目录
- 电路和电路模型
- 电路的基本物理量
- 基尔霍夫定律
- 电阻元件
- 独立电压源和独立电流源
- 两种约束和电路方程
- 支路电流法和支路电压法
电路和电路模型
- 电路的作用:实现电能的传输和转换;实现电信号的传输、处理和存储。
- 实际电路定义:由电阻、电容器、线圈、变压器、晶体管、计算放大器、传输器、电池、发电机、信号发生器等电气设备连接的电路称为实际电路。
- 实际电路的分类: 根据几何尺寸(d)与工作信号波长(入)的关系可分为两类:d<<电路称为集中参数电路(其特点是电路中任何两个端点的电压和电流完全确定,与设备的几何尺寸和空间位置无关);不满意d<<进入的电路称为分布参数电路其特点是电路中任何两个端点的电压和电流完全确定,与设备的几何尺寸和空间位置无关)。
1.四种电路中常用的图形:(1).实际电路(2).电路原理图(3).电路模型(4).拓扑结构
2.部分电路元件的图形符号
电路的基本物理量
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定义:单位时间内导体横截面积的电荷(q或Q它的SI单位为库伦(c))定义为电流(SI单位是安培A),带电粒子的定向移动形成电流 。
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数学表达式:i=dq/dt;
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电流分类:
恒定电流:量值和方向不随时间变化的电流,简称直流(dc或DC)。 时变电流:量值和方向随时间变化的电流。 当量值和方向发生周期变化,平均值为零时变电流称为交流(ac或AC)。
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计算:为了计算和分析需要,人们任意规定电流的实际方向作为参考方向(时间变化电流很难随时间变化)。
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定义:单位正电荷有a点移动到b点获得或失去的能量,称为ab两点之间的电压。
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数学表达式:u=dw/dq
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分类:
恒定电压(直流电压):量值和方向不随时间变化U。 时变电压:量值和方向随时间变化(u(t)).
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计算:在电路中选择参考点,a指向参考点的电压称为a点的电位(Va或va),元件之间的电压与集中参数电路中的路径无关,点位置有关。 类似电流的原因:所以有规定的方向。uab<a点电位小于零uab>a点电位大于零。
- 定义:单位时间内的工作。物理量表示工作速度。
- 数学关系:p=dw/dt=dw/dt * dq/dt=ui。
- 计算:p代数表吸收和发出p(t)<0表示释放能量,p(t)>0表示能量的吸收。
- 支路:二端元件(例如:电阻)视为支路。
- 节点:电路元件的连接点。
- 回路:由支路组成的闭合路径。
- 内部无支路的电路。
基尔霍夫定律
- 定义:对于任意集总参数电路流出该结点的电流等于流入该结点的电流。(规定流出结点电流为正,流出该结点电流为负数)(正负不是表示大小,正负表示他是流出还是流入)
- 数学表达式:∑I入=∑I出
- 推广:封闭面的电流代数等于零。
- 定义:任何总参数电路、任何时间、所有分支电压的代数等于零。
- 数学表达式:∑u=0.
- 推广:沿任何闭合点序列的电压代数为零(不一定是支路电压)。
电阻元件
- 定义电阻元件在任何时间的电压u与电流i之间的关系u,i确定平面上过原点的曲线。
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电阻分类:电阻分类可根据特征曲线进行:
线性电阻:特征曲线为直线。 非线性电阻:特征曲线不是直线。 时变电阻:特征曲线是随时间变化的电阻。 不变电阻:不随时间变化。 前两个和后两个可以两两组合,但无论如何组合,线都必须通过原点。
独立电压源和独立电流源
- 定义: 无论二端元件的电流是什么,如果其电压保持固定值或根据给定的时间函数变化,则该二端元件称为独立电压源。(电压保持常量的电压源称为恒定电压源或直流电压源,随时间变化称为时间变化电压源)
- 定义:如果二端元件的电压是一个常量或根据时间变化的函数,则为独立电流源。
- 随着电源电流(或电压)的增加,实际电路电压往往会下降。
两种约束和电路方程
- 拓扑约束 包括KCL 和KVL与元件连接方式和元件特性无关。
- 元件约束 只与元件的VCR(表示电压、电流、阻抗关系)与元件连接方式无关,称为元件约束。
- 电路基本分析方法:根据电路模型建立相应的电路方程,用方程解决所需值。
支路电流法和支路电压法
- 在结点列(n-1)基尔霍夫电流定理。
- 得到(n-1)定理基尔霍夫电压,然后求解。