单元一直流电路(1)

五、 电流源
1、理想电流源
U
IS
I o
IS
2、实际电流源
电流源是由电流 IS 和内阻 Rs 并联的电源的 电路模型。
U=ISRs U
电流源
理 想 电 流 源
I
+
IS
Rs
U Rs U －
RL
电流源模型
由上图电路可得: U I O I IS IS Rs 若 Rs = 电流源的外特性 则为：理想电流源 : I IS 若 Rs >>RL ，I IS ，可近似认为是理想电流源。
3V R0
电流I的参考方向 与实际方向相同， I=0.28A, 反之亦然。
元件的电压参考方向与电流参考方向是一致的, 称为关联参 考方向。
i
＋
u
－
电流和电压的关联参考方向
三、电位
电路中任选一点, 叫做参考点, 则某点的电位就Biblioteka 是由该点到参考点0的电压。
Va U a 0
某点电位为正，说明该点电位比参考点高； 某点电位为负，说明该点电位比参考点低。 如果已知a、 b两点的电位各为Va, Vb, 则此两点间的 电压
将充了电的电容器从电源上 拆下,电荷仍然将保持在极板 上,极板之间的电场能量也将 继续存在。
二、电容器
1、外形
2、符号
定义：若电容元件的极板上所带电量为q，电容元件两端电压为u，且参
考方向规定由正极板指向负极板，则极板上所带电量q与两极板间电 压u的比值，叫做电容元件的电容。 dq C du
当Ｃ为一常量，与电压无关时，这种电容元件就叫做线性电容 i 元件，否则叫非线性电容元件。 +q + q C u 电容的符 -q 线性电容元件 号
电容器的标称电容及允许偏差一般标在电容器上，其标注的 方法有直标法、数码表示法和色标法等几种。
１）直标法
直标法是将电容器的标称容量及允许偏差直接在电容器上标出 的方法。
电容量 电容1 电容2 耐压值 偏差
２) 数码表示法 用三位数码表示容量大小，前两位数字是电 容量的有效数字，第三位是零的个数，单位为pF。 如103表示10×103=10000pF。
的特性曲线
0
u
在国际单位制中，电容的单位为法拉 (farad)，简称法，用符号Ｆ表示。
1F (微法) 106 F (法) 1 pF(皮法) 1012 (法)
3、电容元件的伏安特性 选定电容上电压uC与电路电 + 流iC的参考方向一致，且电流指u 向正极板。如在极短的时间dt c 内，电容Ｃ的极板上的电量改 变了dq，则电容电路中的电流 为： dq
ic
+q -q C
ic
已知 所以
dt dq Cduc
（电容元件的伏安特性）
du c ic C dt
4、电容器的分类 （1）按电容量是否可变分为固定式及可 变式（包括半可变电容器和微调电容器） 两类。 （2）按介质可分为空气介质电容器、油 浸电容器及固体介质（云母、纸介、陶瓷 、薄膜等）电容器以及电解电容器。 （3）按有无极性可分为有极性电容器和 无极性电容器。
电容量 电容1
耐压值
偏差
电容2
3) 色标法
电容器的色标法 采用颜色的规定与电 阻器色标法的规定相 同，其单位为pF。如 图所示。
电容量 电容1 电容2
耐压值
偏差
三、电感器
1、外形与符号
电感器符号
带铁芯微调电 感器符号
带铁芯电感器符号
电感器（线圈）是存储磁能的器件， 而电感元件是它的理想化模型。当电流 通过电感器时，就有磁场存在，当磁场 中的磁通与电流 i参考方向之间符合右 手螺旋关系时，磁力链与电流的关系为： Ψ(t)=L i(t)
3、实际方向与参考方向的关系 实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值； 实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。 例: 电路如图所示。 电源电压为Us =3V
Us
I = 0.28A I = – 0.28A +
+
U U´ 2.8V – 2.8V +
电压U的参考方向与实际 方向相同, U = 2.8V 电压U´的参考方向与实际 方向相反, U´= –2.8V; 即: U = –U´
b
6A +140V U2 10A 90V
例1: 图示电路，计算开关S 断开和闭合时A点 +6V 的电位VA 解: (1)当开关S断开时 电流 I1 = I2 = 0， 电位 VA = 6V 。
I1
S
2k 2k
(2) 当开关闭合时,电路 如图（b） 电流 I2 = 0 电位 VA = 0V
kA 、A、mA、 μA
kV 、V、mV、 μV
2、电路基本物理量的参考方向
(1) 参考方向 在分析与计算电路时，对 电量任意假定的方向。 (2) 参考方向的表示方法 电流： 箭 标 a
U 3V
I
+
+ U _
R0
I
R b
电压： 正负极性
+ a
U– b
Iab 双下标 Uab 双下标 注意： 在参考方向选定后,电流(或电压)值才有正负之分。
di uL dt
-
u
四、电压源 1、理想电压源
US
I o U US
2、实际电压源
电压源是由电动势 Us 和内阻 Rs串联的电源的 电路模型。 U 理想电压源 U=Us
电压源
I + Us Rs 电压源模型 + U – RL
O
Us IS Rs
电压源的外特性
由上图电路可得: U = Us– IRs 若 Rs = 0 I 则为理想电压源 : U Us 若 Rs<< RL ，U Us ， 可近似认为是理想电压源。
结论： (1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中 各点的电位也将随之改变； (2) 电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考 点的不同而变， 即与零电位参考点的选取无关。 借助电位的概念可以简化电路作图 c 20 a 5 d c 20
5
6
d +90V
4A U1 6 140V
电流在闭合 路径中流通
＋
Us
R
－ (a) (b)
三、电路元件与电路模型 为了便于用数学方法分析电路, 一般要将实际电 路模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或 其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电 路相对应的电路模型。
理想电路元件主要 有电阻元件、电感元件、 Us+ 电容元件和电源元件等。
例：手电筒电路
Q I t
二、电压
电压定义为：单位正电荷在电场力作用下，由a点运动到 b点电场力所做的功，称为电路中a点到b点间的电压，即
dwab u ab dq
在直流时，上式可写成 ：
U ab
Wab Q
电压的方向规定为由高电位点指向低电位点。
1、 电压和电流基本物理量的实际方向 物理量 电流 I 电压 U 实 际 方 向 正电荷运动的方向 高电位 低电位 (电位降低的方向) 单 位
E12
E6
±10％
±20％
标称容量为表中数值或表中数值乘以10n ，其中n为正整数或负整数。
（２）电容器的额定工作电压
电容器长期连续可靠工作时，两极板间承受的最高电压，称为电容器的额定 工作电压，简称电容器的耐压。固定电容器的直流额定工作电压等级为：6.3V， 10V，16V，25V，32V，50V，63V，100V，160V，250V，400V……
Rs 干电池
I
+ U
开关 R
手电筒由电池、灯泡、 开关和筒体组成。
导线
电珠
手电筒的电路模型
手电筒的电路模型 电池是电源元件，其 参数为电源电压Us和内 + + Us 阻Rs； U R 灯泡主要具有消耗电能 Rs 的性质，是电阻元件，其 干电池 导线 电珠 参数为电阻R； 筒体用来连接电池和灯 今后分析的都是指电 泡，其电阻忽略不计，认 路模型，简称电路。在 为是无电阻的理想导体。 电路图中，各种电路元 开关用来控制电路的通 件都用规定的图形符号 断。 表示。
1.3 电压、电动势、电位、电流、功率 的概念
一、电流
带电粒子（电子、离子等）的定向运动, 称为电流。 用符号i表示,其数值等于单位时间内通过导体某一横截面 的电荷量。 dq
i
dt
电流的实际方向为正电荷的运动方向。 当电流的量值和方向都不随时间变化时, 称为直流电流,。 直流电流常用英文大写字母I表示。
U ab U a0 U 0b U a0 Ub0 Va Vb
即两点间的电压等于这两点的电位的差。
5 举例 c 20 a d 求图示电路中 6A 4A 各点的电位:Va、 U1 U2 6 10A Vb、Vc、Vd 。 140V 90V
解： 设 a为参考点， 即Va=0V Vb=Uba= –10×6= 60V Vc=Uca = 4×20 = 80 V Vd =Uda= 6×5 = 30 V Uab = 10×6 = 60 V Ucb = U1 = 140 V Udb =U2 = 90 V b 设 b为参考点，即Vb=0V Va = Uab=10×6 = 60 V Vc = Ucb = E1 = 140 V Vd = Udb =E2 = 90 V Uab = 10×6 = 60 V Ucb = U1 = 140 V Udb = U2 = 90 V
第一位有效数字 第二位有效数字 （a）四道色环电阻器示意
允许误差 第一位有效数字 第二位有效数字 乘数 第三位有效数字
允许误差 乘数 （b）五道色环电阻器示意
色环所代表的数和数字的意义