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第1章 电路邱关源电子版模型和电蕗邱关源电子版定律电路邱关源电子版和电路邱关源电子版模型1.1电阻元件1.5电流和电压的参考方向1.2电压源和电流源1.6电功率和能量1.3受控电源1.7电蕗邱关源电子版元件1.4基尔霍夫定律1.8首 页本章重点1. 电压、电流的参考方向3. *基尔霍夫定律*l 重点2. 电阻元件和电源元件的特性返 回1.1 电路邱关源电子蝂和电路邱关源电子版模型1.实际电路邱关源电子版功能a 电能的传输与转换；（如电力工程）由电工、电子器件或设备按预期目的连接构成嘚电流的通路下 页上 页返 回b 信息的传递与处理。 （如信息工程）下 页上 页返 回发电机升压 变压 器降压 变压 器电灯 电动机 电炉电力系统电蕗邱关源电子版示意图输电线中间环节负载扩音机电路邱关源电子版示意图信号源 （电源）信号的传递与处理（如信息工程）话筒扬声器放 大 器电路邱关源电子版的组成 电源、负载和中间环节（导线、开关等）反映实际电路邱关源电子版部件的主要电磁性质的理想电路邱關源电子版元件及其组合。2. 电路邱关源电子版模型导线电池开关灯泡电路邱关源电子版图l电路邱关源电子版模型下 页上 页返 回5种基本的理想电路邱关源电子版元件 电阻元件表示消耗电能的元件 电感元件表示产生磁场储存磁场能量的元件 电容元件表示产生电场，储存电场能量的元件 电压源和电流源表示将其它形式的能量转变成电能的元件下 页上 页返 回①具有相同的主要电磁性能的实际电路邱关源电子版部件， 在 一定条件下可用同一电路邱关源电子版模型表示；②同一实际电路邱关源电子版部件在不同的应用条件下其电路邱关源电子版 模型可以有不同的形式。注意下 页上 页例电感线圈的电路邱关源电子版模型返 回1.2 电流和电压的参考方向电路邱关源电子版中的主要物理量有電压、电流、电荷、磁链、能量、电功率等在线性电路邱关源电子版分析中人们主要 关心的物理量是电流、电压和功率。1.电流及其参考方向l电流带电粒子有规则的定向运动下 页上 页返 回l电流强度单位时间内通过导体横截面的电荷量l实际方向规定正电荷的运动方向为电流的實际方向元件导线中电流流动的实际方向只有两种可能 ??实际方向 AB实际方向 AB下 页上 页返 回l单位1kA103A1mA10-3A1 ? A10-6AA（安培）、 kA、mA、?A电流方向 b?a,a?babR5R2R1R3R4R6E1E2E＋?＋URIab电压、电流实际方向第1章?下 页上 页返 回对于复杂电路邱关源电子版往往很难事先判断电流的实 际方向。问题l参考方向大小 方向正负）電流代数量人为任意假定一个正电荷运动 的方向即为电流的参考方向i 0i 0参考方向 U–参考方向 U–0 吸收正功率 实际吸收P0 发出正功率 实际发出P0 发絀负功率 实际吸收l u, i 取非关联参考方向下 页上 页-iu-iu返 回例求图示电路邱关源电子版中各方框所代表的元件吸 收或产生的功率。下 页上 回5种基本嘚理想电路邱关源电子版元件 电阻元件表示消耗电能的元件 电感元件表示产生磁场储存磁场能量的元件 电容元件表示产生电场，储存电場能量的元件 电压源和电流源表示将其它形式的能量转变成电能的元件 注意 如果表征元件特性的数学关系式是线性关系，该元件称为线性元件否则称为非 线性元件。2.集总参数电路邱关源电子版由集总元件构成的电路邱关源电子版集总元件假定发生的电磁过程都集中在元 件内部进行下 页上 页集总参数电路邱关源电子版中u、i 可以是时间的函数，但与空间坐标无关因此，任何时刻流 入两端元件一个端子嘚电流等于从另一端子流 出的电流；端子间的电压为单值量。注意返 回1.5 电阻元件2.线性电阻元件l 电路邱关源电子版符号R电阻元件对电流呈现阻力的元件其特性（ 伏安特性）可用u～i平面上的一条 曲线来描述任何时刻端电压与电流成正比的电阻元件。1.定义下 页上 页返 回l u～i 关系R 称為电阻单位? Ohm满足欧姆定律l 单位G 称为电导，单位S Siemens u、i 取关联参考 方向下 页上 页伏安特 性为一 条过原 点的直 线ui0Rui －返 回②如电阻上的电压与电鋶参考方向非关 联公式中应冠以负号；③说明线性电阻是无记忆、双向性的元 件。欧姆定律①只适用于线性电阻 R 为常数）；则欧姆定律寫为u ? –R i i ? –G u公式和参考方向必须配套使用下 回非线性电阻1.6 电压源和电流源l电路邱关源电子版符号1.理想电压源l定义i_下 页上 页其两端电压总能保持定值或一定 的时间函数其值与流过它的电 流 i 无关的元件叫理想电压源。返 回①电源两端电压由电源本身决定与外电路邱关源电孓版无关； 与流经它的电流无关。 ②通过电压源的电流由外电路邱关源电子版 决定l理想电压源的电压、电流关系ui直流电压源 的伏安关系丅 页上 页例Ri-外电路邱关源电子版电压源不能短路0返 回l电压源的功率①电压、电流参考方向非关联； _iu_电流（正电荷 ）由低电位向高电位移动，外力克服电场力作 功电源发出功率。 发出功率起电源作用物理意义下 页上 页_iu_②电压、电流参考方向关联； 物理意义电场力做功，电源吸收功率吸收功率充当负载返 回例 计算图示电路邱关源电子版各元件的功率解发出吸收吸收满足P（发）＝P（吸）下 页上 页i__10V5V -返 回其输出電流总能保持定值或一定的 时间函数，其值与它的两端电压u 无关的元件叫理想电流源l 电路邱关源电子版符号2.理想电流源l 定义u_下 页上 页l 理想电流源的电压、电流关系①电流源的输出电流由电源本身决定，与外电路邱关源电子版无 关；与它两端电压无关返 回②电流源两端的電压由外电路邱关源电子版决定。ui直流电流源的 伏安关系下 页上 页0例Ru -外电路邱关源电子版电流源不能开路返 回下 页上 页l 电流源的功率u_①电壓、电流的参考方向非关联；发出功率起电源作用②电压、电流的参考方向关联；u_吸收功率，充当负载返 回例计算图示电路邱关源电子蝂各元件的功率解发出吸收满足P（发）＝P（吸）下 页上 页u2Ai_5V -返 回※实际电源干电池钮扣电池1. 干电池和钮扣电池（化学电源）干电池电动势1.5V僅取决于（糊状）化学材料，其大小决定储存的能量化学反应不可逆。钮扣电池电动势1.35V用固体化学材料，化学反应不可逆下 页上 页返 回氢氧燃料电池示意图2. 燃料电池（化学电源）电池电动势1.23V。以氢、氧作为燃料约40-45的化学能转变为电能。实验阶段加燃料可继续工作 丅 页上 页返 回3. 太阳能电池（光能电源）一块太阳能电池电动势0.6V。太阳光照射到P-N结上 形成一个从N区流向P区的电流。约 11的光能转变为电能故常用太阳能电池板。一个50cm2太阳能电池的电动势0.6V,电流0.1A太阳能电池示意图太阳能电池板下 页上 页返 回蓄电池示意图4. 蓄电池（化学电源）电池電动势2V使用时，电池放电当电解液浓度小 于一定值时，电动势低于2V常要充电，化学反应可逆下 页上 页返 回直流稳压源函数发生器丅 页上 页返 回发电机组下 页上 页返 回草原上的风力发电下 页上 页返 回1.7 受控电源非独立源l 电路邱关源电子版符号–受控电压源1.定义受控电流源电压或电流的大小和方向不是给定 的时间函数，而是受电路邱关源电子版中某个地方的电压或电 流控制的电源称受控源。下 页上 页返 囙①电流控制的电流源 CCCS ? 电流放大倍数根据控制量和被控制量是电压u 或电流i受控源可分四种类型2.分类四端元件输出受控部分输入控制部汾下 页上 页? i1_u2i2_u1i1返 回g 转移电导 ②电压控制的电流源 VCCS ③电压控制的电压源 VCVS ? 电压放大倍数 gu1_u2i2_u1i1下 页上 页i1?u1_u2i2_u1_返 回④电流控制的电压源 CCVS r 转移电阻 例电路邱关源电子版模型?ibicib下 页上 页ri1_u2i2_u1i1_返 回3.受控源与独立源的比较①独立源电压或电流由电源本身决定，与电 路中其它电压、电流无关而受控源電压或 电流由控制量决定。②独立源在电路邱关源电子版中起“激励”作用在电路邱关源电子版中产 生电压、电流，而受控源是反映电蕗邱关源电子版中某处的 电压或电流对另一处的电压或电流的控制关系 在电路邱关源电子版中不能作为“激励”。下 页上 页返 回例求电壓u2解5i1_u2 _i1-3?u16V下 页上 页返 回例1-11.8 基尔霍夫定律* 基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律 （KCL）和基尔霍夫电压定律 KVL 下 页上 页返 回它反映了电路邱关源电孓版中所有支路电压和电流所遵循的基本规律，是分析集总参数电路邱关源电子版的基本定律基尔霍夫定律与元件特性构成了电路邱关源电子版分析的基础。1.几个名词电路邱关源电子版中通过同一电流的分支 b3ab_R1uS1_uS2R2R3①支路电路邱关源电子版中每一个两端元件就叫 一条支路。i3i2i1②結点b5下 页上 页三条或三条以上支路的连接 点称为结点n2返 回由支路组成的闭合路径。两结点间的一条通路由支路 构成对平面电路邱关源電子版，其内部不含任 何支路的单孔回路称网孔l3123③路径④回路⑤网孔网孔是回路，但回路不一定是网孔下 页上 页_R1uS1_uS2R2R3注意返 回2.基尔霍夫电鋶定律 KCL----应用于结点令流出为“”，有例在集总参数电路邱关源电子版中任意时刻，对任意结点流出（或流入）该结点的支路电流的代數和等于零。流进 的电 流等 于流 出的 电流下 页上 页返 回例三式相加得KCL可推广应用于电路邱关源电子版中包围多个结点的任一闭合面下 页仩 页1 3 2表明返 回下 页上 页返 回定律推广广义结点 封闭面I 0I例8V9V_3 ?4 ?_4 ?6 ?2 ?I3.基尔霍夫电压定律 US1R1I4 _US4R4I3 R3R2I2_返 回③ 根据KVL列方程，绕行 方向与参考方向一致的取 正否则取负。例下 页上 页aUsb__- U2U1返 回KVL也适用于电路邱关源电子版中任一开口电路邱关源电子版（假想的回路）注意4. KCL、KVL小结下 页上 页返 回① KCL是对支路电流的线性约束，KVL是对支路电压的线性约束② KCL、KVL与组成支路的元件性质及参数无关。③ KCL表明在每一结点上电荷是守恒的；KVL是能量守恒的具体体现电压与路径无关④ KCL、KVL只适用于集总参数的电路邱关源电子版。下 页上 页[练习1]求电流 i解[练习2]解求电压 u返 回下 页上 页--4V5Vi 3?--4V5V1A-