电路模型和电路模型

解 电阻：关联参考方向
p吸 = UI = 10×1 = 10W 10V
电阻吸收功率： 10W
电源： 非关联参考方向
p发 = UI = 10×1 = 10W
电源发出功率： 10W
I
A
+
U 10W
-
B
电路
第1章 电路模型和电路定律
例2： U1=10V， U2=5V, 求电阻和电源的功率.
U1
I 5W
+ UR -
电路
第1章 电路模型和电路定律
(2) 电路建模
开关
电
源
载负
导线
S
I
电 源
R0
+ _US
+负
RL U 载
–
注意 理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似。
耗能特性 R ∵耗能>>磁场
I
磁场特性 L
∴忽略 L
R
电路
第1章 电路模型和电路定律
1.2 电流和电压的参考方向
(1) 为什么要引入参考方向？
(a) 电压或电流的方向不确定
第1章 电路模型和电路定律
例 如图电路，若已知元件吸收功率为－20W，电压
U=5V，求电流I。
AI
元件
B
+U-
解 由图可知U、I为关联参考方向，因此:
I=
P吸 U
=
－20 5
= －4A
电路
第1章 电路模型和电路定律
思考： 如图电路，若已知元件中电流为I=－100A，电 压U=10V，求电功率P，并说明元件是电源还是负载。
i
p吸 = u i
u
p吸> 0 实际吸收功率
p吸< 0 实际发出功率 – 2. u, i 取非关联参考方向
记忆方法
p= u i
关联
吸
+
i
p发 = u i
非关联 发
u
P发> 0 实际发出功率
–
P发< 0 实际吸收功率
电路
第1章 电路模型和电路定律
例1 U =10V , I =1A，求各元件吸收的功率。
解 取各U、I参考如图所示。
UR=U1- U2=10-5=5V
U2
I=UR / R =5/ 5=1A
电阻： 关联
PR吸收=URI =5×1=5W 吸收
电源U1：非关联
➢结论
PU1发出=U1I =10×1=10W 发出
∑p吸= ∑p发
电源U2：关联
PU2吸收=U2I =5×1=5W 吸收
功率守恒
电路
？
(b) 电压或电流的方向随时间变化
i
i
i=Imsinwt
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0 < t < T /2：i > 0 与图上所示方向相同 0 T/2
T /2 < t < T ：i <0 与图上所示方向相反
T wt
电路
第1章 电路模型和电路定律
(2) 电压、电流的参考方向（Reference direction）
(a) 电流的参考方向
Ai R
B
+u
-
u = Ri
+i
uN
i
A
R
B
+u
-
u = -Ri
+i
uN
-
-
电路
第1章 电路模型和电路定律
例3 电压电流参考方向如图中所标，问：对A、B两 部分电路电压电流参考方向关联否？
i
＋
AuB
－
答：A电压、电流参考方向非关联； B电压、电流参考方向关联。
电路
第1章 电路模型和电路定律
➢小结
- 真实方向 +
A
B
+ 参考方向 -
u
u<0
或
uAB < 0
电压参考方向的3种表示方法:
箭头→
正负极性：参考方向从 + 指向 -
双下标（ uAB ）：参考方向从A指向B
电路
第1章 电路模型和电路定律
例2 如果参考方向为U1 ,求U1 ;如果参考方向为U2 ,求U2。
解 实际电流 U方向如图所示。 A
电路
第1章 电路模型和电路定律
2. 实际电路 （1）实现电能的传输、分配与转换
开关
电
源
载负
导线
（2）实现信号的传递与处理
话筒
放
扬声器
大
器
电路
第1章 电路模型和电路定律
电路
第1章 电路模型和电路定律
3. 电路模型 实际电路元件 抽象 u- i 关系 表示 理想电路元件 （1）基本理想电路元件
电阻(resistance)： u- i 代数关系 电感(inductance)：u 是i 的微分关系 电容(capacitance)：i 是u的微分关系 电源(source)： u- i 相互独立
(1) 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。
(2) 参考方向一经选定，在计算过程中不得任意改变。
(3) 关联参考方向和非关联参考方向：
+
U
+
U
I 关联参考方向
I 非关联参考方向
(4) 参考方向也称为假定正方向，以后讨论均在参考方向下进 行，不考虑实际方向。
电路
第1章 电路模型和电路定律
1.3 电功率和能量
I1 I A
I=10/ 10 =1A
• 如果参考方向为I1 ，
10V
I2 10W
∵ I1 与I同向， ∴ I1 =I=1A
B
• 如果参考方向为I2 ，
∵ I2 与I相反，
∴ I2 =-I= -1A
电路
第1章 电路模型和电路定律
(b) 电压的参考方向
+ 真实方向 -
A
B
+ 参考方向 -
u
u>0
或
uAB > 0
一、 电功率 单位时间内电场力所做的功。
将单位电荷从A移 动到B所作的功
单位时间内从A到B 的电荷量
p dw dw dq ui
dt dq dt
功率的单位名称：瓦（特） 符号（W） 能量的单位名称：焦（耳) 符号（J）
电路
二、功率的计算
第1章 电路模型和电路定律
1. u, i 取关联参考方向
+
⊕ A
真实方向 B
参考方向
i
⊕ 真实方向
A
B
参考方向
i
i>0
i<0
或
iAB > 0
或
iAB < 0
电流参考方向的2种表示方法:
箭头→
双下标（ iAB ）：参考方向从A指向B
电路
第1章 电路模型和电路定律
例1 如果参考方向为I1 ，求I1 ；如果参考方向为I2 ，求I2。
解 实际电流 I 方向如图所示。
电路
重点：
第1章 电路模型和电路定律
1. 电压、电流的参考方向 2. 无源元件和电源元件的特性 3. 基尔霍夫定律
电路
第1章 电路模型和电路定律
1.1 电路和电路模型
1. 电路的组成
电源 (发电厂、干电池、光电池)：激励源 电路 负荷 (用电设备)
导线与开关 (输电线路, 电路板)
激励源：电源 (输入) 响应： 由激励产生的电流和电压 (输出)
AI
元件
B
+U-
解 由图可知U、I为非关联参考方向，因此:
10V
+ 10W -
U1
U2
U
U=10V • 如果参考方向为U1 ，
-+
B
∵ U1 与U同向， ∴ U1 =U=10V
• 如果参考方向为U2 ，
∵ U2 与U相反，
∴ U2 =-U= -10V
电路
第1章 电路模型和电路定律
(c) 电流、电压的参考方向的关系
关联参考方向
非关联参考方向
（associate reference directions） （non-associate reference directions）