电路模型与电路定理

1、第一章电路模型和电路规律一、教育的基本要求电路理论主要研究电路发生的电磁现象，并以电流、电压、功率等物理量描述其过程。 由于电路是由电路元件组成的，整个年度电路的表现要看元件的连接方式和各元件的特性，这决定了电路中的各电流、电压受两个基本规律约束。(1)电路元件性质的约束。 也称为电路元件的伏安关系(VCR )这仅仅与组件的属性有关，与组件在电路中的连接方式无关。(2)电路连接方式的制约。 也称为底部填充约束这与组件的属性无关，只与电路中组件的连接方法有关。基尔霍夫电流定律(KCL )和电压定律(KVL )是概括这种约束关系的基本定律。本章学习的内容有：电路和电路模型、电流和电压的参考方向、电

2、力和能量、电路元件、电阻、电容、电感元件的数学模型和特性、电压源和电流源的概念和特征、控制源的概念和分类、节点、支路、电路的概念和基尔霍夫的法则。本章的内容是所有章节的基础，学习时要深入理解，熟练把握。预习知识：1 )物理学中的电磁感应定律、鲁内维斯定律2 )电容器上的电压和电流、电荷和电场的关系内容重点：电流和电压的参考方向、电路元件特性和基尔霍夫定律是本章学习的重点。难点：1 )电压、电流的实际方向和参考方向的联系和差2 )理想的电路元件和实际的电路元件的连接和不同3 )独立电源和控制电源的联络和不同二、学时安排总学时： 6教育内容学习时间1 .电路和电路模型的电流和电压的基准方向功率和能

3、量22 .电路元件的电阻、电容、电感元件的数学模型和特性23 .电压源和电流源的概念和特征控制源的概念和分类基尔霍夫定律2三、教育内容1-1电路和电路模型1 .实际电路实际电路包括诸如电机、变压器、晶体管、电容器等电气设备，并且被配置、纠正、连接和实现达到特定目的的电流路径。图1是最简单的实际照明电路。 由三部分组成1 )供应电能的能量(图中为干电池)简称为电源或激励源或输入，电源将其他形式的能量转换为电能2 )使用电气设备(图中为灯泡)，简称负载，负载将电能转换为其他形式的能量。3 )连接导线，导线供给电流路径，电路中产生的电压和电流称为响应。在实际的电路中这三个构成要素是不可缺少的。 图1

4、手电筒电路实际电路功能：1 )进行电力系统中的输电电路等能量的传输分配变换。2 )进行信息的传递和处理(信号的放大、过滤、调整、检波等)。实际电路的外观结构、具体功能及设定修正方法各不相同，但遵循相同的理论基础，即电路理论。2 .电路模型电路模型是足以反映电气和电子设备与装置(实际部件)在实际电路中的电磁性能的理想电路部件，或者它们的组合。理想的电路组件是消除实际组件的外形、尺寸等差异并反映其电磁性能的共同性的电路模型的最小单元。实际电路元件发生的电磁现象按性质分为以下几类1 )消耗电力2 )供给电力3 )储存电场能量4 )储存磁场能量假设这些现象可以分别探讨。 用理想的电路元件表现各种性质的

5、电磁现象时，有以下基本理想的电路元件1 )电阻器反映将功耗转换成其它形式的能量的过程(例如，电阻器、灯泡、电炉等)。2 )电容器具有反映所产生的电场并累积电场能量的特征。3 )电感器反映产生的磁场，并且具有蓄积磁场能量的特征。4 )电源元件表示将其他形式的能量转换成电能的各种元件需要注意的是1 )具有相同主要电磁性能的实际电路部件可以在一定条件下用相同模型表示2 )同一实际电路部件在不同的工作条件下，其模型可以有不同的形式。在直流情况下，一个线圈的模型可以是一个电阻元件，一个线圈的模型可以是一个电阻元件在低频率下，通过电阻元件和电感元件的串联组合进行模拟在高频率下，改善了半导体表面的电荷效应，

6、即电容效应。因此，模型中也必须包括电容元件。如果正确获取实际电路的电路模型，并且不正确获取接近实际情况的电路分析和修正结果，则会导致大的误差，有时也会导致矛盾的结果。 如果模型的检索过于复杂，则难以分析；检索过于简单，不足以反映需要解决的实际情况。1-2电流和电压的大致方向1 .基本物理量与电路理论有关的物理量主要是电流I、电压u、电荷q、磁通、电力p和电磁能量w。 在电路分析中人们主要关心的物理量是电流、电压、电力。2 .电流和电流的参考方向电流带电粒子进行规则的取向运动形成电流。电流强度的每单位时间通过导体横截面的电荷量。单位： kA、a、mA、A。 1kA=103A 1mA=10-3A

7、1A=10-6A电流的实际方向将正电荷的运动方向规定为电流的实际方向。假设电流的基准方向是正电荷的运动方向，即电流的基准方向。电流基准方向的显示：1 )箭头所示：箭头的方向是电流的参考方向。2 )如iab所示，电流的参考方向从a朝向b。参照方向与实际方向的关系：i0i0U0正电力吸收(实际吸收)吸收P0发出正电力(实际发出)P0发出负电力(实际吸收)另外，对于完全的电路，发电电力=消耗电力，满足电力平衡。例1-2 :以图示电路的各块为代表的元件求出消耗或者产生的电力。已知： U1=1V、U2=-3V、U3=8V、U4=-4V、U5=7V、U6=-3V、I1=2A、I2=1A解：本问题的修正说明

8、：对于完整的电路，产生的功率=消耗的功率1-4电路元件电路元件是电路中最基本的构成要素。 组件的特性用终端的物理量来描述。 每个组件都反映了特定的电磁性质。1 .电路部件分类1 )电路元件根据与外部连接的端子数分为二端子、三端子、四端子元件等。二端子元件三端子元件四端子元件2 )电路元件根据是否向电路供给能量分为无源元件和有源元件。3 )电路元件的残奥仪表不随端子上的电压或电流值而变化时称为线性元件，否则称为线性元件4 )电路元件的残奥仪表称为不随时间变化就不变化的元件，否则称为时变元件。2 .集订组件集成校正组件假定发生的电磁流程集中在组件内部。 无论何时，流过二端子元件的一个端子的电流必定与流过另一个端子的电流相等，两端子间的电压成为单一值量。集合残奥仪表电路是由满足集合条