1电路组成、功能与电路模型

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实际电路和电路模型

激励：电源对电路的作用称为激励。响应：电路中由于电源的作用产生的所有电压、电流都成为响应。
实际电路和电路模型
四、电路模型实际电路元件的电磁性质比较复杂，为了便于对实际电路进行分析，可将实际电路元件理想化(或称模型化)，忽略其次要因素，将其近似地看作理想元件，简称元件。例如白炽灯主要作用是消耗电能，主要呈现电阻特性，其它特性很微弱，因而将其近似地看作纯电阻元件。
ห้องสมุดไป่ตู้
维尔纳·冯·西门子（Ernst Werner von Siemens）（1816-1892）德国工程学家，西门子集团的创始人。
u 线性电阻R是一个与电压和电流无关的常数。
电工基础
实际电路和电路模型
第一节实际电路和电路模型
一、实际电路
电路(网络)：为了完成某种特定功能由某些电气设备或器件（例如电容器、电阻器）按一定方式连接组合起来，构成电流的通路。简单的说，电流流通的路径。
电池
开关电灯
导线
话筒
放大器
扬声器
两个电路分别实现了什么功能？
实际电路和电路模型
二、电路的作用
开
关
电
电
池
灯
导线
实际电路和电路模型
实际电路和电路模型
第二节电流、电压及其参考方向
一电路的主要物理量 1. 电流及其参考方向
带电粒子的有规则的移动形成电流。
电流的大小用电流强度表示，定义为单位时间内通过电路某一横截面的电荷量。
i dq dt
电流的单位为A（安培）。当 dq＝1库仑，dt1 秒， i 1A
提示：所有电路方程都是在标定了参考方向的基础上建立的，不然毫无意义！
实际电路和电路模型

《电工学》电路的基本概念与基本定律

(2) 说明功率的平衡关系。
I
解：(1) 对于电源
+++
U= E1 U1= E1 IR01
E1
–
即 E1= U + IR01 = 220 +50.6 = 223V R01
U = E2 + U2 = E2 + IR02
U
–
–E2
R02
即 E2= UIR02 = 220 50.6 = 217V
(2) 功率的平衡关系 E1 = E2 + IR01 + IR02
+ (d)
解： (a) 电流从“+”流出，故为电源；
(b) 电流从“+”流入，故为负载；
(c) 电流从“+”流入，故为负载；
(d) 电流从“+”流出，故为电源。
例2：已知：U1 = 9V，I = -1A，R = 3Ω
求：元件1、2分别是电源还是负载，并验证
电路功率是否平衡？ I R
解：因为U2 = -RI + U1 = 12V
I1 a I2
对回路1：E1 = I1 R1 +I3 R3
R1
R2
或 I1 R1 +I3 R3 –E1 = 0
E1 1 I3 R3 2 E2 对回路2：E2= I2 R2+I3 R3
b
或 I2 R2+I3 R3 –E2 = 0
基尔霍夫电压定律（KVL）反映了电路中任一
回路中各段电压间相互制约的关系。
所以电流从元件1的“+” 流入，从元件2的“+”流
1 U1
U2 2
出，
故元件1为负载，元件2为电源。电源产生功率： P2 =︱U2I︱= 12W

电路的基本原理(第一章)

参考方向实际方向
若 P = UI 0
a +
b U_ R
“吸收功率” I （负载）
若 P = UIa 0
I
+ + “发出功率”
-
U_ b
（电源）
(２)当U和I参考方向选择不一致的前提下
若 P = UI 0
a +
b U_ R
“吸收功率” I （负载）
若 P = UI 0
I
+
-
+
U_
“发出功率” （电源）
中间环节：连接电源和负载的部分，其传输和分配电能的作用。例如：输电线路
举例：（电子电路，即信号电路）
放大器
电源（信号源）中间环节
负载
电路的作用之二：传递和处理信号。
1.2 电路模型
I
电池
灯泡
+ E
_
+
RU
_
电源
负载
理想电路元件：在一定条件下，突出其主要电磁性能，忽略次要因素，将实际电路元件理想化
对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个节
点上电流的代数和为 0。即： I =0
例
I2
I1 I3 I2 I4
I1
I3
或：
I4
I I I I 0
1
3
2
4
克氏电流定律的依据：电流的连续性
克氏电流定律的扩展
电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。
例 I1 A
I
a
+
RO
+
U
E_
-
b
I=0

第一章电路及其分析方法

有
I
源
+
电
U
路
–
1.5 基尔霍夫定律(KL)
• 基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律 (KCL)和基尔霍夫电压定律( KVL )。它反映了电路中所有支路电压和电流所遵循的基本规律，是分析电路的基本定律。
• 两类约束
①元件约束(VCR)
如电阻元件 uR = RiR
u L di dt
i C du dt
对结点①：- i1- i4 - i6 0
对结点②： i2 + i4 - i5 0
对结点③：- i3+ i5 + i6 0
①
i1
i4
i2
i6 ②
3式相加得： i1 - i2 + i3 0
表明：KCL可推广应用于电路
i3
i5
中包围多个结点的任一闭合面。
③
• 例2：求电流 i。
3A
3
3
(2)KVL是对回路中的支路电压的约束，与回路各支路上接的是什么元件、电路是线性还是非线性无关；
(3)KVL方程是按电压参考方向列写，与电压实际方向无关。
例2：求电压 u。
I4 R4 + I3 R3 –E = 0
对回路 adbca，沿逆时针方向循行：
– I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 – I2 R2 = 0 对回路 cadc，沿逆时针方向循行：
– I2 R2 – I1 R1 + E = 0
注意： (1)KVL不仅适用于回路，也适用于电路中任一假想
的回路;
是什么元件、电路是线性还是非线性无关；
(3)KCL方程是按电流参考方向列写的，与实际方向

电工技术基础

电工技术基础第一章电路模型及电路定律§1.1电路及基本物理量一、电路的组成及功能： 1．电路的组成：电路是为了某种需要而将某些电工设备或元件按一定方式组合起来的电流通路。

由电源、负载和中间环节3部分组成。

2．电路的主要功能：①进行能量的转换、传输和分配。

②实现信号的传递、存储和处理。

二、电流：的电流方向称为电流的参考方向。

如果求出的电流值为正，说明参考方向与实际方向一致，否则说明参考方向与实际方向相反。

三、电压、电位和电动势：1．电压：单位正电荷由a 点移至b 点电场力所做的功称为a 、b 点两点间的电压。

电压的实际方向规定由电位高处指向电位低处。

与电流方向的处理方法类似，可任选一方向为电压的参考方向。

例：当ua =3V ，ub = 2V 时u1 =1V ， u2 =－1V最后求得的u 为正值，说明电压的实际方向与参考方向一致，否则说明两者相反。

对一个元件，电流参考方向和电压参考方向可以相互独立地任意确定，但为了方便起见，常常将其取为一致，称关联方向；如不一致，称非关联方向。

如果采用关联方向，在标示时标出一种即可。

如果采用非关联方向，则必须全部标示。

2.电位：单位正电荷由电路中某点移至参考点电场力所做的功，称为该点电位。

电路中a 、b 点两点间的电压等于a 、b 两点的电位差。

3．电动势：外力克服电场力把单位正电荷从电源的负极搬运到正极所做的功，称为电源的电动势。

电动势是衡量外力即非静电力做功能力的物理量。

电动势的实际方向与电压实际方向相反，规定为由负极指向正极。

四、电功率：电场力在单位时间内所做的功称为电功率，简称功率。

p ＞0时吸收功率，p ＜0时放出功率。

功率与电流、电压的关系：关联方向时：p =ui 非关联方向时：p =－ui正值I负值(a)(b)+ u 1 －ab－ u 2 +ab+ u －(a) 关联方向ab－ u +(b) 非关联方向abba ab V V U -=例：求图示各元件的功率.（a ）关联方向：P=UI=5×2=10W ，P>0，吸收10W 功率。

电路和电路模型

重庆科创职业学院授课方案（教案）课名：电路分析教师：许艳英班级：编写时间：课题：1.1 电路和电路模型教学目的及要求：了解电路的基本组成及各部分的作用，熟悉电路的功能及电路模型、集中参数电路的基本概念教学重点：电路模型的概念和理想电路元件的概念；教学难点：电路模型教学步骤及内容： 1.1 电路和电路模型旁批栏：1、电路的组成及其功能•电路的概念由实际元器件构成的电流的通路称为电路。

•电路的组成电路通常由电源、负载和中间环节三部分组成。

•电路的功能电路可以实现电能的传输、分配和转换。

电路可以实现电信号的传递、变换、存储和处理。

2、电路模型用抽象的理想电路元件及其组合，近似地代替实际的器件，从而构成了与实际电路相对应的电路模型。

•理想电路元件理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性单一、精确，可定量分析和计算。

•利用电路模型研究问题的特点1、电路模型是用来探讨存在于具有不同特性的、各种真实电路中共同规律的工具。

2、电路模型主要针对由理想电路元件构成的集总参数电路，集总参数电路中的元件上所发生的电磁过程都集中在元件内部进行，任何时刻从元件两端流入和流出的电流恒等、且元件端电压值确定。

因此电磁现象可以用数学方式来精确地分析和计算。

3、电路分析基本理论中运用电路模型，其主要任务就是在寻求实际电路共有的一般规律、探讨各种实际电路共同遵守的基本规律时带来方便。

旁批栏：旁批栏：（3）何谓理想电路元件？如何理解“理想”二字在实际电路中的含义？何谓电路模型？解析：理想电路元件是从实际电路器件中科学抽象出来的假想元件，由严格的定义来精确地加以阐述、理想电路元件是具有单一电磁特性的简单电路模型单元。

电路理论中研究的都是由理想元件构成的、与工程应用中的实际电路相对应的电路模型。

在实际的电路中，“理想”电路元件是不存在的。

白炽灯、电炉等设备，只所以在研究它们时可以把它们作为一个“理想”的电阻元件进行分析和研究，原因就是它们在实际电路中表现的主要电磁特性是耗能，其余电磁特性与耗能的电特性相比可以忽略；工频电路中的电感线圈只所以用一个电阻元件和一个电感元件的串联组合来表征，原因就是：在工频情况下，电感线圈的主要电磁特性就是线圈的耗能和储存磁场能量，其余电磁特性可以忽略。

电工电子技术基础第1章电路的基本理论及基本分析方法

-
电流源模型
实际电源可用一个电流为IS的理想电流源与电阻并联的电路作为实际电源的电路模型，称为电流源模型。
其中
IS

U0 R0
称为短路电流
实际电源内阻R0越大，越接近于理想电流源。
第1章电路的基本理论及基本分析方法
3.实际电源模型的等效变换
R0 + US -
等效电压源模型
IS

US R0
US R0IS
2.理想电流源：理想电流源是从实际电流源抽象出来的理想二端元件，流过它的电流总保持恒定，与其端电压无关。理想电流源简称电流源。电流源的两个基本性质
①电流是给定值或给定的时间函数，与电压无关；
②电压是与相连的外电路共同决定的。
IS或iS
+ U或i
－
电流源的图形符号
电流源的伏安关系
i IS
o
u
直流电流源伏安特性
uR（ i 关联u ） R（或 i 非关联）
电阻参数R：表示电阻元件特性的参数。线性非时变电阻：R为常数；简称为线性电阻。
第1章电路的基本理论及基本分析方法
应当注意，非线性电阻不满足欧姆定律。
单位：SI单位是欧[姆]（Ω）。计量大电阻时，以千欧（KΩ）、兆欧（MΩ）为单位。
电阻的参数也可以用电导表示，其SI单位是西［门子］（S）。线性电阻用电导表示时，伏安关系为
②箭头，如图(a) i。
参考方向的意义：若电流的参考方向和实际方向一致，则电流取正值，反之则取负值。如图（a）、(b)所示。
第1章电路的基本理论及基本分析方法
二、电压、电位、电动势及其参考方向
1. 电压、电位、电动势
⑴电压

实际电路-精品文档

发电机
升压变压器
输电线
降压变压器
电灯电动机电炉 ...
中间环节：传递、分配和控制电能的作用
电气工程系电工电子教研室
明德
励志
博学
笃行
电路的组成部分
信号源: 提供信息
信号处理：放大、调谐、检波等
放大器扬声器
话筒
直流电源: 提供能源
负载直流电源
电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
s 自由电子
E
q ( t ) dq ( t ) i ( t )= lim = dt t → 0 t
式中dq 为通过导体横截面的电荷量，电荷的单位：库[仑] （C）。若dq/dt即单位时间内通过导体横截面的电荷量为常数，这种电流叫做恒定电流，简称直流电流，常用大写字母I 表示。
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例：
(1) 实现电能的传输、分配与转换
升压变压器输电线降压变压器电灯电动机电炉 ...
发电机
(2)实现信号的传递与处理话筒放大器扬声器
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1.1.2 电路模型
1、为什么要引入电路模型
实际电路在运行过程中的表现相当复杂，如：制作一个电阻器是要利用它对电流呈现阻力的性质，然而当电流通过时还会产生磁场。要在数学上精确描述这些现象相当困难。为了用数学的方法从理论上判断电路的主要性能，必须对实际器件在一定条件下，忽略其次要性质，按其主要性质加以理想化，从而得到一系列理想化元件。这种理想化的元件称为实际器件的“器件模型”。用理想化元件表示实际元件，并按实际电路的连接方式连接起来的电路图成为电路模型。

第1章电路的组成及电路中的主要物理量答辩

电源——提供电能
扩音机
扩音机－－实现信号的传递和处理
信号源－－话筒把声音转换为电信号中间环节－－放大器，
负载－－把电能转换为声音
处理传递信号
★ 电路的作用－实现电能的传输和转换，或实现信号的传递和处理
＊电路的组成：电源、中间环节、负载
电源
中间环节
提供电能或信号的
装置
连接电源和负载，起着传输、变换和控制电能的作用
注：电压与电流的参考方向可独立选择、也可关联考虑
★ 电流与电压的关联参考方向

电流、电压的参考方向是可以任意
选择的，因而有两种不同的选择组合：
1.对于一个元件或一段电路，其电流、电压的参考方向一致时，称为关联参考方向 (简称关联方向)
2.对于一个元件或一段电路，其电流、电压的参考方向不一致时，称为非关联参考方向(简称非关联方向)。
不随时间变化。
交流电流i(t)（或交变电流）：电流的大小和方向都随时间变化。
最常见的是正弦交流电
由于在分析复杂的电路时，难于事先判断支路中电流的实际方向，因此特别，提引示入：电流的参考方向的在概今念后。分参析考与方计算向电可路以时任，意都选要定在电。路在中分标析出计有算关支电路路电流的时参，考应方先向选。定这样电，流最参后考计方算向出，来的用电箭流头值表的示正。负才有意义
可类比“水压”

电压的实际方向总是从高电势端指向低电势端，
即电压的方向指示的是电势降落的方向，所以电压也叫做
电压降。习惯上在电位高的端点标“+”，电位低的端点
标“－”。
直流电压:大小和方向不随时间变化，用U表示。
交流电压:大小和方向都随时间变化，用u(t)表示。

电路基础-第1章电路的基本概念

I
i
当它向外电路提供电流时，它的端电压U总是小于US ，电流越大端电压U 越小。
31
实际电流源模型
BUCT
一个实际电流源，可用一个电流为 iS 的理想电流源和一个内电导 Gs 并联的模型来表征其特性。Gs: 电源内电导,一般很小。 iS
Gs i I + u U _
U
iS=IS时，其外特性曲线如下：
#对于25W的灯泡，则电流 I=P/U=25/220=0.114A; #对于1000W的电炉子，则电流 I=P/U=1000/220=4.55A;
26
二、理想电流源：
光电池、光电管 iS
BUCT
电源输出电流为iS，其值与此电源的端电压u 无关。
电路符号:
特点： (a) 电源电流由电源本身决定，与外电路无关；
第一章电路的基本概念（ basic concepts of circuit )
重点：
1.电流和电压的参考方向
2. 电路元件特性
BUCT
3. 基尔霍夫定律
1
第一章电路的基本概念
1.1 电路和电路模型 1.2 电路的基本物理量 1.3 电功率和电能量 1.4 无源二端元件 1.5 有源二端元件 1.6 受控源 1.7 运算放大器 1.8 基尔霍夫定律
1、等效电压源和等效电流源
电压源的串并联
串联: n个电压源的串联，可以用一个电压源等效替代。
例：
+ 12V _ _
º + 9V_ º
º
3V
+
º
28
电流源的串并联并联：n个电流源的并联可以用一个电流源等效替代。 º iS1 iS2 iSk º iS º º

《电路原理》第一章电路模型和电路定律

uS
i
直流电压源的伏安关系
例
+
i
uS R 外电路
uS i 0 R i 0 ( R )
i ( R 0)
uS 0 ,电压源不能短路！
返回上页下页
电压源功率：
i
P uS i
电压、电流的参考方向非关联；
uSS u
_
i
uS
_
+
+
u
+
+
_
物理意义：外力克服电场力作功，电源发出功率，发出功率，起电源作用电压、电流的参考方向关联；
2、电路模型
中间环节 S 开关电源 I
负载
R0
+
RL
+ _
连接导线
US
U
–
负载
实体电路
电源
电路模型
用抽象的理想电路元件及其组合，近似地代替实际的器件，从而构成了与实际电路相对应的电路模型。
• 理想电路元件
理想电路元件
组成电路模型的最小单元，是具有某种确定的电磁性质并有精确定义的基本结构。 + R L C – IS
u
_
物理意义：电场力做功，电源吸收功率，吸收功率，充当负载或发出负功
例
计算图示电路各元件的功率。
R 5
5V
_
i
_
2
P V uS i 10 1 10W 10
满足：P（发）＝P（吸）
+
10V
uR
+
_ +
解
uR (10 5) 5V
i
uR
5 1A R 5

大学电路第一章

实际方向

A
B

实际方向
A
B
问题对于复杂电路或电路中的电流随时间变
化时，电流的实际方向往往很难事先判断。
返回上页下页
参考方向
任意假定一个正电荷运动的方向即为电流的参考方向。
i 参考方向
表明电流(代数量)
A
B
大小
方向(正负）电流的参考方向与实际方向的关系：
i 参考方向
i 参考方向
A
实际方向 B A
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)
选择不同的电位参考点时，电路中各点电位值将改变，但任意两点间电压保持不变。
返回上页下页
问题复杂电路或交变电路中，两点间电压的实
际方向往往不易判别，给实际电路问题的分析计算带来困难。
电压(降)的参考方向
参考方向
+
U
–
假设高电位指向低电位的方向。
参考方向
+
U
–
+ 实际方向 – – 实际方向 +
U >0
U <0
返回上页下页
电压参考方向的三种表示方式： (1) 用箭头表示：
U
(2)用正负极性表示
+U

(最新整理)电路的基本概念及电路元件

理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容
元件和电源元件等。
例：手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成。
I 开关
+ + E
U
R
R0
干2电021池/7/26
导线
电珠
电池是电源元件，其参数为电动势
E 和内阻Ro；
灯泡主要具有消耗电能的性质，是电
阻元件，其参数为电阻R；
筒体用来连接电池和灯泡，其电阻忽
略不计，认为是无电阻的理想导体。
(最新整理)电路的基本概念及电路元件
2021/7/26
1
第一章电路的基本概念及电路元件
本章在物理学的基础上，主要介绍电路模型的概念、电路中的基本物理量及其参考方向、电路的工作状态，还将介绍无源电路元件、有源电路元件及其特性。这些内容都是今后分析和计算电路的基础。
2021/7/26
2
主要内容
发电机
升压变压器
输电线
降压变压器
电灯电动机电
炉 ...
(2)实现信号的传递与处理的电路
话筒
放
扬声器
大
器
无论电路有多复杂，它都由3部分组成：电源（或信号源）、负载、中间环节。
2021/7/26
5
电路的组成
●电路的组成部分：
负载:即用电设备。是将
电能转换为其他形式的能量
电源: 电路中电能的来源，是
2021/7/26
1.1 电路的作用与组成部分 1.2 电路模型 1.3 电路的基本物理量 1.4 电气设备的额定值 1.5 电路的工作状态 1.6 无源电路元件 1.7 有源电路元件 1.8 电路中电位的概念
返回 3
1.1 电路的组成及其作用

电路与模拟电子技术_1

描述电容两端加电源后，其两个极板上 + 分别聚集起等量异号的电荷，在介质中建立 u _ 起电场，并储存电场能量的性质。
i C
2. 单位法拉（F）
q Cu
1F=106 µF 1F=1012 p F
电容元件
3.电压与电流关系
dq d (Cu) du i C dt dt dt
1 t 1 0 1 t 1 t u( t ) idt = idt + idt = u(0) + idt C - C - C 0 C 0
2.实际电压源
US
_
u _
外电路
US
0
i/A
若 R0<< RL ，U US ，可近似为是理想电压源
i
u/ V
R0 US_
u
_
RL
US
0
u U S iR0
i/A
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内阻R0越小，实际电压源越接近于理想电压源
二电流源
1.理想电流源
i
u /V
IS
0
0.2
2 4 6
t/ms
u/V
0
2 4 6
t/ms
可见: (1) 电流增大时，u为正； -0.4 电流减小时，u为负。
(2)电流的变化率di/dt大，则u大； (3)电感两端 u 和通过它的 i 的波形是不一样的。
1.4.4 有源电路元件
一电压源
1.理想电压源
i
u/ V

注：理想电压源不可短路
+ E1 _
I3
结点电路中三条或三条 + 以上支路连接的点 E2 _ 如a b

电工电子第1章

2
3
t/ms
1.2.4 电压源
1、理想电压源、
e + – + E –
图形符号
i + E – + u – 外电路 E i u
O
理想电压源的伏安特性
+
+ R0 U
2、实际电压源模型、
R0 u e – 或
+ E –
–
I RO
U E IR0 U I O
+
U
+ –
RL
E
–
U = E − IRo
伏安特性
b
E2
c
Va = − E1 = −5V, Vb = 0V, Vc = E 2 = 8V U ab = Va − Vb = (−5 − 0)V = −5V U bc = Vb − Vc = (0 − 8)V = −8V
电位计算补充例题
结论：从上述计算结果可以看到，结论：从上述计算结果可以看到，电位与参考点的选取有关，参考点不同，各点电位不同；选取有关，参考点不同，各点电位不同；而电压与参考点的选取无关，参考点不同，参考点的选取无关，参考点不同，两点之间的电压不变，但电压的参考方向不同，则符号不同。不变，但电压的参考方向不同，则符号不同。
15
u(t ) / V
1 0.5 1.5 2 2.5 3 t/ms
(b)
u(t )
–
R
C
1 0 –15 0.5 1.5
2 2.5
3 t/ms
(a)
i C (t ) / m A
u (t ) iR (t ) = R
du ( t ) iC ( t ) = C dt