电路模型和电路定律.doc

第一章 电路模型和电路定律第一次课1、5个主要的电系统（1）通信系统（2）计算机系统（3）控制系统（4）电力系统（5）信号处理系统2、如果满足三个基本假设，就可以利用电路理论而不是电磁理论研究电路系统。尽管电磁理论似乎是研究电信号的出发点，但是其应用不仅麻烦，而且需要使用高深的数学。 这三个基本假设如下：（1）电效应在瞬间贯穿整个系统，把这种系统称为集总参数系统。（2）系统里所有元件的净电荷总为零。（3）系统里的元件之间没有磁耦合。3、电路和电路模型实际电路电路模型电路行为（1）实际电路：（A）定义 （B）分类（集总参数电路、分布参数电路） （C）判别方法 （D）举例 （E）集总参数电路的特点 （2）电路模型：（A）理想化的电路 （B）举例（线圈建模） 电路分析的对象是电路模型（3）电路理论：分析、综合。本课程是电路理论中的电路分析部分4、电压、电流 （1）大小和方向的定义 （2）直流、交流。 电压是由分离引起的每单位电荷的能量。 电荷流动的速率通称为电流5、电流和电压的参考方向（1）电路模型中的电流、电压的实际方向有的未知,有的随时间变化,具有不确定性。而在应用电路定理、电路分析方法分析电路模型时要求电路模型中的电流、电压的方向必须是明确的。这就产生了一对矛盾，为了解决这一矛盾，引入了电流和电压的参考方向这一概念。在应用电路定理、电路分析方法分析电路时，对应的电流、电压的方向指的是电流和电压的参考方向。（2）电流和电压的参考方向的标注方法（3）实际方向与参考方向的联系（4）关联参考方向、非关联参考方向（5）初始时电路中电流和电压的参考方向可以任意指定，但一经指定，在整个电路分析过程中不得更改，一旦更改将造成混乱。 (6)无源符号约定只要元件中电流的参考方向与元件电压的参考方向一致（关联参考方向），则在电压与电流相关的表达式中使用正号，否则使用负号。6、电功率和能量（1）定义 （2）元件吸收或发出功率的判定方法。当元件中电流、电压为关联参考方向，功率表达式为。当元件中电流、电压为非关联参考方向，功率表达式为。 如果功率为正（）元件吸收功率，如果功率为负（）元件发出功率。第二次课1、电阻元件 电阻是阻碍电流（或电荷）流动的物质能力，模拟这种行为的电路元件称为电阻。（1）电阻元件的图形符号（2）电阻元件的电压和电流关系（伏安特性）（A）电阻元件的电压和电流是取关联参考方向还是取非关联参考方向，决定了电阻元件的电压和电流关系式是否带负号。（B）电阻元件的电压和电流关系式 称为电阻，单位（德国物理学家欧姆） ；称为电导，单位S（C）和都是电阻元件的参数，电阻元件串联时常应用，电阻元件并联时常应用（3）开路和短路的伏安特性（4）电功率和能量2、电容元件（动态元件）（1）电容元件的图形符号（2）电容器 （A）电容元件的库伏特性 （B）C称为电容 （C）电容的单位（3）电容元件的电压和电流关系（A）电容元件的电压和电流关系式表明电容的电流与电容的电压的变化率成正比，这与电阻元件不同电容元件有隔断直流（简称隔直）的作用，其原因是传导电流不能在电容的绝缘材料中建立。只有随时间变化的电压才能产生位移电流。（B）电容元件的电压和电流关系式的积分形式表明，电容在t时刻的电压由电容在t0时刻的电压和电容从 t0时刻到t时刻电流的积分决定。 t时刻的电容电压与电容在初始时刻的电压相关，这与电阻元件不同。 t时刻的电容电压并不仅由t时刻电容的电流决定，而是由电容从 t0时刻到t时刻电流的积分决定，这与电阻元件也不同。电容两端的电压不能跃变电容元件是一种有“记忆”的元件。（4）电功率和能量3、电感元件（动态元件）（1）电感元件的图形符号（2）电感器 （A）电感元件的韦安特性 （B）L称为电感 （C）电感的单位（3）电感元件的电压和电流关系（A）电感元件的电压和电流关系式表明与电感的电流的变化率成正比，这与电阻元件不同电感的电流的变化率为0时电感的电压也为0，相当于短路。（B）电感元件的电压和电流关系式的积分形式表明，电感在t时刻的电流由电感在t0时刻的电流和电感从 t0时刻到t时刻电压的积分决定。 t时刻的电感电流与电感在初始时刻的电流相关，这与电阻元件不同。 t时刻的电感电流并不仅由t时刻电感的电压决定，而是由电感从 t0时刻到t时刻电压的积分决定，这与电阻元件也不同。电感中电流不能跃变电感元件也是一种有“记忆”的元件。（4）电功率和能量第三次课实际电源与电压源、电流源的关系1、独立电压源独立电压源是一种电路元件，无论流过其两端的电流大小如何，都将保持端电压为规定值。（1）独立电压源的图形符号，一个完整的独立电压源，必须包含源电压值和参考极性。（2）独立电压源的伏安特性（A）独立电压源的源电压us为某一个给定的时间函数us(t), 时间函数us(t)可以是恒定值，也可以是非恒定值。当us(t)是恒定值时独立电压源是直流电压源，当us(t)是非恒定值时独立电压源是交流电压源。源电压us是独立的，是由独立电压源自身决定的，与外电路无关。（B）独立电压源的电流不是由独立电压源自身决定的，而是由外电路决定的，这与电阻、电感、电容元件不同。独立电压源没有明确的电压和电流关系式。（3）独立电压源的功率（4）将独立电压源的源电压置零时，独立电压源相当于短路。2、独立电流源独立电流源也是一种电路元件，无论端电压的大小如何，都将保持端电流为规定值。（1）独立电流源的图形符号，一个完整的独立电流源，必须包含源电流值和参考方向。（2）独立电流源的伏安特性（A）独立电流源的源电流is为某一个给定的时间函数is(t), 时间函数is(t)可以是恒定值，也可以是非恒定值。当is(t)是恒定值时独立电流源是直流电流源，当is(t)是非恒定值时独立电流源是交流电流源。源电流is是独立的，是由独立电流源自身决定的，与外电路无关。（B）独立电流源的电压不是由独立电流源自身决定的，而是由外电路决定的，这与电阻、电感、电容元件不同。独立电流源没有明确的电压和电流关系式。（3）独立电流源的功率（4）将独立电流源的源电流置零时，独立电流源相当于开路。3、受控电源（1）定义受控电源也是一种电源，但其源电压或源电流并不独立存在，而是受电路中另一处的电压或电流控制，这类电源称为受控电源。（2）受控电源的四种形式（3）受控电源的图形符号 “控制”是指理想的控制，即只给定信号（电压、电流）而不需要给定能量。一般我们不需要画出控制端口。（4）受控电源与独立电源的关系（A）在求解含有受控电源的电路时，可以把受控电源当作独立电源处理。（B）独立电源是电路的“输入”（信号或能量）。（C）受控电源反映的是电路中某处的电压或电流能够控制另一处的电压或电流的现象，或表示电路中的耦合关系。晶体管、电子管、运算放大器的电路模型中要用到受控电源。4、基尔霍夫定律（1845年）（1）支路、结点、回路的定义。（2）基尔霍夫电流定律（Kirchhoffs Current Law）基尔霍夫电流定律适用于广义结点。（3）基尔霍夫电压定律（Kirchhoffs Voltage Law）基尔霍夫电压定律适用于假想回路。（4）基尔霍夫定律的适用范围。（5）电