总结高中物理电流和电路知识点
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高二物理必修3知识点笔记一、电流与电路1. 电流基本概念- 电流是电荷在导体中移动的数量的物理量。
- 电流的单位是安培(A)。
2. 电流的计算- 电流I = 电荷量Q / 时间t。
- 其中,电荷量的单位是库仑(C),时间的单位是秒(s)。
3. 电阻和电阻率- 电阻R是导体阻碍电流通过的程度。
- 电阻的单位是欧姆(Ω)。
- 电阻率ρ是描述导体抵抗电流的性质。
- 电阻率的单位是欧姆·米(Ω·m)。
4. 欧姆定律- 欧姆定律描述了电阻、电流和电压之间的关系。
- 欧姆定律的数学表达式为U = I × R。
- 其中,U表示电压,I表示电流,R表示电阻。
5. 串联电路和并联电路- 串联电路是指电流依次通过若干个元件,电流相等,总电压等于各个元件电压之和。
- 并联电路是指电流分为若干个支路,电压相等,总电流等于各个支路电流之和。
二、电势差和电动势1. 电势差- 电势差是指单位正电荷从一个点移动到另一个点时,电力做的功与正电荷的比值。
- 电势差的单位是伏特(V)。
2. 电势差与电场强度的关系- 电场强度是指单位正电荷所受到的电力。
- 电势差与电场强度之间的关系为电势差ΔV = E × d。
- 其中,E表示电场强度,d表示电荷移动的距离。
3. 电动势- 电动势是指单位正电荷从负极移动到正极所获得的能量。
- 电动势的单位是伏特(V)。
4. 电动势和电势差的关系- 电动势E和电势差ΔV之间的关系为E = ΔV + Ir。
- 其中,I表示电流,r表示内电阻。
三、电功和电能1. 电功- 电功是指电力在电流通过时所做的功。
- 电功的数学表达式为W = UI × t。
- 其中,W表示电功,U表示电压,I表示电流,t表示时间。
2. 电能- 电能是指带电物体具有的能量。
- 电能的单位是焦耳(J)。
- 电能与电功之间的关系为W = Q × ΔV。
- 其中,Q表示电荷量,ΔV表示电势差。
电流与电路的基本概念(物理知识点)电流与电路是物理学中的重要概念,对于理解电学现象和应用电子技术都起到关键作用。
本文将介绍电流和电路的基本概念,帮助读者更好地理解电学知识。
一、电流的定义和特点电流是指电荷在单位时间内通过导体横截面的运动数量,通常用字母I表示,单位是安培(A)。
电流的方向按照正电荷的流动方向来定义,即从正电荷的高电位流向低电位。
而实际上,电流的流动载体可以是正电荷,也可以是负电荷,或者是电子。
根据电流的方向和大小,我们可以了解电路中的电荷运动情况,从而进一步揭示电学现象。
电流有两个重要的特点:一是电流的守恒性,即电流在闭合电路中始终保持不变;二是电流的连续性,即电流在电路中无间断地流动。
二、电路的组成和分类电路是由多个电子元件(电源、导线、电阻等)连接而成的路径,用于电流和能量的传输。
根据电路中电子元件的连接方式,可以将电路分类为串联电路、并联电路和混合电路。
串联电路是指电子元件依次连接的电路,电流通过每个元件的大小相等,而总电压等于各个元件电压之和。
并联电路是指电子元件并联连接的电路,电流在每个元件中分流,而各个元件电压相等。
混合电路是串联电路和并联电路的组合,常见于电子设备中。
三、欧姆定律和功率公式欧姆定律是描述电路中电流、电压和电阻之间关系的基本定律。
根据欧姆定律,电路中的电流等于电压与电阻之比,即I = U/R,其中I 代表电流,U代表电压,R代表电阻。
欧姆定律的应用非常广泛,例如在电路设计、电阻计算和电路故障排查中都需要运用。
功率是描述电路能量转换率的物理量,通常用符号P表示,单位是瓦(W)。
功率可以根据电流和电压的关系来计算,功率等于电流乘以电压,即P = UI。
功率公式在电路中的应用非常广泛,例如用于计算电子设备的功耗、设计合适的电源和保护电子元件等。
四、电流的测量和安全问题电流的测量一般使用电流表来实现,根据所需测量的电流范围和精度选择合适的电流表。
在进行电流测量时,需要注意保持电路的闭合和测量仪器的正确接线,以避免误差和安全事故。
高中的物理电路知识点总结一、基本电路元件电流(I):电荷在单位时间内通过导体横截面的数量称为电流,其单位为安培(A)。
电压(U):两点之间的电势差称为电压,其单位为伏特(V)。
电阻(R):阻碍电流通过的物理量称为电阻,其单位为欧姆(Ω)。
电容(C):在两个导体之间储存电荷的能力称为电容,其单位为法拉(F)。
电感(L):导体中产生感应电动势的能力称为电感,其单位为亨利(H)。
二、基本电路1. 串联电路:电流只有一条路径可以通过。
2. 并联电路:电流有多条路径可以通过。
3. 并联-串联电路:两者混合组合的电路。
4. 交流电路:电压和电流的方向都会改变的电路。
5. 直流电路:电压和电流的方向保持不变的电路。
三、基本电路定律1. 欧姆定律:电流与电压成正比,与电阻成反比。
I = U / R2. 基尔霍夫定律:- 等引电位定律:在闭合电路中,通过同一段电路的电流的代数和等于零。
- 电压分配定律:在并联电路中,相同电压的电池,其电压在各个支路中的和等于整个并联电路的电压。
3. 叠加定律:在线性电路中,总电流或总电压等于各个单独电源作用下的单个电流或电压之和。
四、交流电路知识点1. 交流电压的性质- 交流电压的大小用有效值表示,有效值等于交流电压的峰值除以根号2。
- 交流电压的频率用赫兹(Hz)表示。
- 交流电压的相位表示在正弦波中的位置。
2. 交流电路的参数- 电阻:在交流电路中,电阻等于直流电路中的电阻。
- 电感:在交流电路中,电感会阻碍交流电流的通过。
- 电容:在交流电路中,电容会储存交流电荷。
3. 交流电路中的功率- 有功功率:在交流电路中产生功率的称为有功功率。
- 无功功率:在交流电路中不产生功率的称为无功功率。
五、复杂电路分析1. 网孔分析法:把复杂电路用节点和支路组成的网孔进行简化求解。
2. 泰淦定理:对一部分电路进行等效处理,使得分析更容易。
3. 订放定理:对一部分电路进行等效处理,使得分析更容易。
物理高考知识点电路总结电路是物理学中的一个重要概念,也是高中物理考试中的一个重点内容。
它涉及到电流、电压和电阻等基本概念,对于理解电路的运行原理以及解题至关重要。
本文将对电路相关的知识点进行总结,帮助考生更好地掌握和应用。
一、电流和电路基础知识1. 电流的定义与特点电流表示单位时间内通过导体横截面的电量,通常用I表示。
电流的方向从正极(高电位)到负极(低电位),即与电子的运动方向相反。
根据欧姆定律,电流与电压成正比,与电阻成反比。
2. 电路元件电路中常见的元件有电源、导线、电阻、电容和电感等。
电路元件的连接方式包括串联和并联。
串联电路中,电流相同,电压按元件电阻大小分配;并联电路中,电压相同,电流按元件导纳大小分配。
3. 电阻和电阻定律电阻用R表示,是材料对电流流动的阻碍程度。
根据欧姆定律,电阻与电流和电压成正比,其关系式为U = I × R。
电阻的计算公式也可以写为R = ρ × (L/A),其中ρ为电阻率,L为导体长度,A为导体横截面积。
二、串联电路和并联电路1. 串联电路串联电路是将电路元件依次连接,形成一个回路。
串联电路中,电流相同,电压按元件电阻分配。
根据串联电路中的电压分配定律,电压与元件电阻成正比。
应用串联电路的原理,可以实现分压电路、电压放大电路等功能。
2. 并联电路并联电路是将电路元件并排连接,形成一个回路。
并联电路中,电压相同,电流按元件导纳分配。
根据并联电路中的电流分配定律,电流与元件导纳成正比。
应用并联电路的原理,可以实现分流电路、电流放大电路等功能。
三、电容和电感1. 电容电容用C表示,是指两个导体之间储存电荷的能力。
电容器的单位是法拉(F)。
根据电容的定义,电容C = Q/V,表示电容器所储存的电荷量与电容器两端的电压之比。
电容器的充放电过程中,可以绘制出电容特性曲线,帮助理解电容的运行原理。
2. 电感电感用L表示,是指电流变化时导线或线圈所产生的自感应电动势。
电学热学知识点总结高中电学和热学是高中物理课程中重要的两个模块,涉及到电流、电压、电阻、电路、热力学、热传递等内容,是物理学中的基础知识,也是应用广泛的领域。
下面我们将对电学和热学的知识点进行总结。
一、电学知识点总结1. 电流和电路电流是电荷在单位时间内通过导体横截面的数量,单位是安培(A)。
电路包括串联电路和并联电路。
串联电路中,电流只有一条路线,电流强度相同;并联电路中,电流有多条路线,电流强度分开。
串联电路等效电阻之和等于总电阻,而并联电路总电阻的倒数等于各个分支电阻的倒数之和。
2. 电压和电功率电压是单位电荷的能量,单位是伏特(V)。
电压也可以理解为两点之间的电位差。
电压和电流之间的关系由欧姆定律确定,即电流等于电压除以电阻。
电功率是单位时间内的电能转换速率,单位是瓦特(W)。
电功率与电压和电流之间的关系由电功率公式确定,即电功率等于电压乘以电流。
3. 电阻和电阻率电阻是导体对电流通过的阻碍作用,单位是欧姆(Ω)。
电阻是根据导体材料的特性和几何结构来确定的。
电阻率是材料的固有特性,单位是欧姆·米(Ω·m)。
电阻与电阻率之间的关系由电阻公式确定,即电阻等于电阻率乘以长度除以截面积。
4. 电容和电感电容是导体之间储存电荷的能力,单位是法拉(F)。
电容与导体之间的电势差和导体之间的电荷量成正比。
电感是导体对变化电流的阻碍作用,单位是亨利(H)。
电感与导体的自感系数和导体之间的几何结构有关。
5. 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,交流电路中,电流的方向是变化的。
交流电路中,频率和周期是两个重要的参数,频率是单位时间内交流电信号的变化次数,周期是交流电信号完成一个周期所用的时间。
二、热学知识点总结1. 热力学基本概念热力学研究热现象的物理规律,热量是热现象的物理量,单位是焦耳(J)。
热容是物质单位温度升高时吸收的热量,单位是焦尔每开尔文(J/K)。
比热是单位质量物质的单位温度升高所吸收的热量,单位是焦尔每克每摄氏度(J/g·°C)。
高一电路基础知识点总结电路是物理学和工程学中的一个重要概念,它指的是载流子在导体中运动所形成的路径。
在高一电路基础课程中,我们学习了一些重要的电路知识点,本文将对这些知识点进行总结,并介绍它们在实际应用中的作用。
一、电流与电流强度电流是电荷的流动,用符号I表示,单位是安培(A)。
电流强度是电流通过导体或电路元件的数量,它描述了单位时间内通过导体横截面的电荷量。
电流强度的大小与电荷量及时间有关,可以用公式I=Q/t表示,其中Q为电荷量,t为时间。
二、电阻与电阻率电阻是电流通过导体时所遇到的阻碍,用符号R表示,单位是欧姆(Ω)。
电阻大小与导体材料、导体长度、导体横截面积有关。
电阻率是衡量导体材料阻止电流流动的特性,用符号ρ表示,单位是欧姆·米(Ω·m)。
三、欧姆定律欧姆定律是电路基础中的重要定律,它描述了导体两端的电压与电流之间的关系。
欧姆定律的数学表达式为U=IR,其中U为电压,I为电流强度,R为电阻。
根据欧姆定律,当电阻不变时,电压与电流成正比;当电压不变时,电流与电阻成反比。
四、串联电路与并联电路串联电路是指多个电路元件依次连接在一条路径上,电流强度在串联电路中保持恒定。
在串联电路中,电压分配按照各个电路元件的电阻来决定。
并联电路是指多个电路元件同时连接到相同的电压源上,电压在并联电路中保持恒定。
在并联电路中,电流分配按照各个电路元件的电阻来决定。
五、电功率与瓦特定律电功率是指单位时间内电能的转化速率,用符号P表示,单位是瓦特(W)。
电功率可以用公式P=UI表示,其中U为电压,I为电流强度。
瓦特定律是描述电功率、电流和电压之间关系的定律,其表达式为P=I²R,其中P为电功率,I为电流强度,R为电阻。
六、电路中的仪器在电路实验和应用中,常常需要使用一些仪器来测量电压、电流和电阻等参数。
其中,电压表被用来测量电路中的电压,安培表用来测量电流强度,欧姆表用来测量电阻大小。
【高中物理】《电流和电路》复习要点一、知基点:电荷1.自然界中只有两种电荷:当丝与玻璃棒摩擦时,玻璃棒失去电子并带正电荷,而丝的电子带负电荷;当毛皮与橡胶棒摩擦时,毛皮会失去带正电荷的电子,而橡胶棒会得到带负电荷的等量电子。
2.同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。
带电体可以吸引轻小物体,一物体靠近另一物体时互相吸引,则这两物体可能都带电,且为异种电荷(因为异种电荷互相吸引),还有可能一物体带电,而另一物体不带电是轻小物体(因为带电体可以吸引轻小物体)。
物体由于带电互相排斥时,一定带同种电荷(因为同种电荷互相排斥)。
3.电荷量称为电量,符号为Q,电量单位为“库仑”,符号为“C”。
二、破难点:电流方向1.电荷的定向运动形成电流。
2.把正电荷定向移动的方向规定为电流方向。
金属导电时发生移动的电荷是自由电子,它移动的方向跟电流方向相反,导体导电靠自由电荷,酸、碱、盐的水溶液导电靠正负离子。
3.电源上有两极:正极和负极。
在闭合电路中,电流的方向从电源外的正极流向负极,从负极流向电源内的正极。
三、明重点:电路1.组成:电路:由电源、开关和电器导线组成的电流通路;电源:提供电能的设备;用户:消耗电能的设备;开关:控制电流的通断;导线:连接电路元件以形成电流的路径。
2.电路图是用统一规定的符号来代表各种元件画出的电路连接的图。
(1)通过比较实际电路或实际电路绘制电路图。
通过比较电路图,连接电路或实际电路图的基本要求是“一对一对应”,即每个元件相对于电源正负极的位置顺序保持不变。
(2)画电路图还要求:a.元件要用统一规定的符号;b.尽可能画成长方形,做到横平竖直;c.用电器、开关、电源等电路元件不要画在拐角处;d.连线要到位,中间不能断点。
3.两个电路:(1)串联电路:元件逐个顺次连接起来,电路不交叉,电流路径只有一条,通过一个元件的电流同时也通过另一个元件,各用电器相互影响,一个用电器断开不能工作,其他的用电器也不能工作。
物理知识点总结电路与电流电路与电流是物理学中的重要知识点之一,涉及到电的运动和传导。
本文将对电路与电流的基本概念、规律和应用进行总结。
一、电路基本概念1.1 电路定义电路是由电源、导线和电器元件组成的闭合路径,用于电流的传导和电能的转换。
1.2 电路元件电路中常见的元件包括电源、导线、开关、电阻、电容、电感等。
1.3 电路符号为了方便表示电路元件和连接关系,电路中常用特定的符号表示各种元件,如电源用符号“V”表示,电阻用符号“R”表示等。
二、电流的定义与特性2.1 电流的定义电流指单位时间内流经导体横截面的电荷量,用符号“I”表示,单位是安培(A)。
2.2 电流的特性(1)电流的大小与通过导体的电荷量成正比,与单位时间成反比。
(2)电流的方向由正电荷流动的方向决定,约定正电荷流动的方向为电流的正方向。
(3)在闭合电路中,电流沿着闭合回路的路径流动,形成电流环路。
三、欧姆定律与电阻3.1 欧姆定律的表述欧姆定律是描述电流、电压和电阻之间关系的基本规律,它的数学表述为U=IR,其中U表示电压,I表示电流,R表示电阻。
3.2 电阻的特性(1)电阻决定了电流在电路中的流动情况,是电路中的阻碍因素。
(2)电阻与电流成正比,与电压成反比。
(3)电阻的大小由材料的导电性能和几何形状决定。
四、串联与并联电路4.1 串联电路串联电路是指多个电器元件依次连接在一条回路上,电流只有一条路径可以流动。
4.2 并联电路并联电路是指多个电器元件同时连接在电路中,电流在各个元件之间分流。
4.3 串并联混合电路实际电路常常是串联与并联的复合结构,根据实际情况选择合适的电路连接方式。
五、电流与功率5.1 电流与电功率的关系电流在电路中流动时会产生功率,功率定义为单位时间内完成的功,用符号“P”表示。
5.2 有功功率与无功功率有功功率是指电路中有用的功率,用于做功的部分;无功功率是指电路中耗散的功率,无效能的部分。
5.3 电功率的计算公式电功率的计算公式为P=UI,其中U表示电压,I表示电流。
电流与电路知识点总结一、电流1、电流的形成电流是电荷的定向移动形成的。
要形成电流,首先要有能自由移动的电荷,比如金属中的自由电子、电解液中的正负离子等。
其次,这些电荷需要在电场力的作用下定向移动。
2、电流的方向物理学中规定,正电荷定向移动的方向为电流的方向。
在金属导体中,电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
在电源外部,电流从电源的正极经过用电器流向负极;在电源内部,电流从电源的负极流向正极。
3、电流的大小电流的大小用电流强度来表示,简称电流。
电流的定义式为:I =Q/t,其中 I 表示电流,Q 表示通过导体横截面的电荷量,t 表示通过这些电荷量所用的时间。
电流的单位是安培(A),常用的还有毫安(mA)和微安(μA),1A = 1000mA,1mA =1000μA。
4、电流表电流表是测量电流的仪器。
在使用电流表时,需要注意以下几点:(1)电流表要串联在电路中。
(2)电流要从电流表的正接线柱流入,从负接线柱流出。
(3)被测电流不能超过电流表的量程。
在无法估计被测电流大小的情况下,应先选用大量程进行试触。
(4)绝对不允许不经过用电器而把电流表直接连到电源的两极上,否则会烧坏电流表和电源。
二、电路1、电路的组成一个完整的电路通常由电源、用电器、开关和导线四部分组成。
(1)电源:提供电能的装置,如电池、发电机等。
(2)用电器:消耗电能的装置,如灯泡、电动机、电阻等。
(3)开关:控制电路的通断。
(4)导线:连接电路中的各个元件,输送电能。
2、电路的三种状态(1)通路:处处连通的电路,电路中有电流通过。
(2)断路:某处断开的电路,电路中没有电流通过。
(3)短路:分为电源短路和用电器短路。
电源短路是指不经过用电器,直接用导线将电源的正负极连接起来,会烧坏电源,是绝对不允许的。
用电器短路是指电流不经过某个用电器,而从导线直接流过,该用电器不工作,但一般不会损坏电源。
3、电路图用符号表示电路连接的图叫做电路图。
高考必备物理电流和电路知识点大全篇一一、电流1、形成:电荷的定向移动形成电流2、方向的规定:把正电荷移动的方向规定为电流的方向。
3、获得持续电流的条件:电路中有电源电路为通路4、电流的三种效应。
(1) 、电流的热效应。
(2)、电流的磁效应。
(3)、电流的化学效应。
5、单位:(1)、国际单位:A (2)、常用单位:mA 、μA(3)、换算关系:1A=1000mA 1mA=1000μA6、测量:(1)、仪器:电流表,(2)、方法:①电流表要串联在电路中;②电流要从电流表的正接线柱流入,负接线柱流出,否则指针反偏。
③被测电流不要超过电流表的测量值。
④绝对不允许不经用电器直接把电流表连到电源两极上,原因电流表相当于一根导线。
三、导体和绝缘体:1、导体:定义:容易导电的物体。
常见材料:金属、石墨、人体、大地、酸碱盐溶液导电原因:导体中有大量的可自由移动的电荷2、绝缘体:定义:不容易导电的物体。
常见材料:橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油等。
不易导电的原因:几乎没有自由移动的电荷。
3、导体和绝缘体之间并没有绝对的界限,在一定条件下可相互转化。
一定条件下,绝缘体也可变为导体。
四、电路1、组成:①电源②用电器③开关④导线2、三种电路:①通路:接通的电路。
②开路:断开的电路。
③短路:电源两端或用电器两端直接用导线连接起来。
3、电路图:用规定的符号表示电路连接的图叫做电路图。
4、连接方式:串联并联定义把元件逐个顺次连接起来的电路把元件并列的连接起来的电路特征电路中只有一条电流路径,一处段开所有用电器都停止工作。
电路中的电流路径至少有两条,各支路中的元件独立工作,互不影响。
开关作用控制整个电路干路中的开关控制整个电路。
支路中的开关控制该支路。
电路图实例装饰小彩灯、开关和用电器家庭中各用电器、各路灯篇二电流和电路一、摩擦起电摩擦过的物体具有吸引轻小物体的现象叫摩擦起电;二、两种电荷用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫正电荷;用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫负电荷;三、电荷间的相互作用同中电荷相互排斥,异种电荷相互吸引;四、验电器1、用途:用来检验物体是否带电;2、原理:利用同种电荷相互排斥;五、电荷量(电荷)电荷的多少叫电荷量,简称电荷;单位是库仑,简称库,符号为C;六、元电荷1、原子是由位于中心的带正电的原子核和核外带负电的电子组成;2、最小的电荷叫元电荷(一个电子所带电荷)用e表示;e=1.6×10-19;3、在通常情况下,原子核所带正电荷与核外电子总共所带负电荷在数量上相等,电性相反,整个原子呈中性;七、摩擦起电的实质电荷的转移。
高中物理电流和电路知识点
第1章电路元件与电路定律
本章重点
1.电压、电流和功率等物理量的意义;电压和电流的参考方向。
2.基本电路元件。
3.基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)。
学习指导
电路原理所讨论的电路是将实际电路元件进行模型化处理后的电路模型。
电路模型由为数不多的理想电路元件构成,通常用电压、电流关系描述电路元件,称为元件特性。
描述元件之间连接关系的是基尔霍夫电压定律和电流定律。
元件特性和基尔霍夫两个定律构成了电路分析的基础。
电路分析就是在电路结构、元件特性已知的条件下,分析电路中的物理现象、电路的状态和性能,定量计算电路中响应与激励之间的关系等。
一、电路的基本概念和基本电路元件
1.实际电路
实际电路是电流可在其中流通的由导体连接的电器件的组合。
组成实际电路的器件种类繁多。
2.电路模型
电路模型与实际电路有区别,它由为数不多的理想电路元件组成,可以反映实际电路的电磁性质。
理想电路元件包括电阻、电感、电容、电压源、电流源、受控源、耦合电感和理想变压器等。
电路理论中的电路一般是指电路模型。
3.基本物理量
电压、电流是电路分析的基本物理量。
对于储能元件电感和电容,有时也用磁链和电荷来描述。
功率和能量也是电路中的重要物理量。
为了用数学表达式来描述电路元件特性、电路方程,首先要指定电压、电流的参考方向。
对一个二端元件或支路,电压、电流的参考方向有两种选择,即关联参考方向和非关联参考方向,如图1-1所示。
4.基本的无源元件
最基本的理想电路元件是线性时不变二端电阻、电感和电容,这些电路元件符号及电压、电流参考方向如图1-2所示。
(a)(b)
图1-1
(a)u, i为关联参考方向;(b)u, i为非关联参考方向
(a)(b)(c)
图1-2
(a)电阻元件;(b)电感元件;(c)电容元件
图1-2中,各元件的电压、电流为关联参考方向。
在此参考方向下,电压与电流关系(时域)、功率和能量表示如下。
(1)电阻元件
电压、电流特性为
或
吸收的功率为
从- 到t时刻消耗的能量为
(2)电感元件
电压、电流特性为
或
吸收的功率为
储存的磁场能量为
(3)电容元件
电压、电流特性为
或
吸收的功率为
储存的电场能量为
5.独立电源元件
独立电源有理想电压源和理想电流源,它们是电路中的激励,其电路符号如图1-3所示。
(a)(b)
图1-3
(a)理想电压源;(b)理想电流源
理想电压源的电压、电流特性:u s为给定函数,i由外电路决定。
对于直流电压源,u s为恒定值。
理想电流源的电压、电流特性:i s为给定函数,u由外电路决定。
对于直流电流源,i s为恒定值。
6.基本的受控源元件
基本的受控源元件按控制量和受控制量的不同可分为四种,即电压控制的电压源(VCVS)、电流控制的电压源(CCVS)、电压控制的电流源(VCCS)和电流控制的电流源(CCCS)。
它们的电路符号分别如图1-4(a)、(b)、(c)和(d)所示。
它们的电压、电流关系为
VCVS:,,由外电路决定
CCVS:,,由外电路决定
VCCS:,,由外电路决定
(a)(b)
(c)(d)
图1-4
后续章节还会引入其他理想电路元件。
例1-1电路如图1-5(a)所示。
其中电压源u s(t)如图1-5(b)所示。
已知电感L=20mH,且i L(0)=0。
试求:(1)电感中的电流i L(t),并画出其波形;(2)t=1s时电感中的储能。
图1-5 (a)图1-5 (b)解(1)电压源u s(t)的表达式为
根据图1-5(a)及元件特性,有
计算得
电感电流的波形如图1-5(c)所示。
(2)t=1s时电感中的储能为
思考:若电感串联一电阻R,其他条件不变,
电感电流的变化会有何不同?
例1-2图1-6(a)所示电路中,已知电阻R=2 ,
电容C=0.5F,电压源电压的波形如题图1-6(b)所
示。
试分别画出电流,i C和i R的波形。
图1-5 (c)
图1-6 (a)图1-6 (b)解电压源u s(t)表达式为
根据电阻的元件特性有
根据电容的元件特性有
总电流为
,i C和i R的波形如图1-6(c)所示。
图1-6 (c)
二、基尔霍夫定律
基尔霍夫两个定律是描述集总参数电路拓扑关系的基本定律。
基尔霍夫电流定律(KCL):在任何集总参数电路中,在任一时刻,流出(或流入)任一节点(或闭合面)的各支路电流的代数和为零,即
可取流出节点的电流为正,流入节点的电流为负;或反之。
基尔霍夫电压定律(KVL):在任何集总参数电路中,在任一时刻,沿任一闭合路径,各支路电压的代数和为零,即
可取与闭合路径绕行方向一致的电压为正,与闭合路径绕行方向相反的电压为负;或反之。
例1-3 试写出图1-7所示复合支路电压u与电流i之间的关系。
(a)(b)
图1-7
解复合支路的电压、电流关系可根据元件特性及KCL、KVL写出。
对图1-7(a)有
对图1-7(b)有
例1-4电路如图1-8(a)所示。
求电流,,和电压,。
解选择三个回路的参考方向如图1-8(b)所示。
电流I1可由理想电流源特性得到,即
电流I2可对回路3列写KVL方程得
解得
(a)(b)
图1-8
电流I3可通过作一穿过I3所在支路的闭合面得到。
因该闭合面只有这一个支路穿过,根据KCL 有
电压U1可对回路1应用KVL得
电压U2可对回路2应用KVL得
讨论:电流也可对节点a或b应用KCL得到。
电压也可通过其他的回路得到。
但一般不选含电流源支路的回路,除非电流源两端的电压已经求出。
例1-5电路如图1-9(a)所示。
求:(1)电流I1,I2和电压U;(2)求各支路吸收或发出的功率;(3)验证电路的功率平衡关系。
(a)(b)
图1-9
解此题可根据KCL、KVL及元件特性,用简单的递推方法而得到所求结果。
各电阻支路的电流参考方向标于图1-9(b)中。
(1)因为电压源中的电流由外电路决定,所以为求I1和I2,可先求I3,I4和I5。
5 电阻支路电压为电压源电压5V,由欧姆定律有
同理有
,
对节点a应用KCL,得
所以
对节点b应用KCL,得
所以
电流源两端的电压同样由外电路决定。
可选图1-9(b)中虚线所示回路,得
当然,求电压U可有多条路径可供选择。
(2)各元件吸收或发出的功率如下:
5V电压源发出的功率
6V电压源发出的功率
4A电流源发出的功率
5Ω电阻消耗的功率
4Ω电阻消耗的功率
1Ω电阻消耗的功率
2Ω电阻消耗的功率
(3)电压源、电流源发出的功率为
电阻消耗的功率为
可见,电源发出功率的代数和等于电阻消耗功率的代数和。
例1-6已知图1-10(a)所示电路中电压U=3V。
求电阻R1的值。
解根据欧姆定律,要求R1的值,需要知道R1两端的电压和其中流过的电流。
经分析,可对图示电路反复应用欧姆定律及KCL、KVL,从而得到所需结果。
求解过程如下。
根据求解需要,各电压、电流参考方向如图1-10(b)所示。
(a)(b)
图1-10
由已知条件及欧姆定律得
由KVL得
由欧姆定律得
由KCL得
以下的过程反复应用欧姆定律及KCL、KVL,递推得到。
整理丨尼克
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