电路知识学习资料之电路模型和电路定律..doc

PAGE PAGE 13 1- PAGE 13 第一章 电路模型和电路定律 教学基本要求 电路理论主要研究电路中发生的电磁现象，用电流、电压和功率等物理量来描述其中的过程。因为电路是由电路元件构成的，因而年整个电路的表现如何既要看元件的连接方式，又要看每个元件的特性，这就决定了电路中各电流、电压要受两种基本规律的约束，即： （1）电路元件性质的约束。也称电路元件的伏安关系（VCR）， 它仅与元件性质有关， 与元件在电路中连接方式无关。 （2）电路连接方式的约束。也称拓补约束， 它仅与元件在电路中连接方式有关，与元件性质无关。 基尔霍夫电流定律（KCL）、电压定律（KVL）是概括这种约束关系的基本定律。 本章学习的内容有：电路和电路模型，电流和电压的参考方向，电功率和能量，电路元件，电阻、电容、电感元件的数学模型及特性，电压源和电流源的概念及特点，受控源的概念及分类，结点、支路、回路的概念和基尔霍夫定律。 本章内容是所有章节的基础，学习时要深刻理解，熟练掌握。 预习知识：　　1） 物理学中的电磁感应定律、楞次定律　　2） 电容上的电压与电流、电荷与电场之间的关系 内容重点： 电流和电压的参考方向，电路元件特性和基尔霍夫定律是本章学习的重点。 难点：　　1） 电压电流的实际方向和参考方向的联系和差别 2） 理想电路元件与实际电路器件的联系和差别　　3） 独立电源与受控电源的联系和差别 二、教学内容 §1－1 电路和电路模型 1．实际电路　　实际电路——由电器设备组成（如电动机、变压器、晶体管、电容等等），为完成某种预期的目的而设计、连接和安装形成电流通路。 　　图1是最简单的一种实际照明电路。它由三部分组成：　　1）提供电能的能源（图中为干电池），简称电源或激励源或输入，电源把其它形式的能量转换成电能；　　2）用电设备（图中为灯泡），简称负载，负载把电能转换为其他形式的能量。　　3）连接导线，导线提供电流通路，电路中产生的电压和电流称为响应。 　　任何实际电路都不可缺少这三个组成部分。 图1 　手电筒电路 实际电路功能：　　1）进行能量的传输、分配与转换（如电力系统中的输电电路）。　　2）进行信息的传递与处理（如信号的放大、滤波、调协、检波等等）。　　实际电路的外貌结构、具体功能以及设计方法各不相同，但遵循同一理论基础，即电路理论。 2．电路模型　　电路模型——足以反映实际电路中电工设备和器件（实际部件）的电磁性能的理想电路元件或它们的组合。　　理想电路元件——抽掉了实际部件的外形、尺寸等差异性，反映其电磁性能共性的电路模型的最小单元。　　发生在实际电路器件中的电磁现象按性质可分为：　　1）消耗电能；2）供给电能；3）储存电场能量；4）储存磁场能量　　 假定这些现象可以分别研究。将每一种性质的电磁现象用一理想电路元件来表征，有如下几种基本的理想电路元件：1）电阻——反映消耗电能转换成其他形式能量的过程（如电阻器、灯泡、电炉等）。 2）电容——反映产生电场，储存电场能量的特征。 3）电感——反映产生磁场，储存磁场能量的特征。 4）电源元件——表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件 需要注意的是：1）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模型表示；2）同一实际电路部件在不同的工作条件下，其模型可以有不同的形式。 如在直流情况下，一个线圈的模型可以是一个电阻元件；　　在较低频率下，就要用电阻元件和电感元件的串联组合模拟；　　在较高频率下，还应计及导体表面的电荷作用，即电容效应，所以其模型还需要包含电容元件。 　　实际电路的电路模型取得恰当，对电路的分析和计算结果就与实际情况接近；模型取得不恰当，则会造成很大误差，有时甚至导致自相矛盾的结果。如果模型取得太复杂就会造成分析的困难；如果取得太简单，又不足以反映所需求解的真实情况。 ? §1－2 电流和电压的参考方向1．基本物理量　　电路理论中涉及的物理量主要有电流I、电压U、电荷Q、磁通Φ、电功率P和电磁能量W。在电路分析中人们主要关心的物理量是电流、电压和功率。2．电流和电流的参考方向　　电流——带电粒子有规则的定向运动形成电流。 　　电流强度——单位时间内通过导体横截面的电荷量。　　　　　　　　　 　　单位：kA、A、mA、μA 。　1kA=103A 　1mA=10-3A 　1μA=10-6A 　　参考方向和实际方向的关系： i＞0 i＜0 需要指出的是：　　3） 电流的参考方向可以任意指定；　　4） 指定参考方向的用意是把电流看成代数量。在指定的电流参考方向下，电流值的正和负就可以反映出电流的实际方向。 3．电压和电压的参考方向　　电位φ——单位正电荷q 从电路中