目录
一、电路及集总电路模型
(1)实际电路
由电工设备和电气器件按预期目的连接构成的电流的通路。
(2)电路模型
①集总电路模型:由集总元件构成的电路
当实际电路的尺寸 远 小 于 \color{red}{远小于} 远小于最高工作频率所对应的波长时,用集总参数元件构成实际器件的模型。(反映实际电路部件的主要电磁性质的理想电路元件及其组合)
注意:
例1.对无线电调接收机来说,若所接受的信号频率为100MHz,则对应的波长λ=c/f=3m,连接接受天线与接收机之间的传输线即便只有1m,不能作为集总电路来处理。
例2.我国电力用电的频率为50Hz,对应的波长为6x10⁶m,对于尺寸远小于这一波长,可以按集总电路处理,但是对于远距离输电线来说,不可以,需要考虑电场、磁场沿线分布的现象。
②集总参数元件:假定发生的电磁过程都集中在元件内部进行
突出其主要电磁性质,忽略其次因素。有某种确定的电磁性能的理想元件。(每种器件只反映一种电磁特性)
二、电路变量 电流、电压及功率
1、电流
(1)电流:带电粒子有规则的定向运动
强度:单位时间内通过导体横截面的电荷量
实际方向:正电荷运动的方向
单位:安培A
种类:
①恒定电流(直流dc或DC):电流的大小和方向不随时间变化
②时变电流:随时间变化,若随时间作周期性变化,则叫交变电流(交流ac或AC)
(2)参考方向:若计算结果为正,则与实际方向一致,为负,相反。
表示:
2、电压
(1)电压
①定义:
单位正电荷q从电路中一点移至另一点时电场力做功W的大小。
②种类
恒定电压(直流电压U):大小和极性不随时间变动
时变电压:随时间变化,若呈周期性变化,称为交流电压u
③方向
实际电压方向:电位真正降低的方向。
④单位:伏V
(2)电位
①单位正电荷q从电路中一点移至参考点(φ=0)时电场力所作的功
②正电荷从a->b:Uab=Ua-Ub
获得能量,电位升高,a为低电位,即负极
失去能量,电位降低,a为高电位,即正极
③参考点:电路中电位参考点可以任意选择,但是一旦选定,不可改变,电路中各点的电位值唯一。但是当选择不同的电位参考点,电路中各点电位值将改变,但任意两点间电压保持不变。
(3)参考方向
①表示方式:
②关联参考方向:电流、电压所选的参考方向一致时,称为关联参考方向
注意:分析电路前必须选定电压和电流的参考方向,并且在计算过程中不得任意改变。
3、功率
(1)电功率:单位时间内电场力所做的功
单位:功率W,能量单位:J
( 2 ) 电 路 吸 收 或 发 出 功 率 的 判 断 \color{red}{(2)电路吸收或发出功率的判断} (2)电路吸收或发出功率的判断
注意:电源功率可能为正(充电),也可能为负(放电)
①u、i关联参考方向
p=ui 表示元件的吸收功率
p>0 吸收正攻略(实际吸收)
起负载作用,消耗功率
p<0 吸收负功率(实际发出)
起电源作用,提供功率
②u、i非关联方向
p=-ui 表示元件吸收的功率
p=ui 表示元件发出的功率
p>o 发出正功率(实际发出)
p<0 发出负功率(实际吸收)
(3)对一完整的电路, 发 出 的 功 率 = 消 耗 的 功 率 \color{red}{发出的功率=消耗的功率} 发出的功率=消耗的功率
三、电阻元件
(1)定义:对电流呈现阻力的元件。伏安关系用u~i平面上的一条曲线来描述
线性定常电阻元件:任何时刻端电压与其电流成正比的电阻元件
①u~i关系:满足欧姆定律(ui取关联参考方向、伏安特性为一条过原点的直线)
u=Ri
R=u/i
i=u/R=Gu
②单位:R电阻->(单位)欧Ω,G电导->(单位)西门子S
(2)欧姆定律
①只适用于线性电阻(R为常数)
②非关联参考方向:u=-Ri
③线性电阻是无记忆、双向性的元件
(3)功率能量(电阻元件总是消耗功率的)
①功率
关联参考方向:p=ui=i²R=u²/R
非关联参考方向:p=-ui=i²R=u²/R
②能量(从t到t0电阻消耗的能量)
(4)电阻的开路和短路
①短路
i≠0,u=0
R=0或G=∞
②开路
i=0,u≠0
R=∞或G=0