一、預備知識
1、在電路中將輸入信號稱為激勵,輸出信號稱為響應。
2、歐姆定律:該定律是由德國物理學家喬治·西蒙·歐姆1826年4月發(fā)表的《金屬導電定律的測定》論文提出的,定理的內(nèi)容是在同一電路中,通過某段導體的電流I跟這段導體兩端的電壓U成正比,跟這段導體的電阻R成反比。
3、電路的參考方向
(1)關聯(lián)參考方向:流過元件的電流方向與電壓的極性相同,則稱電流與電壓為關聯(lián)參考方向。
(2)非關聯(lián)參考方向:若流過元件的電流方向與電壓的極性相反,則稱電流與電壓為非關聯(lián)參考方向
4、電路中的參數(shù)表示
(1)電流:用英文字母I表示(直流信號用大寫的I表示,非直流信號用小寫的i表示),基本單位為安培(A)。
(2)電壓:用英文字母U表示(直流信號用大寫的U表示,非直流信號用小寫的u表示),基本單位為伏特(V)。
(3)電阻:用英文字母R表示,基本單位為歐姆(Ω)。
(4)電容:用英文字母C表示,基本單位為法拉(F)。
(5)電感:用英文字母L表示,基本單位為亨利(H)。
(6)功率:用英文字母P表示,基本單位為瓦特(W)。
(7)能量:用英文字母W表示,基本單位為焦耳(J)。
5、吸收功率與釋放功率的判定
取電流電壓為關聯(lián)參考方向,若UI<0,此時判定為釋放功率,若UI>0則判定為吸收功率。
6、基本元件的伏安關系(U與I取關聯(lián)參考方向)
(1)電阻元件
①、伏安關系:根據(jù)歐姆定律U=IR=I/G,其中G稱為電導,是電阻的倒數(shù),I為流過電阻的電流,U為電阻兩端的電壓。
②、電阻的功率:電阻屬于消耗功率的元件,故P=UI>0。
(2)電容元件
①、伏安關系:電容兩端的電壓U等于流過電容的電流的積分與電容C的比值。
②、電容的功率:電容屬于儲能元件,其功率P=UI。
(3)電感元件
①、伏安關系:電感兩端的電壓U等于流過電感的電流的微分與電感L的乘積。
②、電感的功率:電感屬于儲能元件,其功率P=UI。
7、電源
(1)電壓源:電壓源顧名思義即 電壓恒定的電源 ,泛指輸出電壓恒定,輸出的電流隨外部負載的不同而不同的電源,盡管理想電壓源的內(nèi)阻無窮小,但是實際電壓源是存在內(nèi)阻的。
(2)電流源:電流源顧名思義即 電流恒定的電源 ,泛指輸出電流恒定,輸出的電壓隨外部負載的不同而不同的電源,理想電流源的內(nèi)阻無窮大。
(3)受控電源:受控電源分為四種
電壓控制的電壓源:即Voltage Controlled Voltage Source,簡記為VCVS。
電流控制的電壓源:即Current Controlled Voltage Source,簡記為CCVS。
電壓控制的電流源:即Voltage Controlled Current Source,簡記為VCCS。
電流控制的電流源:即Current Controlled Current Source,簡記為CCCS。
8、基爾霍夫定律
(1)基爾霍夫定律分電流定律與電壓定律,有的課本將其譯為克希荷夫定律
(2)基爾霍夫電流定律:簡記為KVL定理,是指 集總電路中,任何時刻,流入節(jié)點的電流等于流出的電流 ,即一個節(jié)點的電流代數(shù)和等于0。
(3)基爾霍夫電壓定律:簡記為KCL定理,是指 集總電路中,任何時刻,沿任一回路,所有支路電壓的代數(shù)和等于0 。
二、例題分析
1、求解電路以后,檢驗所得結(jié)果的方法之一是核對電路中所有原件的功率平衡,即電路中元件的功率代數(shù)和為0,檢驗如下電路中的計算是否正確。
解:對于A的功率P1=-5×60=-300W
對于B的功率P2=1×60=60W
對于C的功率P3=2×60=120W
對于D的功率P4=2×40=80W
對于E的功率P5=2×20=40W,顯然P1=P2+P3+P4+P5,故電路參數(shù)正確。
2、求電路中的電流源,電壓源和電阻的功率,并說明吸收還是發(fā)出。
解:
對于圖A
電阻的電壓為10V,電流為2A,電流電壓為關聯(lián)參考方向,P=2×10=20W
電流源的電壓為5V,電流為2A,電流電壓為關聯(lián)參考方向,P=2×5=10W
電壓源的電壓為15V,電流為2A,電流電壓為非關聯(lián)參考方向,P=-2×15=-30W
故電阻吸收功率,電流源吸收功率,電壓源釋放功率
對于圖B
電阻的電壓為15V,電流為3A,電流電壓為關聯(lián)參考方向,P=3×15=45W
電流源的電壓為15V,電流為2A,電流電壓為非關聯(lián)參考方向,P=-2×15=-30W
電壓源的電壓為15V,電流為1A,電流電壓為非關聯(lián)參考方向,P=-1×15=-15W
故電阻吸收功率,電流源釋放功率,電壓源釋放功率
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