电气工程及其自动化专业英语

专业英语电路基础characterize描绘…的特征，塑造人物，具有….的特征property 性质，财产equal in magnitude to 在数量（数量级）上等同于convert 转换 converter 转换器time rate 时间变化率mathematically 从数学上来讲differen tiate v 区分，区别in honor of 为纪念某人 name in honor of为纪念某人而以他命名electromotive force （ e m f ）电动势voltaic battery 伏打电池，化学电池an element 一个电器元件interpret 口译，解释，说明the potential at point a with respect to point b is点a关于点b的电势Potential difference/voltage 电势差/电压expend 花费，消耗instantaneous 瞬时的，促发的passive sign convention 关联参考方向the law of conservation of energy 能量守恒定律reference polarity 参考极性electron 电子 electronic 电子的 electric 电的，电动的time-varying 时变的 constant-valued 常量的metal lic 金属的be due to 是因为，由于，归功于building block 模块Coulomb库伦，Ampere安培，joule焦耳，V olt伏特，Watt瓦特，work 功变量u（t），i(t)是电路中最基本的概念。

他们描述了电路中的各种关系。

电荷量的概念是解释电现象的基本原理，电荷量也是电路中最基本的量。

电荷也是构成物质的原子的电器属性，量纲是库伦。

我们从初等物理可以得知所有物质是由基本组成部分原子组成，而原子又包括电子（electron），质子（proton）和中子（neutron）我们都知道电荷e是带负电的电子，在数量上等于1.60210*1019 C,而质子携带同等电荷量的正电荷，相同数量的质子，电子使原子呈现电中性（neutrally charged）。

我们细想一下电荷的流动，电荷或电流的一个特征就是它是可移动的，就是说从一个地方以能量转换的形式转移到另外一个地方。

当一根导线与电池相连，电荷被迫移动，正负电荷朝相反方向移动，这种移动形成电流，通常把正电荷移动的方向当成电流移动的方向，也就是负电荷移动的反方向。

这个规定是由美国科学家本杰明-富兰克林提出的。

尽管我们现在知道金属导体中的电流是由负电荷运动引起的，我们还是遵从“电流是正电荷的正向移动”这个普遍接受的规定。

所以，电流时电荷的时间变化率。

数学上来讲，电流，电量，时间的关系是i=d q/dt ，t0到t时间内转移的电荷量可以通过等式两端积分得到。

我们定义电流的方式表明电流是一个恒量函数，电荷随时间以各种形式的变化可用不同的数学函数来表现。

要让电子在导体中按特定方向移动需要做功或有能量转移。

这功被当成是（electromotiveforce）外部电动势，这个电动势也被称作电压降或者电势差，电路中a，b两点间的电压就是把单位电荷从a移到b所需要的能量，从数学的角度讲，U=d w/d q，，式中w表示功，单位是焦，q表示电荷，单位是库伦，u表示电压，单位是伏，是为纪念第一个制造出化学电池的意大利物理学家亚历山大-安东尼奥-伏特而以他命名。

所以，电压（电势）就是让单位电荷通过一个元件所需的能量，量纲是伏特。

图展示了连接于a，b两点间元件两端的电压，加号和减号用来表示参考方向或电压极性。

电压可以用两种方式解释：1.a点电势高于b点电势2.点a关于点b的电压。

它遵循的逻辑关系一般这样表示U a b=-U b a。

尽管电压，电流是电路中两个基本的变量，单靠它们是不够的。

出于实用目的，我们要知道功率和能量。

要把功率和能量和电压，电流联系起来，我们回想一下物理可知，功率是消耗或吸收能量的时率，量纲是瓦特。

我们把这种关系记作p=d w/dt，式中p是功率，单位是瓦，w是能量，单位是焦。

从上面几个式子可得p=u*i ，因为u和i通常是时间函数，而功率是时变的量，被称为瞬时功率。

这吸收或放出的功率是元件两端电压和通过它的电流的乘积。

如果功率有一个加号，那么被输送功率或元件吸收功率。

相反，如果功率有一个减号，则元件提供（释放）能量，但是我们怎么知道什么时候功率是正或负呢？电流方向和电压极性在决定功率符号起决定作用。

所以注意电压和电流之间的关系是非常重要的。

电压极性和电流方向必须如图示一致才能保证功率符号是正的，这就是我们熟知的关联参考方向（passive signconvention）从关联参考方向得知，电流从电压的正极流入，在这种情况下，p 大于0，表示元件吸收功率，但是如果p小于0，元件释放或提供能量。

实际上，所有电路都遵循（the law of conservation ofenergy ）能量守恒定律，因此，电路中功率的代数和在任何时刻都等于0。

这再次验证了提供给电路的总功率和吸收的总功率相等这个事实。

电路元件Active/passive element 有源/无源元件Inductor 电感器Ideal independent source 理想独立源Dependent/controlled source 受控源Constant voltage source 恒定电压源Diamond-shaped 菱形的Transistor 晶体管Amplifier 放大器Integrated circuit 集成电路By the same token 同理，同样，另外，还有一个电路就是一些电气元件的连接。

电路中有两种类型的元件：无源元件和有源元件。

有源元件能够产生能量而无源元件则不能。

无源元件的例子有：电阻，电容，电感。

最重要的有源元件就是向电路中所有与之相连的元件提供电能的电压和电流源。

一个理想的独立源是一个能够提供独立于其他变量的特定电压或电流。

一个独立电压源是一个二端元件，就像电池或发电机那样两个段子间维持特定电压值，这个电压和通过元件的电流是独立的。

电压源的符号是两个端子间有一个U伏的电压，如图所示。

极性如图，表明a端电压比b端高U伏，所以，如果U大于0，a端电势比b端电势高（terminal a is at a higher potential than terminal b ），反之亦可解释。

当然，如果U小于0，电压U可能是时变的，也有可能是恒定的，所以我们尚且标记为电压U。

另一个经常用作恒定电压源的符号，就好像是电池两端有U伏电压，如图所示。

恒流源情况下可以用左图两种方式表示，而且可以互换。

由于极性可以通过电池符号长线短线的位置来确定，我们可以观察到这时图示的极性符号就是多余的。

一个独立电流源就能有特定值电流流过的二端元件，这个电流与元件两端的电压是独立的。

独立电流源的符号如图所示，其中是一个定值，电流方向通过箭头方向表明。

独立源注定是向外部电路输出功率而不是吸收功率。

所以，如果Ｕ为独立源两端电压，电流Ｉ的方向是正端流出，考虑到ｐ＝ｕ×ｉ那么这个元件就是向外电路输出能量，否则就是在吸收能量。

图ａ中的电源向外电路输出２５ｗ功率，图ｂ中电源吸收２５ｗ功率，就像电池在充电一样。

（图b中电池就向充电一样，吸收24w功率）。

理想受控源是一个数值能被另外的电压或电流控制的有源元件。

受控源被设计成用菱形符号表示，如图。

因为受控源的控制是通过电路中其它的元件电压或电流来实现的，而且受控制的是电压或电流，所以它们有以下四种可能的类型。

电压控制电压源（v c v s）电流控制电压源（c c v s）电压控制电流源（v c c s）电流控制电压源（c c v s）独立源在模拟像晶体管，运算放大器，集成电路这样的元件时非常有用。

需要注意的是理想电压源（独立或受控）会产生任意大小的电流以确保两端电压，而理想电流源会产生必要的电压确保电流。

所以一个理想的独立源理论上会提供无穷大的能量。

还需注意的是独立远不仅给电路提供能量，还可以从电路中吸收能量。

对于电压源，我们知道它提供或吸收电压而不是电流，同理，我们知道电流源提供电流而不是两端的电压。

翻译所有处于某种工作状态的全部简单电路元件可以根据其通过电流和两端电压的关系来分类，例如，元件端电压正比于其通过的电流，或者u=k*I,我们把这种元件叫做电阻。

另外一种类型的电路元件端电压和时间的导数或者电流对于时间的积分成比例。

还有的电路元件电压与电流没有特定关系，也就是独立源，另外，我们还需定义被电路中其他支路上的电压或电流决定的特殊能量源，这种能量源被称为非独立源或受控源。

欧姆定律Incandescent 白炽（热）的，炽热的Incandescent lamp 白炽灯V oltage-current characteristic 伏安特性Si e mens 西门子Conductance 电导Short circuit 短路 open circuit 开路具有阻碍电流的现象的这类物质就叫做电阻，电阻是最简单的无源元件。

乔治-西门-欧姆，德国物理学家，被认为在1826通过实验明确了电阻电压与电流的关系。

这种关系就是欧姆定律。

欧姆定律声明电阻两端电压正比于通过它的电流。

这个比例的数值就是电阻的电阻值，单位是欧姆（ohm）。

电路符号如图。

表示电阻的符号是大写的希腊字母Ω。

因为r是常数，图像是一条直线。

出于这种原因，电阻常称为线性电阻。

U对i的图像是一条经过原点斜率为r的直线。

因为无论电流是多少，电压对电流的比值是常数，图像只可能是一条直线。

不同电流时不维持恒定的电阻称为非线性电阻，这种电阻，阻值是电流的函数。

非线性电阻最简单的一个例子就是白炽灯。

图示是一种典型伏安特性曲线，可以看出，图像不再是一条直线。

因为r不为定值，使得有非线性电阻的电路更难分析了。

事实上，所有实际电阻都是非线性的，因为所有导体的电气特性受环境因素如温度的影响。

许多材料，在某一段工作区内非常接近线性电阻，我们可以关注这一类元件并且把它们当成线性电阻。

因为电阻值的范围是从0到无穷。

考虑这两种极端情况是非常重要的。

电阻为零称之为短路，图示电压为零，但是电流可以为任意值。

实验中，短路就是一根被认为是理想导体的导线。

短路就是电气元件的电阻接近0.相同的，电阻无穷大被称为是开路，开路表明电流是零，但是电压可以为任意值。

所以，开路就是电阻值接近无穷大。

在电路分析中另外一种很重要的量是电导。

电导是元件导电能力好坏的量度。