元件的伏安关系.pptx
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1、一一.基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(KCL):在在集集总总参参数数电电路路中中,任任一一时时刻刻流流出出(流流入入)任任一一节节点的各支路电流的代数和为零。点的各支路电流的代数和为零。即即一般规定:当支路电流的参考方向离开节点时,在一般规定:当支路电流的参考方向离开节点时,在KCL方程中该支路电流前面取正号,反之取负号方程中该支路电流前面取正号,反之取负号物理基础物理基础:电荷守恒,电流连续性。电荷守恒,电流连续性。i1+i2 i3+i4=0i1+i3=i2+i4i2=10+(-12)-i1 =10-12+3=1A i1i4i2i3例例i1=47=3A 7A4Ai110A-12Ai2例例K
2、CL的推广:的推广:ABi3i2i1二、基尔霍夫电压定律二、基尔霍夫电压定律(KVL):集总参数电路中,任一时刻集总参数电路中,任一时刻沿任一闭合路径沿任一闭合路径(按按 固定绕向固定绕向),各支路电压代数和为零各支路电压代数和为零。即即一般规定:当支路(元件)电压的参考方向与回路的一般规定:当支路(元件)电压的参考方向与回路的绕行方向一致时,在绕行方向一致时,在KVL方程中该电压前面取正号,方程中该电压前面取正号,反之取负号反之取负号R1I1US1+R2I2R3I3+R4I4+US4=0R1I1+R2I2R3I3+R4I4=US1US4例例顺时针方向绕行顺时针方向绕行:电阻压降电阻压降电源压
3、升电源压升-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4推推论论:电电路路中中任任意意两两点点间间的的电电压压等等于于两两点点间间任任一条路径经过的各元件电压的代数和。一条路径经过的各元件电压的代数和。图示电路:求图示电路:求U和和I。1A3A2A3V2V3 UI例例1U1对节点列对节点列KCL方程方程解:解:对回路列对回路列KVL方程方程756121131248910+u7 -+u5 -+u6 -+u12 -+u8 -+u9 -+u10 -u11 +u1-+u2-+u3-+u4-采用关联方向采用关联方向1-5 基本电路元件的伏
4、安关系基本电路元件的伏安关系(VAR)一、电阻元件一、电阻元件(resistor)、电阻元件、电阻元件欧姆定律欧姆定律(hms Law)+u -i Ru=R i电阻电阻R单位名称:欧单位名称:欧(姆姆)符号符号:k 2、VAR(resistance)只消耗电能的电阻元件只消耗电能的电阻元件ui0非线性、非时变非线性、非时变ut0t1t2线性、时变线性、时变ui0t1t2非线性、时变非线性、时变伏安特性曲线伏安特性曲线令令 G 1/RG称为电导称为电导(conductance)则则 欧姆定律表示为欧姆定律表示为 i G u单位名称:西单位名称:西(门子门子)符号符号:S(Siemens)G+ui
5、 电阻的电压和电流的参考方向相反电阻的电压和电流的参考方向相反R (G)+ui则欧姆定律写为则欧姆定律写为u Ri i Gu 公式必须和参考方向配套使用!公式必须和参考方向配套使用!u与与i,R与与G为对偶量。为对偶量。Riu+两种特殊情况:开路与短路两种特殊情况:开路与短路当当 R=0(G=),视其为短路,视其为短路(short circuit)。u=0 ,i由外电路决定由外电路决定 当当 R=(G=0),视其为开路,视其为开路(open circuit)。i=0 ,u由外电路决定由外电路决定ui0开路开路ui0短路短路Isc短路电流短路电流Uoc开路电压开路电压3.功率和能量功率和能量p吸
6、吸 ui (R i)i i 2 R u(u/R)=u2/Rp吸吸 ui i 2R u2/R功率:功率:R+uiR+ui能量:能量:可用功表示。从可用功表示。从t0 到到 t电阻消耗的能量电阻消耗的能量,p为正值,这类电阻元件是吸收功率的,为正值,这类电阻元件是吸收功率的,称为称为耗能元件,耗能元件,它将吸收的全部电能转化为热能,它将吸收的全部电能转化为热能,是是无源元件无源元件应用!应用!例、烤面包机的基本部件是电阻丝,它将电能转换为热例、烤面包机的基本部件是电阻丝,它将电能转换为热能,若烤面包机接能,若烤面包机接110V电源,其电阻是电源,其电阻是12,问流过电,问流过电阻丝的电流是多少?电
7、阻吸收的功率是多少?阻丝的电流是多少?电阻吸收的功率是多少?解:解:注意:注意:作为理想元件,线性电阻元件上的电压、电流可以不作为理想元件,线性电阻元件上的电压、电流可以不受限制的满足欧姆定律。但作为实际的电阻元件如灯泡、电炉受限制的满足欧姆定律。但作为实际的电阻元件如灯泡、电炉等,对电压、电流或功率却有一定的限额。过大的电压或电流等,对电压、电流或功率却有一定的限额。过大的电压或电流会使器件过热而损坏。因此,在电子设备的设计中,必须考虑会使器件过热而损坏。因此,在电子设备的设计中,必须考虑器件的额定电压、额定电流、额定功率以及器件的散热问题。器件的额定电压、额定电流、额定功率以及器件的散热问
8、题。如:如:220V40W的灯泡!的灯泡!描述电容的两个基本变量描述电容的两个基本变量:u,q对于线性电容,有:对于线性电容,有:q=Cu 电容电容元件元件C 称为电容器的电容称为电容器的电容电容电容 C 的单位:的单位:F(法法)(Farad,法拉,法拉)常用常用 F,pF等表示。等表示。Ciu+二、二、电容元件电容元件 (capacitor)电路符号电路符号C库伏(库伏(qu)特性特性C tg qu0.电容的电容的VARCiu+隔断直流的作用隔断直流的作用“记忆记忆”电流的作用,是一种电流的作用,是一种“记忆记忆元件元件”.三三.电容的电场能量电容的电场能量从从t0到到 t 电容储能的变化
9、量:电容储能的变化量:储能元件储能元件无源元件无源元件例:例:已知电容两端电压已知电容两端电压波形波形 如图所示,求如图所示,求 电电容的电流、功率及储容的电流、功率及储能能。小结:小结:(1)i的大小与的大小与 u 的的变化率成正比变化率成正比,与,与 u 的大小无关;的大小无关;(3)电容元件是一种记忆元件;电容元件是一种记忆元件;(2)当当 u 为为常常数数(直直流流)时时,du/dt=0 i=0。电电容容在在直直流电路中相当于开路,电容有流电路中相当于开路,电容有隔直作用隔直作用;(5)表表达达式式前前的的正正、负负号号与与u,i 的的参参考考方方向向有有关关。当当 u,i为关联方向时
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