电阻元件与电源元.ppt

1,一、电阻元件,（一）伏安关系：,对于线性时不变电阻，在任何时刻元件两端的电压和电流的关系服从欧姆定律。,电路元件：构成电路的基本单元，按引出端数目分为二端元件、三端元件、多端元件等。,电阻元件定义：一个二端元件，如果在任意时刻t，其两端电压u与流经它的电流i之间的关系能用ui平面上的曲线所确定(电压与电流相约束)，就称其为二端电阻元件，简称电阻元件。,按伏安特性分：线性电阻和非线性电阻；时不变电阻和时变电阻,第3讲电阻元件与电源元件,2,2、当非关联时：,故参考方向是推导、运用公式的前提!,3、伏安关系曲线:,U,I,1、当关联时：,R称为元件的电阻，为一个正实常数(线性时不变电阻)。,若令G=1/R，,则,G称为元件的电导，单位为S（西门子）。,注意:R表示一个电阻元件，又可表示此元件的参数。,3,（二）电阻元件的特点：,1、无源耗能元件：,关联时,2、双向性元件：,对线性电阻而言。,3、无记忆性元件,电阻元件是实际电阻器的理想化模型，描述了电阻器的耗能特性。其它电子器件或设备的耗能特性也用电阻元件来描述。,4,4、两种特殊的情况：,开路,开路：R，G=0（伏安关系为电压轴）。,短路,短路：R=0，G（伏安关系为电流轴）。,电路或电路的一部分也可以短路或开路。,电压称为,电流称为,短路,开路,5,（三）非线性电阻：,1、不服从欧姆定律：,实际部件都不服从，但有的在一定的范围内满足。,2、有些还是单向元件：,如二极管。,关于二端口电阻，起请自行阅读教材P11,6,（四）实际电阻器,为了拥有一定量的电阻而专门设计的元器件叫做电阻器。,电阻器可分为固定电阻器和可变电阻器两大类。,将电阻器应用于实际电路之前，必须考虑其电阻值和额定功率。,1、电阻值及其误差的表示方法（1）色码表示法：黑棕红橙黄绿蓝紫灰白0123456789,有四色环电阻和五色环电阻。,7,四色环电阻：,五色环电阻：,240000010%,2041%,8,1、元件特性：,(1)电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；,直流：U=US,交流：uS是确定的时间函数，例如：uS=Umsint,(2)通过它的电流是任意的，由外电路决定。,（一）电压源（独立的理想化电压源的简称）：,电源：有源电路元件，是各种能量产生器的理想化模型。电源分为独立电源和非独立电源（受控源）两类，各自又有电压源和电流源两种。,电压源国标符号,电池符号,二、电源元件,9,伏安特性曲线,(1)若uS=US，即直流电源。则其伏安特性为平行于电流轴的直线。,(2)若uS为随时间变化的电源，则平行于电流轴的直线也随时间改变位置。,(3)电压为零的电压源，伏安曲线与i轴重合，相当于短路状态。,10,2、理想电压源的开路与短路：,(1)负载开路：R，i=0，u=us；,(2)负载短路：R=0，i，此时理想电源模型不存在。理想电压源不允许负载短路。,3、实际电压源：,实际电压源也不允许负载短路。因其内阻r很小，若负载短路，电流很大，可能烧毁电源。,分析电路时可以短路。,显然，r越小越好。r=0时即为理想电压源。,11,4.功率,i,uS关联p吸=uSip发=uSi,i,us非关联p发=uSip吸=-uSi,电场力做功，吸收功率。,物理意义：,外力克服电场力做功，发出功率。,物理意义：,12,惯例：非关联，P0，发出功率。,实际电压源,世上没有理想电压源。,其实，理想电阻也不存在。,13,（二）电流源（独立理想化）：电源输出电流为iS，其值与此电源的端电压u无关。,1.特点：,(a)电流源电流由电流源本身决定，与外电路无关；,(b)电流源两端电压是由外电路决定。,直流：iS为常数,交流：iS是确定的时间函数，如iS=Imsint,电路符号,14,2.伏安特性,(1)若iS=IS，即直流电流源。则其伏安特性为平行于电压轴的直线，反映电流与端电压无关。,(2)若iS为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是平行于电压轴的直线（位置随时间改变）,iS,i,u,+,_,(3)电流为零的电流源，伏安曲线与u轴重合，相当于开路状态。,15,3.理想电流源的短路与开路,(2)负载开路：R，i=iS，u。若强迫断开电流源回路，电路模型为病态，理想电流源不允许负载开路。,(1)负载短路：R=0，i=iS，u=0，电流源被短路。,4.实际电流源的产生：可由稳流电子设备产生，有些电子器件输出具备电流源特性，如晶体管的集电极电流与负载无关；光电池在一定光线照射下光电池被激发产生一定值的电流等。,16,4.功率,p发=uisp吸=uis,p吸=uisp发=uis,u,iS关联,u,iS非关联,17,例2、求IS的功率。,解：,必须由元件特性来分析。,需要求P，必须求IS的外电压。,非关联，P0,发出功率。,整个电路功率平衡吗？,关联，P0,吸收功率。,US是不是没有作用呢？,作用不仅有电流作用，而且有电压的作用。合起来是功率的作用。,？,18,（三）受控源,1、一个由实际电路部件和装置提出的问题：,例1晶体管放大器。,ic=bib,受控源是一个四端元件:,控制部分：,输入端口是控制支路；开路或短路。,受控部分：,输出端口是受控支路；电压源或电流源。,电流控制的电流源,19,例2直流发电机,2、受控源定义：,一条支路的电压（电流）控制另一条支路的电压（电流）的电路现象。是由电子器件抽象而来的一种模型。,它不是电路的激励；不是独立电源；故称为受控源，或称为非独立电源。是单向的。,20,3、四种类型：,(1)电流控制的电流源(CurrentControlledCurrentSource),CCCS,：电流放大倍数,(2)电流控制的电压源(CurrentControlledVoltageSource),CCVS,r:转移电阻,21,(3)电压控制的电流源(VoltageControlledCurrentSource),g:转移电导,(4)电压控制的电压源(VoltageControlledVoltageSource),:电压放大倍数,，g，r为常数时，被控制量与控制量满足线性关系，称为线性时不变受控源。,VCCS,VCVS,22,4、受控源是有源元件：,VCVS,P=u1i1+u2i2=u2i2=u2(-u2/R)0,5、受控源与独立源的比较:,(2)独立源作为电路中“激励”，在电路中产生电压、电流，而受控源只是反映输出与输入的控制关系，在