电路模型和电路定律电路和电路模型

i(A)
U(V)
短路的伏安特性
1
短路
1’
电路模型和电路定律电路和电路模型
实际电阻器
电路模型和电路定律电路和电路模型
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其他的电阻材料-负电阻
(-)
电子
原子
(+)

RV A
图 2-1
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其他的电阻材料-负电阻
阴极辉区 负辉区
阴极
正柱区
阴极辉区
欧姆定律u=Ri, i=Gu是定义在电阻上的电压、电流 取关联参考方向的情况下的。若为非关联参考方向， 则 u=-Ri, i= -Gu
电阻元件是无记忆的元件
3.功率和能量 功率
R
i
吸收功率
+
u
R
i
-
u
- p u i i2R u2 / R
发出功率 p u i (–R i) i
+
–i2 R - u2/ R
集总元件的分类：
■ 端子数目：二端、三端、四端 ■ 含源特性：有源元件、无源元件 ■ 自身特性：线性元件、非线性元件 ■ 时间：时不变元件、时变元件
对二端集总参数元件来说，任何时刻流经元件的电 流以及元件的端电压完全是确定量。对多端的集总参数 元件来说，任何时刻流入任一端的电流以及任意两端之 间的电压完全是确定量。
k 1
Chapter 1 电路模型和电路定律
电路和电路模型 电流、电压和功率 电阻元件 电容元件 电感元件 电源元件 受控电源 基尔霍夫定律
两个概念 三个物理量 几种电路元件 一个定律
电路模型和电路定律电路和电路模型
§1-4 电路元件
电路中最基本的组成单元，通过其端子与外部连接。元 件的特性通过与端子有关的物理量描述。每一种元件反映某 种确定的电磁性质。
阳极
阿斯顿暗区 阴极暗区 法拉第暗区 图2-4 直流辉光放电的外貌
§1-5 电阻元件
一、电阻元件 (Resistance)
定义：在关联参考方向下，如果一个二端元件在任
意时刻t，其电压与电流的关系服从欧姆定律，即：
u=R i 则该元件称线性二端电阻元件。
在电路中的符号:
i(A)
i
R
U(V)
+u
线性电阻元件的伏安特性
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注意：
R是表征电阻元件伏安关系的一个参数，为正实常 数，单位：欧姆(Ω)。另一个表征电阻元件伏安关 系的一个参数为电导G（Conductance)，单位：西 门子(S)。二者关系：R=1/G
集总（参数）元件的一个主要特点是外形尺寸 很小（同正常工作频率所对应的波长相比较而言）。 每一种集总元件都只表示一种基本现象，且可用数学 方法精确定义。
电阻元件——只表示消耗电能的元件； 电感元件——只表示储存磁能的元件； 电容元件——只表示储存电能的元件； 电源元件——只表示提供电能的元件；
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练习题 在图中，已知U1=1V U2= -6V U3= -4V U4=5V U5= -10V I1=1A I2= -3A I3=4A I4= -1A I5=-3A
求：各二端元件吸收的功率和整个电路吸收的功率
5
P k P 1 P 2 P 3 P 4 P 5 ( 1 1 1 8 5 6 3 )W 0 0
集总（参数）电路：由集总元件构成的电路
集总元件：假定发生的电磁过程都集中在元件内部
进行。
一个实际电路要能用集总参数电路近似，要满足如下
条件：即实际电路的尺寸必须远小于电路工作频率下的电
磁波的波长。
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§1-4 电路元件
音频f=25kHz，波长λ=c/f=12km
可见常用元件尺寸源小于该波长，满足集总参数假定 电子计算机主板频率500MHz，对应λ=0.6m 基本满足集总参数假设 微波信号频率3GHz，对应λ=10cm
+
U
－
+
U
－
I
I
关联参考方向
非关联参考方向
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§1-3 电功率和能量
方向：在电压、电流取关联参考方向下，p=ui 表示的是 该元件“消耗”（吸收）电功率的大小。
i p+
u
p>0 在电压、电流取非关联参考方向下，p=ui 表示 的是该 元件“发出”（产生）电功率的大小。
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2. 电路吸收或发出功率的判断
u, i 取关联参考方向
+
P=ui 表示元件吸收的功率
u P>0 吸收正功率 (实际吸收)
i
- P<0 吸收负功率 (实际发出)
-
u, i 取非关联参考方向
P = ui 表示元件发出的功率
u P>0 发出正功率 (实际发出)
i
+
P<0 发出负功率 (实际吸收)
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提示
由于能量必须守恒，对于一个完整的电路来说，
在任一时刻，所有元件吸收功率的总和必须为零。若
电路由b个二端元件组成，且全部采用关联参考方向
，则
b
ukik0
k1
求解电路后，可利用核对电路中所有元件的功 率平衡来校核所求得的结果是否正确。
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表明 电阻元件在任何时刻总是消耗功率的。
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开路、短路：
开路: 一个线性电阻元件的端电压不论为何值， 流 过它的电流恒为零值，即 R＝∞。
i(A)
U(V)
开路的伏安特性
1
开路
1’
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短路
当流过一个线性电阻元件的电流不论为何 值，它的端电压恒为零值，即 R＝0。
Chapter 1 电路模型和电路定律
电路和电路模型 电流、电压和功率 电阻元件 电容元件 电感元件 电源元件 受控电源 基尔霍夫定律
两个概念 三个物理量 几种电路元件 一个定律
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关联参考方向：
如果电流从标以“+”号的端点流入，并从标 以“-”号的端点流出，则电流的参考方向与电压 参考方向一致，称为关联参考方向；否则就称为 非关联参考方向。
频率30GHz，对应λ=1cm
不满足集总参数假设
电路模型和电路定律电路和电路模型
集总参数电路中u、i 可以是时间的函数，但
与空间坐标无关。因此，任何时刻，流入两端 元件一个端子的电流等于从另一端子流出的电 流；端子间的电压为单值量。
集总（参数）元件的一个主要特点是外形尺寸很小 （同正常工作频率所对应的波长相比较而言）。每一 种集总元件都只表示一种基本现象，且可用数学方法 精确定义。