电路基础 冯澜1电路的基本概念和定律.pptVIP

第一章 电路的基本概念和基本定律 1.1 电路概论 基本组成： 电源、负载、中间环节（连接件、控制件等）等。 主要功能： 能量的转换、传输和分配；信号的处理和传递。 电路：电流的通路，由各种元器件按一定方式连接而成。 1.1.1电路的功能和组成 类别 电源元件 无源元件 名称 电压源US 电流源IS 电阻元件 R 电感元件 L 电容元件 C 主要 电磁性能 提供电能 消耗电能 储存 磁场能 储存 电场能 表征实际电器元件或设备的主要电磁性能。 用抽象的理想电路元件及其组合近似替代实际电路元件所构成的模型化电路，可反映实际电路的主要电磁现象。 电路图：用规定的电路符号表示理想元件。 电路图的基本结构：支路、结点、回路和网孔等。 1.1.2电路模型和理想元件 理想元件 电路模型 1.2 电路的基本物理量 1.电流 单位：安培A（mA、μA）；用箭头标注方向。 实际方向：习惯上规定为正电荷移动的方向。 交流（AC）：电流的大小和方向随时间变化。 直流（DC）：电流的大小和方向不随时间变化。 参考方向（人为设定）：按参考方向计算电流或电压，计算结果为正/负值，说明参考方向与实际方向相同/反。 单位：伏特V（mV、kV）。用箭头或极性标注方向。 实际方向：习惯上规定为电场力移动正电荷的方向 2.电压和电位 关联方向：电流与电压取相同参考方向； 非关联方向：电流与电压取相反参考方向。 电压（UAB） ：电路中任意两点（ A点与B点）之间的电位差。 电位（VA）：电路中某点（A点）到参考点的电压。 参考点是零电位点，一旦选定电路中各点的电位就确定了。 参考点不同，电路中任意两点之间电压不会变化（电压绝对性），某点电位会变化（电位相对性）。 电能w：电路吸收或释放的电能 （单位：焦耳/J） 电功率p：单位时间内电路吸收或释放的电能 p=ui（单位：瓦/W） 1度电=1kW·h=3.6×106J （实际中电能表测量用电量） 3.电功率和电能 判别元件是吸收功率（耗能） 还是发出功率（供能） （1）根据元件电压和电流的参考方向及其数值正负，确定其电压和电流的实际方向； （2）电压和电流的实际方向相同，是供能元件，实际方向相反，是耗能元件。 结合原则： （1） ∑P吸收功率= ∑P发出功率 （2）电阻是耗能元件 1.3 电阻、电感和电容元件 1.电阻元件 电阻R：耗能元件（单位：欧姆Ω、kΩ、MΩ） 电导G：表征导电能力，G=1/R（单位：西门子S） 欧姆定律的两种形式： 电压与电流取关联方向： u=iR 电压与电流取非关联方向： u=-iR 电阻功率: 分类：线性电阻（阻值R为常数）、非线性电阻 固定电阻的标称系列、色环电阻读取 伏安特性（元件电压与电流的关系） 2.电感元件 电感L：储能元件（单位：亨利H、mH、μH） 电感电能： 线性电感的伏安特性： 电容电能： 线性电容的伏安特性： 3.电容元件 电容C：储能元件（单位：法拉F、μF、pF） 1.4 独立电源 1.4.1电压源模型 1.理想电压源（恒压源，电源内阻 RS=0 ） 独立电源：将其他形式的能量转换成电能的装置 伏安特性方程：U=US 2.实际电压源（电源内阻为 RS ） 伏安特性方程： 电压源的内阻一般都很小，故实际中不允许电压源短路，否则会引起过大的电流而损毁电源。 1.4.2电流源模型 1.理想电流源（恒流源，电源内阻 Ri →∞ ） 伏安特性方程： I=Is 2.实际电流源（电源内阻为 Ri ） 伏安特性方程： 电流源的内阻一般都很大，故实际中不允许电流源开路，否则会引起过大的电压而损毁电源。 1.5 受控电源 无源元件(非独立电源)，其电压或电流参数受电路中某电压或电流控制，当控制量为零，受控源电压或电流参数也为零。 1.6 电路的工作状态 1.通路状态 伏安特性方程全电路欧姆定律： ∑Us是所有电压源电压之代数和，根据电流参考方向，当电流 从某电压源的正极（负极）流出，该电压源值取 +Us （- Us ）； ∑R是所有电阻值之和。 电气设备额定值：额定电压UN、额定电流IN、额定功率PN 电路的额定工作状态（满载）、过载、欠载（轻载） 金属导线的安全载流量 2.开路状态 开路电压（空载电压）： 2.短路状态 事故短路、工作短路 1.7基尔霍夫定律 1.基尔霍夫电流定律 或表述为：任一瞬间，流入结点的电流之和必等于流出该结点的电流之和； KCL方程：∑i进=∑i出 KCL定律（描述结点处各支路电流关系）： 任一瞬间，电路中任一结点处所有电流的代数和等于0； KCL方程：∑i＝0 可推广应用于广义节点（包围几个结点的封闭面） 2.基尔霍夫电压定律