电路与电子模拟技术.ppt

1.3 电阻、电感、电容元件 电路元件有源元件和无源元件 电压源、电流源称为有源元件，它们向电路提供电能 。 电阻、电感和电容元件称为无源电源 电阻元件 当元件上的电压u和电流i存在着确定的代数关系时， 这种元件就称为电阻元件 关联参考方向下，电阻上的电压和电流 满足关系：u=Ri 欧姆定律 在国际单位制中，电阻的单位是欧姆() 电压与电流为非关联参考方向, u=-Ri 电导定义为电阻的倒数，用G表示 电阻的功率为 电感元件 具有存储磁场能量特性的元件称为电感元件 设线圈中的电流为i，单匝线圈的磁通为 ，N匝线圈的总磁通磁链为N，记作 电流i与磁通满足右手关系时，定义 为线圈的电感 与i成线性关系，电感元件称为线性电感 空心线圈可视为线性电感，含有铁心的线圈则是非线性电感 国际单位制中磁通的单位是韦伯(Wb)，电感的 单位是亨利(H) 电感元件的电流与磁链的关系曲线称为韦安特 性。线性电感的韦安特性在i平面中是一条 通过原点的直线 电流变化 感生电动势,其大小为 当电感上的 电压与电流 为关联参考 方向 时， 当i0时，若i增大，则u0,感应电动势产生的电压阻止电流的增加 ；若i减小，则u0，电源吸收功率 例 下图中，IS=2A，US=4V，求R分别为4、2、1时电阻和电 流源上的电压，并计算各元件的功率 解：电路中的电流为 ：I=IS=2A 电源上电压与电流为非关联参考方向，故 随着外电路的变化,电流源上的电压随之变化,不仅数值改变,方 向也会改变，电流源在电路中的作用也随之变化 R=4时，电流源释放功率，起电源的作用； R=1时，吸收功率，起负载的作用 电路的功率是平衡的，即电路中提供电能的元件产生的功率等 于消耗电能的元件吸收的功率 1.5 基尔霍夫定律 元件上电压与电流的关系元件约束 相互联接的各元件之间电流及电压的关系（由电路结构决定） 拓扑约束 包括基尔霍夫电流定律和电压定律 (1)支路：电路中通过同一电流 的每个分支称支路。 ab、acb、adb (2)结点（节点）：电路中三条 或三条以上支路的连接点称为 结点。a、b c、d一般不称为结点 (3)回路：电路中的任一闭合路径称为回路 。 abca、abda和adbca (4)网孔：内部不包含支路的回路称为网孔。 abca和abda。 可以证明，一个具有m条支路，n个结点的电路，有m-n+1个网孔 基尔霍夫电流定律（） 描述同一结点上的各支路电流间关系 在任何时刻，流入任一结点的电流之和等于流出该结点的电流之和 对结点a有 在任何时刻，流入任一结点的 电流的代数和恒为零 规定流入结点的电流取正号，流出结点的电流取负号 基尔霍夫电流定律是电荷守恒定律在电路中的具体表示 注意 (1)应用KCL进行计算时，首先应设定各支路电流的参考方向 (2)KCL不仅适用于结点，也适用于电路中的任意假想封闭面 对图a 假想的封闭面电路的广义结点 对图b电路有 例：右图电路中，I1=3A，I2=-5A，I3=-4A，求I4 。 解：根据KCL，规定电流流入为正，流出为负 应用KCL时，会遇到两种正负号： 一种是电流方程中各项前的正负号，由各电流相对结点的流向决定 另一种是电流数值本身的正负号，由参考方向相对实际方向确定 基尔霍夫电压定律（） 描述同一回路中各元件电压间关系，表述如下 在任何时刻，任一回路中沿某一绕行方向， 各元件上电压降的和等于电压升的和 任何时刻，沿某一回路绕行方向，任一 回路中各元件上电压降的代数和恒为零 注意 (1) 列写电压方程时，首先选定回路的绕行方向 。电压降的方向与绕行方向一致时，电压取正 号，反之取负号。 (2) KVL也可推广运用于电路中的假想回路 对假想回路abca 例：右图电路中，已知U1=-2V ，U2=1V，U3=4V，求电压U4 解：先选定回路的绕行方向 再列出KVL方程： -U1+U2+U5=0； U3+U4-U5=0 消去U5得： U4=U1-U2-U3=-2-1-4=-7V 应用基尔霍夫电压定律时，也会遇到两种正负号 一种是各电压相对回路绕行方向确定的， 另一种是参考方向相对实际方向确定的 基尔霍夫定律只与元