《电路原理》课件邱关源

1.6 电压源和电流源 1.7 受控电源 1.8 基尔霍夫定律
重点： 1. 电压、电流的参考方向 2. 电阻、电源元件特性 3. 基尔霍夫定律
1.1 电路和电路模型（model)
1、概念：
电路---------是电流的通路，是为了某种需要由某些电工设备
或 元件（电气器件）按一定的方式组合起来的。
例
1.2 电流和电压的参考方向
1、实际方向：
物理中对电量规定的方向。
物理量
单
位
实际 方向
电流 I A、 mA 、μA 正电荷运动的方向
电动势 E 电压 U
kV、 V、mV、 电位升高的方向
μV
(低电位 Ù 高电位)
kV、V、mV、 电位降低的方向
μV
( 高电位 Ù 低电位)
电流 电压U
单位时间内通过导体横截面的电荷量
伏安特性曲线:
u
R tg
电阻元件的伏安特性为 一条过原点的直线
O
i
(2) 电阻的电压和电流的参考方向相反
i
R
则欧姆定律写为
u
+ u –Ri 或
注意： 公式必须和参考方向配套使用！
3. 功率和能量
i –Gu
功率： i
R
+
u
R
p吸 ui i2R u2 / R
i
p吸 –ui –(–Ri)i i2 R
2. 电流参考方向
电流(代数量) 大小 方向(正负）
任意假定一个正电荷运动的方向即为电 流的参考方向。
i A
参考方向
B
电流的参考方向与实际方向的关系：
i 参考方向
i 参考方向
A
BA
实际方向
实际方向 B
i>0
i<0
电流参考方向的两种表示：
• 用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。
i
A
B
• 用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由A指向B。
《电路》教学课件
主讲：徐 霞
联系地址：重庆理工大学 电子信息与自动化学院 邮政编码：400050 电子信箱：xxia@ 联系电话：13032329297
第一章 电路模型和电路定律
1.1 电路和电路模型 1.2 电流和电压的参考方向 1.3 电功率和能量 1.4 电路元件 1.5 电阻元件
例 i
＋
AU B
－
电压电流参考方向如图中所标， 问：对A、两部分电路电压电流参考方向 关联否？
答： A 电压、电流参考方向非关联；
B 电压、电流参考方向关联。
小结：
(1) 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。
(2) 参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注 (包括方 向和符号），在计算过程中不得任意改变。
2. 电路吸收或发出功率的判断 u, i 取关联参考方向
+ P吸=ui 表示元件吸收的功率
u
P吸>0 吸收正功率 (实际吸收)
i
-
P吸<0 吸收负功率 (实际发出)
u, i 取非关联参考方向
-
P发 = ui 表示元件发出的功率
u i
+
P发>0 发出正功率 (实际发出) P发<0 发出负功率 (实际吸收)
(3) 参考方向不同时，其表达式符号也不同，但实际方向不变。
iR
iR
+
u
–
u = Ri
+
u
–
u = –Ri
1.3电功率和能量
1. 电功率
p
dw dt
单位时间内电场力所做的功。
u
dw dq
i
dq dt
p
dw dt
dw dq
dq dt
ui
t
w u( )i( )d t0
功率的单位：W (瓦) (Watt，瓦特) 能量的单位： J (焦) (Joule，焦耳)
电路主要由电源、负载、连接导线及开关等构成。 电源(source)：提供能量或信号.由于电路中的电压和电流是
在电源的作用下产生的，所以又称激励。
负载(load)：将电能转化为其它形式的能量，或对 信号进行处理.
响应：由激励在电路中产生的电压、电流。 导线(line)、开关（switch)等：将电源与负载接成通路.
满足：P（发）＝P（吸）
1.7 受控电源 (非独立源) (controlled source or dependent source)
1. 定义：电压源电压或电流源电流不是给定的时间函
数，而是受电路中某个支路的电压(或电流) 的控制。
2. 电路符号
+– 受控电压源
受控电流源
3. 分类：根据控制量和被控制量是电压u或电流i ，受控源可分 为四种类型：当被控制量是电压时，用受控电压源表示 ；当被控制量是电流时，用受控电流源表示。
+ +
+ +
uS
u
_
_
i
uS
u
_
_
电流（正电荷 ）由低电位向高电位移动 外力克服电场力作功发出功率
p发＝ uS i (i , us非关联）
或
p吸=uSi p发= –uSi
( i, uS关联 )
物理意义： 电场力做功 ， 吸收功率。
2、理想电流源：
电源输出电流为iS，其值iS与此电源的端电压 u 无关。 (1).电路符号
电路元件是电路中最基本的组成单元。 每种元件通过端子的两种物理量反映一种确定的电磁性质。 端子特性（元件特性）：元件的两个端子的物理量之间的代 数函数关系。
电阻元件特性： u f (i)
电容元件特性： q h(u)
电感元件特性： g(i)
1.5 电阻元件
电阻是一种将电能不可逆地转化为其它形式能量（如热能、 机械能、光能等）的元件。
i
(t
)
def
lim Δq Δt 0 Δt
dq dt
单位正电荷q 从电路中一点移至另一点时 电场力做功（W）的大小
U
def
dW
dq
为什么要设电流参考方
向？
简单电a 路
+
+
I
U
E
Uab
－
b－
I1 R1
R2 I2
复杂＋ 电路
U6
I3
－
IS
I4
R3
R4
电流的实际方向 可知
各电I5流＋ 的US 实－ 际方向 未知
R
电
灯
E
-
S
池
开关
泡
5、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：表示产生磁场，储存磁场能量的元件 电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件 电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件
理想电路元件：有某种确定的电磁性能 的理想元件
（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应用条件下，其模 型可以有不同的形式
+ +
(6). 功率
u , iS 非关联
iS
u
p发= u is
_
p吸= – uis
_
u , iS 关联
iS
u
p吸= uis
p发= – uis
例 计算图示电路各元件的功率。
i
解 i iS 2A
+
+
5V
u
2A
u 5V
_
_
P2A发 iSu 2 5 10W
P5V 发 uSi 5 (2) 10W
i为有限值时，u=0。
当R=，视其为开路。
u为有限值时，i=0。 * 理想导线的电阻值为零。
5.其他电阻元件
负电阻: (negative resistance)，在u、i 取关联参考方向时，负电阻的电压、
电流关系位于Ⅱ、Ⅳ象限，即R<0，G<0 。负电阻将输出电功率（电功率
小于零），对外提供电能。所以负电阻是一种有源元件(active element)。
例 + U1
+ U6 －
1
6
I1 +
－
+
2 U2 －
U4 4 +
I2
U5 5 －
I3
解
+
3－ U3
求图示电路中各方框 所代表的元件消耗或 产生的功率。已知： U1=1V, U2= -3V, U3=8V, U4= -4V, U5=7V, U6= -3V I1=2A, I2=1A, I3= -1A
P1发 U1I1 1 2 2W（实际发出） P4吸 U4I2 (4)1 4W（实际发出）
P2吸 U2I1 (3) 2 6W（实际发出） P5吸 U5I3 7 (1) 7W（实际发出）
P3吸 U3I1 8 2 16W（实际吸收） P6吸 U6I3 (3) (1) 3W（实际吸收）
注
对一完整的电路，发出的功率＝吸收的功率
1.4 电路元件
集总元件假定： 在任何时刻，流入二端元件的一个端子的电流一定等于从 另一端子流出的电流，两个端子之间的电压为单值量。 端子数目可分为二端、三端、四端元件等。
例： I
aR b
若 I = 5A ，则实际方向与参考方向一致，
若 I =－5A ，则实际方向与参考方向相反。
5、关联参考方向：
R i
+ u-
当电压的参考方向指定后，指定电流从标以电压参考 方向的“+”极性端流入，并从标“—”端流出，即电流 的参考方向与电压的参考方向一致，也称电流和电压 为关联参考方向。反之为非关联参考方向。