流出的