电路的基本元件及方程.ppt

* 1.4 电路的基本元件及方程 电路元件－element 电路的基本元素是元件，电路元件是实际器件的理想化物理模型，应有严格的定义。 电路分析中研究的全部为集总元件。 电路元件的端子数目可分为二端、三端、四端元件等。 本章先研究最基本的几个元件： 电阻(元件) 电容(元件) 电感(元件) 电源(元件) 1.4.1 电阻元件 resistance element 线性电阻－电路研究的模型 1. 符号 R 2. 欧姆定律 (Ohm’s Law) (1) 电压与电流的参考方向设定为一致的方向 R i u + u ? R i R 称为电阻， 电阻的单位：? (欧) (Ohm，欧姆) 伏安特性曲线: R ? tg ? ? 线性电阻R是一个与电压和电流无关的常数。 令 G ? 1/R G称为电导 则 欧姆定律表示为 i? G u . 电导的单位： S (西) (Siemens，西门子) ? u i O 电阻元件的伏安特性为 一条过原点的直线 R i u + – 3. 开路与短路 对于一电阻R 当R=0，视其为短路。 i为有限值时，u=0。 当R=?，视其为开路。 u为有限值时，i=0。 * 理想导线的电阻值为零。 4.电阻的功率和能量 由电功率的定义及欧姆定律可知，电阻吸收的功率和能量 这表明正电阻总是吸收（消耗）功率的，称为无源元件。 PK“有源元件” 是指元件可向外部电路提供大于零、且无限长时间的平均功率的一类元件。 5.电路模型中电阻 线性时不变 二端子（纽） 欧姆定律约束 R 既表示元件，也表示参数 本书研究的对象哦！ 能量：可用功表示。从 t0 到t电阻消耗的能量： 实际电阻器 1、电磁特性实质：是一种将电能不可逆地转化为其它形式能量（如热能、机械能、光能等）的元件。 其他电阻--全面认识电阻元件 2、分类1：线性时变、线性时不变；非线性时变、非线性时不变。 3、分类2：二端子、三端子、多端子。 4、电阻效应——与万有引力相似，任意两个物体之间均有电阻特性，常见的如电子管的热效应、人体的电阻等。 5、实际电阻——电阻器：集额定功率、尺寸要求、耐压值、耐流值等多种指标的设备。 1.4.2.电容元件 capacitor element 线性电容－电路研究的模型 线性定常电容元件：任何时刻，电容元件极板上的电荷q与电流 u 成正比。 2、电路符号 1、电容 C C 或 i + uC - + uC - i 与电容有关两个变量: C, q 对于线性电容，有： q =Cu 3. 元件特性 C 称为电容器的电容 电容 C 的单位：F (法) (Farad，法拉) F= C/V = A?s/V = s/ ? 常用?F，nF，pF等表示。 C i u + – + – 4、库伏特性：线性电容的q~u 特性是过原点的直线 ? tg? 5、电压、电流关系： u, i 取关联参考方向 C i u + – + – 或 ? q u O 动态特性 记忆特性 6、电容元件的功率和能量 在电压、电流关联参考方向下，电容元件吸收的功率为 到 t 从 t －? - 时间内，电容元件吸收的电能为 则电容在任何时刻 t 所储存的电场能量WC 将等于其所吸收的能量。 由此可以看出，电容是无源元件，它本身不消耗能量。 从t0到 t 电容储能的变化量： 7 、小结： (1) i的大小与 u 的变化率成正比，与 u 的大小无关； (3) 电容元件是一种记忆元件； (2) 电容在直流电路中相当于开路，有隔直作用； (4) 当 u，i为关联方向时，i= Cdu/dt； u，i为非关联方向时，i= –Cdu/dt 。 动态 记忆 （5）C 既表示元件，也表示参数 图 (a)所示电容元件，已知电流的波形如图(b)所示，设C=5μF ，电容电压的初始值u(0) = 0，试求电容两端的电压u。 解 由图(b)可知电流分段表示为 又因为， 根据记忆特性公式可得电容两端的电压为 电容电压的波形如图(c)所示。 例1-2 2 t/s u/V 0 400 (c) t/s 1 0 i/mA 2 (b) C i + u - (a) 其他电容－全面认识电容元件 1、电磁特性实质：电容是储存电场能量或储存电荷能力的度量。电容元件是用来模拟一类能够储存电场能量的理想元件模型。 2、分类1：线性时变、线性时不变；非线性时变、非线性时不变。 3、分类2：二端子、三端子、多端子。 4、电容效应——与万有引力相似，任意两个物体