第1章 电路模型和基尔霍夫定律

第一章 电路模型和基尔霍夫定律 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 电路与电路模型 电路变量 基尔霍夫定律 电阻电路的元件 简单电阻电路分析 例题返回目录

1.1 电路和电路模型 一. 工程实际电路 组成：电源、信号源中间环节 负载

作用：能量传输和能量转换；信号处理 激励：电源 响应： 电路中产生的电流和电压

二 电路模型实际电路是由一定的电工电子器件按照一定 的方式相互联接起来，构成电流通路，并具有一 定功能的整体。 电路模型是实际电路的理想化和模型化，抓 住其主要的物理特征，并用一定的数学方程来描 述。 理想化：保留所发生的电磁过程的主要方面 模型化：用一种抽象的电路元件来表征所发生的某一电磁过程

电路理论中所说的电路是指由各种理想电路 元件按一定方式连接组成的总体。

实际器件 电阻器 电容器 电感器 互感器

理想元件 符号 图形 电阻元件 R 电容元件 C 电感元件 L 互感元件 M * *

反映特性消耗电能 贮存电场能 贮存磁能 贮存磁能

例：手电筒电路实际元件 灯泡 电池 联接导线 主要电磁过程 电能→热能、光能 化学能→电能 引导电流通过 理想电路元件 电阻 电源 理想导线(电阻为零)

(a) 实际电路

(b) 电原理图

(c) 电路模型

(d) 拓扑结构图

实际器件与理想元件的区别：实际器件——有大小、尺寸，代表多种电磁现象； 理想元件——是一种假想元件，没有大小和尺寸，表现在 空间上为一个点，仅代表一种电磁现象。

电路模型在一定条件下建立条件变化→模型修正例：灯泡通过高频电流时

集总参数电路：电器器件的几何尺寸远远小 于其上通过的电压、电流的波长时，其元件特性 表现在一个点上。 分布参数电路 ：电器器件的几何尺寸与其上 通过的电压、电流的波长属同一数量级。 线性电路：电路中所有元件都是线性元件 (元件参数与其电流和电压无关为线性元件)。 非线性电路：电路中含有非线性元件。

1.2 电路变量

电路变量：描述电路工作状态或元件工作特性的物理量。

1.2.1 电流 1.2.2 电压和功率

1.2.1 电流一、电流及其参考方向电荷在导体中的定向移动形成电流。 电流强度：单位时间里通过导体横截面的电荷量， 简称电流i(t)。 大小为：

dq( t ) i(t ) dt

单位：安培(A),1安 = 1库 / 秒 方向：正电荷移动的方向为电流方向 直流电流——大小、方向恒定，用大写字母 I 表示 。

电流的参考方向(正方向)--预先任意假定的电 流方向，但一经设定便不再改变。 参考方向的两种表示方法： 1 在图上标箭头 2 用双下标表示 iab

ia b

在参考方向

下，若计算值为正，表明电流真实 方向与参考方向一致； 若计算值为负，表明电流真实方向与参考方向 相反。

例1

在图示参考方向下，已知

求：(1) (0) ,i (0.5) 的真实方向； i (2)若参考方向与图中相反， 则其表达式？ (0),i (0.5) 的真实方向 i 有无变化？ai

b

解：(1) i (0) 4 cos( / 4) 2 2 0 表明真实方向与参考方向一致，从 a→b i (0.5) 4 cos(5 / 4) 2 2 0 表明真实方向与参考方向相反， 从 b→a (2) 参考方向改变，代数表达式也 改变, 但真实方向不变。

1.2.2 电 压 1 电压：即两点间的电位差。ab间的 电压，数值上为单位正电荷从a到b移 动时所获得或失去的能量。 dw 大小：u dq

方向：电压降落的方向为电压方向； 高电位端标“+”,低电位端标“-”。 单位：伏特(V),1伏=1焦/库

2 直流电压——大小、方向恒定，用 大写字母 U 表示。3 参考方向：也称参考极性 两种表示方法： a.在图上标正负号； b.用双下标表示 u ab + u a b

在参考方向(极性)下，若计算值 为正，表明电压真实方向与参考方向一 致；若计算值为负，表明电压真实方向 与参考方向相反。 注意：计算前，一定要标明电压极性；

参考方向可任意选定，但一旦选定， 便不再改变。