电路的基本概念和电压电流的约束关系
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第1章 电路的基本元件和电路定律主要内容:介绍电路模型的概念,电压、电流参考方向的概念,功率的计算及概念,电阻、电容、电感、独立电源和受控源等电路元件,最后介绍基尔霍夫定律。
学时安排:本章分4讲,共8学时。
第一讲 电路模型、电压和电流参考方向以及元件功率一、主要内容1、课程的性质和作用 《电路理论》是一门技术基础课程。
通过本课程的学习,能运用所学知识解决一些基本的有关电学方面的问题,同时为后续《电子技术》等课程打下基础。
2、教学安排 第1章 10学时、第2章 4学时、第3章 6学时、第4章 6学时、直流电路习题课 2学时、第5章4学时、第6章 8学时、第七章 4学时、第8章6学时、交流与习题课 2学时、第9章 8学时、第10章 4学时、第11章 8学时、第12章 6学时、一阶与非正弦电路习题课 2学时、第13章 6学时、第14章 8学时、第15章 2学时、总复习 2学时3、电路的作用、组成与任务 电路的作用:完成能量的转换;完成信号的处理。
电路的组成:实际电路是由电气器件相互联接而构成的电流通路。
实际电气器件在一定条件下都可用理想元件来代替。
由理想元件代替实际电气器件组成的电路叫电路模型。
电路是根据电路模型来进行分析的。
电路分析的目的:根据电路结构和已知参数,求电路的电压、电流和功率。
电路是各种各样电器装置的联接体。
本书研究的电路是实际电路的电路模型。
某些实际器件可用一个理想电路元件代替,某些实际器件需用几个理想电路元件的组合来代替。
电路模型就是用理想电路元件代替实际器件组成的电路。
4、电流的参考方向 1)电流的实际方向电流(又叫电流强度)—单位时间内通过的电流,即dt dqi =。
电流的实际方向是单位正电荷定向移动的方向。
2)电流的参考方向 A 用箭头表示,如图1-1(a )所示;B 用双下标表示,如图1-1(b )所示。
如电流A 3=AB i ,则电流实际方向与参考方向一致;如电流A 3-=AB i ,则电流实际方向与参考方向相反。
电路的基本原理电路是由电子元件(如电阻、电容、电感、二极管、晶体管等)组成的,用于传输和控制电流的系统。
了解电路的基本原理对于理解电子设备和电子技术至关重要。
本文将介绍电路的基本原理,包括电流、电压、电阻、电路的分类和基本电路。
首先,我们来了解电流、电压和电阻这三个最基本的电路概念。
电流是电荷在单位时间内通过导体的数量,通常用符号I表示,单位是安培(A)。
电压是电荷由于位置而具有的能量,通常用符号U表示,单位是伏特(V)。
电阻是电路对电流的阻碍程度,通常用符号R表示,单位是欧姆(Ω)。
这三个概念是电路中最基本的物理量,它们之间的关系由欧姆定律给出,U=IR,即电压等于电流乘以电阻。
接下来,我们来了解电路的分类。
根据电流的方向,电路可以分为直流电路和交流电路。
直流电路中电流的方向是固定不变的,而交流电路中电流的方向是周期性变化的。
根据电路中元件的连接方式,电路可以分为串联电路、并联电路和混联电路。
串联电路中元件依次连接在一起,电流只有一条路径可以流通;并联电路中元件平行连接,电流有多条路径可以流通;混联电路是串联电路和并联电路的混合形式。
最后,我们来了解一些基本电路。
电路中最简单的电路是电阻电路,它由电源和电阻组成。
当电流通过电阻时,会产生电压降,根据欧姆定律,电压等于电流乘以电阻。
另一个基本电路是电容电路,它由电源和电容组成。
电容可以储存电荷,当电压变化时,电容器会充放电。
还有一个基本电路是电感电路,它由电源和电感组成。
电感可以储存磁场能量,当电流变化时,电感器会产生感应电动势。
总之,电路的基本原理包括电流、电压、电阻、电路的分类和基本电路。
了解这些基本原理可以帮助我们更好地理解电子设备和电子技术,有助于我们在实际应用中更好地设计和使用电路。
希望本文对您有所帮助,谢谢阅读!。
第1模块电路分析基础第1章电路的基本定律与分析方法引言电路理论主要研究电路中发生的电磁现象。
用电流、电压和电功率等物理量来描述其中的过程。
本章首先介绍了电路及其相关的基本概念,电压、电流的参考方向及应用,电源的工作状态,以及在电路中经常使用的各种理想电路元件。
因为电路是由电路元件构成的,因而整个电路所体现的特性既要看元件的连接方式,又要看每个元件的特性,这就决定了电路中各支路电流、电压都要受到两种基本规律的约束,即:(1)电路元件性质的约束。
也称为电路元件的伏安关系,如欧姆定律,它仅与元件性质有关,而与元件在电路中的连接方式无关。
(2)电路连接方式的约束,这种约束关系与电路元件的性质无关,基尔霍夫定律是概括这种约束关系的基本定律。
虽然使用欧姆定律和基尔霍夫定律可以计算和分析电路,但当遇到复杂的电路分析时,往往要根据电路的结构特点去寻找分析与计算的简便方法,本章以直流电路为例讨论了几种常用的电路分析方法,其中有:支路电流法、节点电压法、电源的等效变换、叠加原理和等效电源定理。
这些方法不仅适用于直流电路的分析,也适用于交流电路。
学习目标●理解物理量的参考方向的概念。
●能够正确判断电路元件的电路性质,即电源和负载。
●掌握各种理想电路元件的伏安特性。
●掌握基尔霍夫定律。
●能够正确使用支路电流法列写电路的方程。
●能够使用节点电压法的标准形式列写出节点电压的方程。
●理解等效的概念,掌握电源等效变换的分析方法。
●能够正确应用叠加原理分析和计算电路。
●掌握等效电源定理,在电路分析中能熟练地应用该定理。
●理解电位的概念,掌握电位的计算。
●了解包含受控源电路的分析方法。
1.1 电路的基本概念1.1.1 电路的组成及作用电路是电流通过的路径,是各种电气设备或元件按一定方式连接起来组成的总体。
不管是简单的还是复杂的电路,都可分为三大部分:第一,提供电能(或信号)的部分称为电源,如蓄电池、发电机和信号源等;第二,吸收或转换电能的部分称为负载,如电动机、照明灯和电炉等;第三,连接和控制这两部分的称为中间环节。
第七章 动态电路中电压电流的约束关系当一个实际电路的几何尺寸远远小于工作信号的波长时,我们称它为集总参数电路。
集总参数电路中的电压电流受到两类约束,一类约束是拓扑约束,另一类是元件特性的约束。
描述电路中电压电流约束关系的数学方程称为电路方程。
由独立电源和电阻元件构成的电阻电路,其电路方程是一组代数方程。
由独立电源和电阻元件以及动态元件构成的动态电路,其电路方程是一组微分方程。
本章首先回顾集总参数电路的基本定律和几种常用的电阻元件的电压电流关系。
然后介绍两种储能元件—电容元件和电感元件。
最后介绍电路微分方程的建立和开关电路中初始条件的确定。
§7-1 集总参数电路中电压电流的约束关系一、基尔霍夫定律 基尔霍夫定律描述集总参数电路中各电流之间以及各电压之间的约束关系。
基尔霍夫电流定律(KCL):在任一时刻,流出集总参数电路中任一结点或封闭面的全部支路电流的代数和等于零。
其数学表达式为:基尔霍夫电压定律(KVL):在任一时刻,集总参数电路中任一回路或闭合路径的全部支路电压的代数和等于零。
其数学表达式为基尔霍夫定律给集总参数电路中的电压或电流施加了一种线性约束。
它反映电路中各元件的连接关系,与元件的特性和参数无关。
它适用于任何集总参数电路,也就是说它既适用于由独立电源和电阻元件构成的电阻电路,也适用于由独立电源和电阻元件以及动态元件构成的动态电路。
二、电阻元件的电压电流关系我们将实际电路抽象为电路模型来进行研究,集总参数电路的电路模型是由一些理想的电路元件连接而成。
现代电路理论规定了几种电路元件)17(01-=∑=n k k i∑=-=n k k u1)27(0来模拟各种实际的电路。
这些电路元件的不同特性对电路中的电压电流也施加了一种约束关系。
在电阻电路分析中定义了以下几种常用的电阻元件。
1.线性电阻线性电阻的符号和特性曲线如图(a)和(b)所示。
线性电阻的定义是在任一时刻,其电压和电流由ui 平面上通过原点的直线所确定的二端元件,称为线性电阻元件。