电路原理chapter1

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1、电工基础东北大学信息学院电子信息工程研究所第一章电路模型和基本定律第一章电路模型和基本定律1.1电路和电路图1.2电流、电压和功率1.3耗能元件和储能元件1.4独立电源和受控电源1.5基尔霍夫定律1.6电阻的连接1.7电源的连接及其等效变换本章要求:1.充分理解和掌握电流的参考方向和电压的参考极性两个概念；2.明确电阻、电感、电容等电路元件的电压与电流间的关系；3.熟练掌握基本定律，并做到灵活运用；●电路的组成部分电源:提供电能或发出电信号的设备负载:消耗电能或接收电信号的装置传输控制器件：电源和负载中间的连接部分发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉...输电线1.1

2、电路(circuit)和电路图放大器扬声器话筒(2)实现信号的传递与处理发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉...输电线(1)实现电能的传输、分配与转换●电路的作用●电路图：为研究问题方便，常把一个实际电路用它的电路模型来代替，该模型称为电路图。R+RsE–S+U–I手电筒的电路模型R代表小灯泡电动势E和Rs代表干电池开关S为电筒的开关1.2电流、电压和功率1.2.1.电流(current)直流I=Q/T交流i=dq/dt1A=103mA1KA=103AabRI1.2.2.电压(voltage)电压直流U=Wab/Q交流u=dwab/dq1V=103mV1KV=10

3、3V参考方向(极性):假设电压的方向(极性)abRU+–参考方向(referencedirection):假设电流的方向电流若为正值,实际方向与参考方向相同;否则相反。例：abRI若I=5A，则电流从a流向b；若I=–5A，则电流从b流向a。电压若为正值,实际方向与参考方向相同;否则相反。电位(potential)参考点电位:UO=0电位:任意点到参考点间的电压称为该点的电位。UA=UAO电压电位:UAB=UA—UB1.2.3.电动势电动势：衡量外力移动正电荷从低电位到高电位做功能力的物理量直流E=W/Q交流e=dw/dq负载AB1.2.4功率(power)电流经电路元

4、件流向低电位,是电场力作功的结果,元件吸收电能;电流经电路元件从低电位流向高电位,是外力作功的结果,元件发出电能。电路元件吸收电能或发出电能的速率称为功率。P=W/t瞬时功率(instantaneouspower)p=dw/dt=ui+–E+–abU–+E单位及参考方向表示方法与电压相同，但两者实际方向相反吸收功率:电压和电流参考方向相同(关联方向associatedreferencedirection)p>0。电压和电流参考方向相反(非关联方向)时,p<0。发出功率:电压和电流参考方向相同(关联方向)时,p<0。电压和电流参考方向相反(非关联方向)时,p>0。1.3.1

5、电阻元件(resistor)1.3耗能元件和储能元件电阻的单位是欧姆(ohm)，简称欧Ω。伏安特性（欧姆定律）A+_I如果电阻元件电压的参考方向与电流的参考方向相反，则欧姆定律(Ohmslaw)应表示为：在电压和电流的关联方向下，任何时刻线性电阻元件吸收的电功率为：功率令则有G称为电阻元件的电导(conductance）电导的单位是西门子(siemens)S。1.3.2.电容元件(capacitor)如果指定电压的参考方向与电流的参考方向一致，则将式（1-6）代入得（1-7）（1-6）库伏特性伏安特性式中C称为该元件的电容，单位为法拉（F）1F=10-6F,1

6、pF=10-12F在电压和电流的关联方向下，线性电容元件吸收的功率为：某段时间内吸收电能为：能量任意时刻电容储存的能量为：（1-8）功率电容元件的隔直作用：1.3.3电感元件(inductor)韦安特性见图1-14(a)(1-10a)把式(1-9)代入，得(1-10b)积分关系：伏安特性（1-9）式中L称为元件的电（自）感单位为亨（H）1H=103mH=106H磁链(magneticfluxlinkage)任意时刻电感储存的能量为：某段时间内电感元件吸收电能为：(1-11)在电压和电流的关联方向下，线性电感元件吸收的功率为：功率能量1.4.1独立电源1.电

7、压源(voltagesource)（理想电压源或恒压源）2.电流源(currentsource)（理想电流源或恒流源）1.4独立电源(independentsource)和受控源(controlledsource)1.4.2受控电源(controlledsource)U1+_U1U2I2I1=0(a)VCVS+-+-I1(b)CCVS+_U1=0U2I2I1+-+-四种理想受控电源的模型(c)VCCSgU1U1U2I2I1=0+-+-(d)CCCSI1U1=0U2I2I1+-+-电压控制电压源电流控制电压源电压控制电流源