第01章 电路模型和电路定律
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第一章 ª 重点:电路模型和电路定律1. 电压、电流的参考方向 2. 电功率、能量 3. 电路元件特性 4. 基尔霍夫定律KCL、KVL§1.1 电路和电路模型 §1.1 电路和电路模型 §1.2 电流和电压的参考方向 §1.2 电流和电压的参考方向 §1.3 电功率和能量 §1.3 电功率和能量 §1.4 电路元件 §1.4 电路元件 §1.5 电阻元件 §1.5 电阻元件 §1.6 电压源和电流源 §1.6 电压源和电流源 §1.7 受控电源 §1.7 受控电源 §1.8 基尔霍夫定律 §1.8 基尔霍夫定律§1.1 电路和电路模型一、电路:电工设备构成的整体,它为电流的流通提供路径。
电路主要由电源、负载、连接导线及开关(中间环节)等构成。
电源(source):提供能量或信号的发生器。
又称激励或激励源。
负载(load):将电能转化为其它形式能量的用电设备,或对 信号进行处理的设备。
导线(line)、开关(switch):将电源与负载接成通路装置。
响应:由激励而在电路中产生的电压、电流。
电源: 提供 电能的装置升压 变压器 输电线负载: 取用 电能的装置电灯 电动机 电炉 ...发电机降压 变压器中间环节:传递、分 配和控制电能的作用二、电路模型 (circuit model) 1. 理想电路元件:根据实际电路元件所具备的电磁性质来设 想的具有某种单一电磁性质的元件,其u,i关系可用简单 的数学式子严格表示。
几种基本的电路元件: 电阻元件:表示消耗电能的元件。
电感元件:表示各种电感线圈产生磁场,储存磁场能的元件。
电容元件:表示各种电容器产生电场,储存电场能的元件。
电源元件:表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件。
第一章电路模型和电路定律§1-1 电路和电路模型1.实际电路实际电路——由电器设备组成(如电动机、变压器、晶体管、电容等等),为完成某种预期的目的而设计、连接和安装形成电流通路。
图1是最简单的一种实际照明电路。
它由三部分组成:1)提供电能的能源(图中为干电池),简称电源或激励源或输入,电源把其它形式的能量转换成电能;2)用电设备(图中为灯泡),简称负载,负载把电能转换为其他形式的能量。
3)连接导线,导线提供电流通路,电路中产生的电压和电流称为响应。
任何实际电路都不可缺少这三个组成部分。
图1 手电筒电路实际电路功能:1)进行能量的传输、分配与转换(如电力系统中的输电电路)。
2)进行信息的传递与处理(如信号的放大、滤波、调协、检波等等)。
实际电路的外貌结构、具体功能以及设计方法各不相同,但遵循同一理论基础,即电路理论。
2.电路模型电路模型——足以反映实际电路中电工设备和器件(实际部件)的电磁性能的理想电路元件或它们的组合。
理想电路元件——抽掉了实际部件的外形、尺寸等差异性,反映其电磁性能共性的电路模型的最小单元。
发生在实际电路器件中的电磁现象按性质可分为:1)消耗电能;2)供给电能;3)储存电场能量;4)储存磁场能量假定这些现象可以分别研究。
将每一种性质的电磁现象用一理想电路元件来表征,有如下几种基本的理想电路元件:1)电阻——反映消耗电能转换成其他形式能量的过程(如电阻器、灯泡、电炉等)。
2)电容——反映产生电场,储存电场能量的特征。
3)电感——反映产生磁场,储存磁场能量的特征。
4)电源元件——表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件需要注意的是:1)具有相同的主要电磁性能的实际电路部件,在一定条件下可用同一模型表示;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。
如在直流情况下,一个线圈的模型可以是一个电阻元件;在较低频率下,就要用电阻元件和电感元件的串联组合模拟;在较高频率下,还应计及导体表面的电荷作用,即电容效应,所以其模型还需要包含电容元件。