电路基本元件介绍

1、电路基本元件介绍第1页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五1.3 电阻元件一、电磁特性对电流呈现阻碍作用，消耗电能。二、线性电阻元件 定义 电压和电流有确定的对应关系，可以用u-i平面上的一条关系曲线（即伏安曲线）表示，且伏安关系是一条通过原点的直线的元件。 第2页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五 电路符号：ui+R 电压电流关系（VCR）：电压与电流成正比。此即欧姆定律。u、i 取关联参考方向u、i 取非关联参考方向第3页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五伏安特性：通过原点的一条直线。说明：ui 如果电阻的伏安关系不是一条直线，则称

2、为非线性电阻，半导体二极管就是一个非线性电阻器件，当电压、电流为关联方向时，其关系可用下式表示第4页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五 开路和短路： 当一个二端元件（或电路）的端电压不论为何值时，流过它的电流恒为零值，就把它称为开路。开路的伏安特性在u-i平面上与电压轴重合，它相当于R= 或G = 0。 第5页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五 当流过一个二端元件（或电路）的电流不论为何值时，它的端电压恒为零值，就把它称为短路。短路的伏安特性在u-i平面上与电流轴重合，它相当于R= 0或G = 。 第6页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星

3、期五 功率：电阻的功率恒为正值，说明电阻是耗能元件。 能量：第7页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五1.4 电感元件一、电磁特性 当电流通过线圈时，将产生磁通，是一种储存磁场能量的部件。二、线性电感元件 如果在任何时刻，通过电感元件的电流i与其磁链成正比，-i 特性是过原点的直线，这样的元件称为线性电感元件。第8页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五 电路符号：+u (t)iL 电压电流关系（VCR）：u、i 取关联参考方向u、i 取非关联参考方向第9页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五VCR表明：1、电感元件的电压、电流是微分关系，即

4、感应电压与该时刻电流的变化率成正比。 2、倘若电流不变化，即在直流电路中，则电压u = 0，电感相当于短路。 3、实际电路中电感的电压 u为有限值，则电感电流 i 不能跃变，必定是时间的连续函数。第10页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五VCR的另一种形式：表明：1、电感是一种记忆元件；2、电感电流具有连续性。第11页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五 储能：表明： 某时刻电感的储能取决于该时刻电感的电流值，与电感的电压值无关。反映了电感的储能不能发生跃变。第12页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五1.5 电容元件一、电磁特性 在外电

5、源作用下，两极板上分别带上等量异号电荷，撤去电源，板上电荷仍可长久地集聚下去，能够储存电场能量。二、线性电容元件 任何时刻，电容元件极板上的电荷q与电压 u 成正比，q - u 特性是过原点的直线。这种电容元件称为线性电容。第13页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五 电路符号： 电压电流关系（VCR）：u、i 取关联参考方向u、i 取非关联参考方向Cu第14页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五VCR表明：1、电容元件上电压与电流也是微分关系，电流与该时刻电压的变化率成正比。 2、如果电压不变化，即加上直流电压，则i = 0，电容相当于开路。 3、实际电路

6、中通过电容的电流 i 为有限值，则电容电压u必定是时间的连续函数。第15页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五VCR的另一种形式：表明：1、电容是一种记忆元件；2、电容电压具有连续性。第16页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五 储能：表明： 某时刻电容的储能取决于该时刻电容的电压值，与电容的电流值无关。反映了电容的储能不能发生跃变。第17页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五【例2-1】C0.5Fi 电路如下图所示，求电流i、功率P (t)和储能W (t)。第18页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五解：uS (t)的函

7、数表示式为:21t /s20uS/V第19页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五解得电流为：21t /s1i /A-1第20页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五21t /s20p/W-2第21页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五21t /s10WC /J第22页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五若已知电流求电容电压，有21t /s1i /A-1第23页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五1.6 电源一、电压源1、理想电压源 电路符号i+ 实际电压源的理性化模型。它忽略了实际电压源的内阻。第24页，共

8、43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五 电压、电流关系（VCR）：1、端电压为恒定值（直流电压源）或固定的时间函数（交流电压源），与所接外电路无关； 2、通过电压源的电流则随外电路的不同而变化。 伏安特性曲线：伏安特性是一条平行于电流轴的直线。ui第25页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五 功率：1、电压、电流为关联参考方向+_iu+_ 电场力做功 ， 电源吸收功率。充当负载。第26页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五1、电压、电流为非关联参考方向+_iu+_ 电流（正电荷 ）由低电位向高电位移动，外力克服电场力作功，电源发出功率。起电源作用

9、。第27页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五2、实际电压源 电路模型：一个理想电压源US和内阻Ri相串联的电路结构。i+_u+_第28页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五 电压、电流关系（VCR）： 伏安特性曲线：usuiO 电源的内阻越小其输出电压越稳定。 第29页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五二、电流源1、理想电流源 实际电压源的理性化模型。它忽略了实际电压源的内阻。 电路符号：+第30页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五 电压、电流关系（VCR）：1、端电流为恒定值（直流电压源）或固定的时间函数（交流电压

10、源），与所接外电路无关； 2、电流源两端的电压则随外电路的不同而变化。 伏安特性曲线：伏安特性是一条平行于电压轴的直线。ui第31页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五 功率：1、电压、电流为关联参考方向 电场力做功 ， 电源吸收功率。充当负载。u+第32页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五1、电压、电流为非关联参考方向电流源发出功率，起电源作用u+_第33页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五2、实际电流源 电路模型：一个理想电流源IS和内阻Ri相并联的电路结构。u+_i第34页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五 电

11、压、电流关系（VCR）： 伏安特性曲线： 电源的内阻越小其输出电流越稳定。 uiO第35页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五1.7 受控源 定义： 输出电压或电流受电路其他部分电压或电流的控制， 这种元件称为“受控源”，受控源又称为非独立源，也是有源器件。 分类： 根据控制量是电压还是电流，受控的是电压源还是电流源，理想受控源有四种基本形式。它们是：电压控制电压源（VCVS），电压控制电流源（VCCS），电流控制电压源（CCVS），电流控制电流源（CCCS）。 第36页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五 电路符号：VCVSVCCSCCVSCCCS第37页

12、，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五说明： 1、受控端（输出端）的电压或电流有控制端（输入端）的电压或电流的比值称转移函数（或称控制系数），分别用、g、 、表示。其中： （1）=U2/U1， 称为转移电压比； （2）g = I2/U1，称为转移电导； （3） = U2/I1，称为转移电阻； （4） = I2/I1，称为转移电流比。第38页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五 2、g、为常数时，被控制量与控制量成正比，这种受控源称为线性受控源。 3、以上四种受控源均指的是理想受控源。所谓“理想”，其含义有二，一是指受控电压源的输出电阻为零，受控电流源的输出电阻

13、为无穷大；二是指电流控制的受控源，其输入电阻为零，呈短路状态，电压控制的受控源，其输入电阻为无穷大，呈开路状态。 第39页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五 1、在同一线性电路中可以同时含有独立电源和受控源。但由于受控源与独立电源的特性完全不同，因此它们在电路中所起的作用也完全不同。独立电源是电路的输入或激励，它为电路提供按给定时间函数变化的电压和电流，从而在电路中产生电压和电流。受控源则描述电路中两条支路电压和电流间的一种约束关系，它的存在可以改变电路中的电压和电流，使电路特性发生变化。假如电路中不含独立电源，不能为控制支路提供电压或电流，则受控源以及整个电路的电压和电流将全部为零。 与独立源比较：第40页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五 2、受控源也具有独立源的一般性质，但必须以控制量的存在为前提条件。在电路分析中，对受控源的处理与独立电源并无原则区别，惟一要注意的是，对含有受控源的电路进行化简时，若受控源还被保留，不要把受控电源的控制量消除掉。第41页，共43页，2022年，5月20日，7点48分，星期五本讲小结 1、电阻是一种耗能元件，欧姆定律揭示了线性电阻电压、电流之间的约束关系，即电阻元件的VCR。实际电阻器在使用时要注意它的额定电压、额定电流和额定功率。 2、电感、电容两种储能元件。其VCR为微分关系，这表