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New电路第1章
鲁棒控制理论及应用 中南大学信息科学与工程学院 吴 敏 课程简介 课程性质 电子与电气信息类各专业本科生的第一门重要专业基础课 自动化专业硕士生入学考试的必试课程之一 课程目标 掌握电路的基本理论知识 分析电路的基本方法 进行实验的初步技能 第1章 电路模型和电路定律 1.3 电路元件(1) 一、线性电阻(简称电阻) 根据欧姆定律: 电压单位为伏特,电流单位为安培,则电阻R单位为欧姆(W)。 G为电导,单位为西门子(S)。 欧姆定律在非关联参考方向情况下 电阻符号为: 第1章 1.3 1.3.1 电阻元件 1.3.1 电阻元件 二、电阻消耗的功率 电阻一般把吸收的电能转换成热能消耗掉。电阻消耗的功率根据电压和电流是否关联进行定义。 一 在关联参考方向下 p=ui=i2R0,吸收电能,说明电阻是一个无源元件。 二 在非关联参考方向下 p=ui= -i2R0,吸收电能,同样说明电阻是一个无源元件。 第1章 1.3 1.3.1 电阻元件 三、伏—安特性 电阻以电压为纵或横坐标,电流为横或纵坐标,画出的电压和电流的关系曲线叫该元件的伏—安特性。 四、非线性电阻 非线性电阻的电阻R不等于一个常数,即: 第1章 1.3 1.3.1 电阻元件 五、开路和短路的概念 无论电压u为多大,i=0A,则电阻R相当于无穷大,等效为开路。 一 开路 无论电流i为多大,u=0A,则电阻R相当于零,等效为短路。 二 短路 第1章 1.3 1.3.2 电容元件(1) 一、线性电容(简称电容) 电容符号为: 则电容电压与所带电荷之间满足: 式中C是电容元件的参数,称为电容。C是一个正实常数。当电压单位为伏特,电荷单位为库仑(C),则电容单位为法拉(F)。 1mF=10-6 F, 1pF=10-12 F 。 二、库—伏特性 电容元件两端的电荷和电压的的关系曲线。 第1章 1.3 1.3.2 电容元件(2) 三、电压与电流的关系 一 微分关系 二 积分关系 三 电容的特性 1 在直流电路中,电容元件处相当于开路; 2 电容元件具有“记忆”功能(从积分关系来看); 第1章 1.3 1.3.2 电容元件(3) 四、电容吸收的能量 从t0到t的时间内,电容元件吸收的能量WC求得为: WC0,充电,以电场能量的形式储存; WC0,放电,元件释放电能; 五、非线性电容 非线性电容的电容值C不等于一个常数,即: 第1章 1.3 1.3.3 电感元件(1) 一、线性电感(简称电感)(1) 当感应电压的参考方向与磁通链成右手螺旋关系时,则根据电磁感应定律可得: 电感的磁通链与电流之间满足: 式中L是电感元件的电感(自感)。L是一个正实常数。当磁通链单位为韦伯(Wb),电流单位A,则电感单位为亨利或亨(H)。 第1章 1.3 1.3.3 电感元件(2) 一、线性电感(简称电感)(2) 根据电磁感应定律得到数学表达式能够正确反映楞次定律。 第1章 1.3 1.3.3 电感元件(3) 一、线性电感(简称电感)(3) 电感的符号为: 二、韦—安特性 电感元件两端的磁通链和电流的的关系曲线。 第1章 1.3 1.3.3 电感元件(3) 三、电压与电流的关系 一 微分关系 二 积分关系 三 电感的特性 1 在直流电路中,电感元件处相当于短路; 2 电感元件具有“记忆”功能(从积分关系来看); 第1章 1.3 1.3.3 电感元件(4) 四、电感吸收的能量 从t0到t的时间内,电容元件吸收的能量WL求得为: WL0,充磁,以磁场能量的形式储存; WL0,放磁,元件释放电能; 五、非线性电感 非线性电感的电感系数L不等于一个常数,即: 第1章 1.3 例:如图所示,i的波形如下,求u的波形(设u(0)=0)。 + - C=1F u i i t 0 1 -1 1 2 3 解: i= 1 0t1 -1 1t2 (1) 当0t1时, (2) 当1t2时, 第1章 1.3 1.4 独立源(1) 一、电压源(1) 电压源符号为: 一 电压源的特点 1 电压源两端电压与外接电路无关; 2 流过电压源的电流与外电路有关。 R不同,i不同。 第1章 1.4 二 电压源的性质 如果一个电压源的电压uS=0,则此电压源的伏安特性为u—i平面上的电流轴,此电压源在电路中相当于短路。 1.4 独立源(2) 一、电压源(2) 二 电压源的工作状态 电压源uS1工作在电源状态; 电压源uS2工
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