鉅大鋰電 | 點(diǎn)擊量：0次 | 2020年09月01日
電阻性電路的電路模型和電路定律解讀
1-1電路及電路模型
負(fù)載：電阻元件、電容元件、電感元件
電源：電源元件、受控電源
構(gòu)成電路的三個(gè)環(huán)節(jié)：電源、負(fù)載以及連接兩個(gè)環(huán)節(jié)的中間環(huán)節(jié)即導(dǎo)線
電路：電流流通的路徑
電路理論是建立在模擬概念的基礎(chǔ)上，即用理想化的模型來(lái)描述實(shí)際電路，電路模型指理想元件組成的電路圖
注意：
一個(gè)器件的電路模型及參數(shù)與該器件的工作條件有關(guān)；
電路模型是一種數(shù)學(xué)模型；理想元件：具有精確的數(shù)學(xué)運(yùn)算關(guān)系的電路元件。如R（電阻）、L（電感）、C（電容）等；
電路模型只是對(duì)實(shí)際物理過(guò)程的一種近似描述;模型的繁簡(jiǎn)與實(shí)際工程計(jì)算要求的精度有關(guān)；
1-2電流、電壓和功率
電流、電流強(qiáng)度、電壓、功率含義和計(jì)算
電位也稱(chēng)電勢(shì)
電流的參考方向：假設(shè)的電流正方向
電壓的參考方向：假設(shè)的電壓正方向
關(guān)聯(lián)參考方向：假如電流從標(biāo)以“+”號(hào)的端點(diǎn)注入，并從標(biāo)以“-”號(hào)的端點(diǎn)流出，則電流的參考方向與電壓的參考方向一致，稱(chēng)為關(guān)聯(lián)參考方向。
在電壓、電流取關(guān)聯(lián)參考方向下，p=ui表示該元件“消耗”（吸收）的電功率大小，非關(guān)聯(lián)參考方向下，p=-ui表示該元件是“供出”功率大小
在分析電路時(shí)，無(wú)需考慮電流電壓的實(shí)際方向，只需在圖中標(biāo)定參考方向，最終計(jì)算結(jié)果的正、負(fù)就反映了實(shí)際方向。參考方向一經(jīng)選定就不能再變動(dòng)。
1-3電阻元件
假如一個(gè)二端元件在任意時(shí)刻t，其電壓與電流的關(guān)系（伏安關(guān)系，VAR）服從歐姆定律，即：u=Ri，則該元件稱(chēng)線性二端電阻元件。
另一個(gè)表征電阻元件伏安關(guān)系的一個(gè)參數(shù)為G（Conductance）電導(dǎo)，單位：西門(mén)子（S）二者關(guān)系：R=1/G
并聯(lián)的電阻是電導(dǎo)相加
電阻是吸收功率
判斷元件是吸收功率還是供應(yīng)功率
歐姆定律是含義在電阻上的電壓、電流取關(guān)聯(lián)參考方向下的。u=Ri若為非關(guān)聯(lián)參考方向，則u=-Ri
p=ui（關(guān)聯(lián)參考方向）或p=-ui（非關(guān)聯(lián)參考方向）
在較為簡(jiǎn)單的電路模型中的一個(gè)判斷方法是，假如實(shí)際電流方向和實(shí)際電壓方向一致，那么元件消耗功率，否則元件供出功率
電容存儲(chǔ)的電場(chǎng)能量只和端電壓有關(guān)，因?yàn)殡娙菰穗妷翰荒苘S變，所以電容上的能量也不能躍變
1-5電感元件
電感元件的Ψ-i關(guān)系，u-i關(guān)系，功率和能量關(guān)系
一個(gè)二端元件，假如在任意時(shí)刻t它的磁鏈Ψ與它的電流i之間關(guān)系，滿(mǎn)足方程：Ψ=Li則該元件稱(chēng)為線性電感元件。式中L為常數(shù)，單位為享利（H）。
任意時(shí)刻t電感上的電流與電感的歷史情況有關(guān)，對(duì)電壓具有記憶能力
上式表明：
當(dāng)di/dt=0，u,p=0,電感上的能量不變
當(dāng)di/dt>0，p>0，電感將儲(chǔ)存能量
當(dāng)di/dt<0，p<0，電感將釋放能量
電感元件在某一時(shí)刻所儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量只與該時(shí)刻電流（或磁鏈）的瞬時(shí)值有關(guān)，因?yàn)殡姼兄械碾娏鞑荒苘S變。所以電感上的能量不能躍變。
1-6電壓源和電流源
電壓源：假如一個(gè)二端元件接到任一電路后其兩端電壓us(t)總能保持規(guī)定值，與通過(guò)它的電流大小無(wú)關(guān)，則該二端元件就稱(chēng)為電壓源。
說(shuō)明：
理想電壓源兩端的電壓與外電路無(wú)關(guān)，而通過(guò)它的電流的大小和方向，則要電壓源和外電路共同確定。
電壓源的電壓、電流習(xí)慣上采用非關(guān)聯(lián)參考方向。在這種情況下，p=ui代表電壓源向外電路供應(yīng)功率。
理想電壓源在實(shí)際中不存在。
電流源：假如一個(gè)二端元件接到任一電路后,該元件能夠?qū)ν怆娐饭?yīng)規(guī)定的電流is(t),無(wú)論其兩端電壓大小如何，則該二端元件就稱(chēng)為電流源
1-7受控源
受控電源是一個(gè)具有兩條支路的雙端口元件，其輸出端口的電壓（或電流）受控于輸入端口的電壓（或電流）。
可以分成四類(lèi)：
菱形表示受別的支路控制
受控于電流，電壓為0；受控于電壓，電流為0
說(shuō)明：
對(duì)理想受控電源當(dāng)控制變量為電壓時(shí)，控制回路是開(kāi)路的，如：VCVS，VCCS；當(dāng)控制變量為電流時(shí)，控制回路是短路的，如：CCVS，CCCS；關(guān)于控制回路（輸入回路），因?yàn)閜2=u2i2=0,故輸入端的功率為零；關(guān)于被控制回路（輸出回路），因?yàn)閜2=u2i2≠0,表明輸出功率不為零，故受控源為一種有源元件。
受控源與獨(dú)立源在電路中的用途：獨(dú)立電源是激勵(lì)，表示其對(duì)其它電路的一種用途；受控電源表示控制回路與被控制回路之間的一種耦合關(guān)系。
只要電路中有一條支路的電壓（或電流）受到另外任意一條支路電壓（或電流）控制時(shí)，它們就構(gòu)成了一個(gè)受控電源。
1-8基爾霍夫電流定理（KCL）
電路的基本規(guī)律包含兩方面的內(nèi)容（即兩大類(lèi)約束關(guān)系）：
其一：電路中的各種元件本身具有的約束關(guān)系—元件的伏安關(guān)系（個(gè)體、歐姆定律）；
其二：電路的結(jié)構(gòu)整體所遵循的約束關(guān)系—結(jié)構(gòu)約束（整體、基爾霍夫定理）。
支路、節(jié)點(diǎn)、回路、網(wǎng)孔的概念
基爾霍夫定理：
在集總參數(shù)電路中，任意時(shí)刻，流入任一節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和：
集總參數(shù)元件、電路的概念
關(guān)于集總參數(shù)電路，由基爾霍夫定律唯一地確定了結(jié)構(gòu)約束（又稱(chēng)拓?fù)浼s束，即元件間的聯(lián)接關(guān)系決定電壓和電流必須遵循的一類(lèi)關(guān)系）
KCL適用于任何集總參數(shù)的電路，與電路元件的性質(zhì)無(wú)關(guān)，揭示了在每一節(jié)點(diǎn)上的電荷的守恒；*KCL給一節(jié)點(diǎn)上各支路電流之間加上了線性約束：
使用：
把KCL應(yīng)用到某一節(jié)點(diǎn)時(shí)，首先要指定每一支路的電流參考方向；
應(yīng)用KCL時(shí)，必須要和電流的兩套符號(hào)打交道，即：
列KCL方程時(shí)，有關(guān)支路電流前的正負(fù)號(hào)選擇；
各支路電流取值的正負(fù)號(hào)選擇；
推廣應(yīng)用：
KCL關(guān)于一個(gè)封閉面（常稱(chēng)為廣義節(jié)點(diǎn)）也是適合的
在集總參數(shù)電路中，任一時(shí)刻流出（或流入）任意一個(gè)封閉面的電流代數(shù)和為零.
上圖的中間8Ω的電阻上沒(méi)有電流，假如有電流就不符合流入=流出了
而下圖的中間8Ω的電阻上有電流，相當(dāng)于和右邊的8Ω電流并聯(lián)，兩個(gè)接地線之前的節(jié)點(diǎn)是等電位的，可以看作有一條導(dǎo)線相連，并聯(lián)部分的電阻為4Ω，所以i1=i1'，i2 注意：此圖中的接地并非真正的“接地”，只是表名電位相等，對(duì)此圖的理解可以是右側(cè)回路的電流經(jīng)過(guò)了中間的8Ω的電阻，然后進(jìn)入地下，然后從右側(cè)的接地處又流入右側(cè)回路 1-9基爾霍夫電壓定理（KVL） 在集總參數(shù)電路中，任意時(shí)刻，對(duì)任意回路，按一定方向巡行一周，回路中各支路電壓的代數(shù)和為零。 應(yīng)用KVL時(shí)，若規(guī)定支路電壓參考方向與巡行方向相同時(shí)取正，反之取負(fù) 使用： 應(yīng)用KVL時(shí)，應(yīng)首先要標(biāo)定各支路的電壓參考方向即網(wǎng)孔繞行方向 列KVL方程時(shí)，亦有兩套符號(hào)的問(wèn)題 KVL是能量守恒在集總參數(shù)電路中的具體反映； KVL適用于任何集總參數(shù)電路，與電路元件的性質(zhì)無(wú)關(guān)； KVL回路中的各支路電壓之間加上了線性約束 推廣應(yīng)用： KVL即可以用于由導(dǎo)線連接的任何回路，也可以用于其他任何非閉合路徑（即廣義回路） 把電路中電位相同的點(diǎn)稱(chēng)為等電位點(diǎn)。關(guān)于兩個(gè)等電位點(diǎn)可以對(duì)其短接或開(kāi)路處理
