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電路模型與電路定律

汽車電子技術(shù) ? 來(lái)源:滑小稽筆記 ? 作者:小亮 ? 2023-03-02 13:59 ? 次閱讀
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一、預(yù)備知識(shí)

1、在電路中將輸入信號(hào)稱為激勵(lì),輸出信號(hào)稱為響應(yīng)。

2、歐姆定律:該定律是由德國(guó)物理學(xué)家喬治·西蒙·歐姆1826年4月發(fā)表的《金屬導(dǎo)電定律的測(cè)定》論文提出的,定理的內(nèi)容是在同一電路中,通過(guò)某段導(dǎo)體的電流I跟這段導(dǎo)體兩端的電壓U成正比,跟這段導(dǎo)體的電阻R成反比。

3、電路的參考方向

(1)關(guān)聯(lián)參考方向:流過(guò)元件的電流方向與電壓的極性相同,則稱電流與電壓為關(guān)聯(lián)參考方向。

(2)非關(guān)聯(lián)參考方向:若流過(guò)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(guān)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(hào)用大寫(xiě)的I表示,非直流信號(hào)用小寫(xiě)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(hào)用大寫(xiě)的U表示,非直流信號(hào)用小寫(xiě)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(guān)聯(lián)參考方向,若UI<0,此時(shí)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(guān)系(U與I取關(guān)聯(lián)參考方向)

(1)電阻元件

①、伏安關(guān)系:根據(jù)歐姆定律U=IR=I/G,其中G稱為電導(dǎo),是電阻的倒數(shù),I為流過(guò)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(guān)系:電容兩端的電壓U等于流過(guò)電容的電流的積分電容C的比值。

②、電容的功率:電容屬于儲(chǔ)能元件,其功率P=UI。

(3)電感元件

①、伏安關(guān)系:電感兩端的電壓U等于流過(guò)電感的電流的微分電感L的乘積。

②、電感的功率:電感屬于儲(chǔ)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(fù)載的不同而不同的電源,盡管理想電壓源的內(nèi)阻無(wú)窮小,但是實(shí)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(fù)載的不同而不同的電源,理想電流源的內(nèi)阻無(wú)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(jiǎn)記為VCVS。

電流控制的電壓源:即Current Controlled Voltage Source,簡(jiǎn)記為CCVS。

電壓控制的電流源:即Voltage Controlled Current Source,簡(jiǎn)記為VCCS。

電流控制的電流源:即Current Controlled Current Source,簡(jiǎn)記為CCCS。

圖片

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(jiǎn)記為KVL定理,是指 集總電路中,任何時(shí)刻,流入節(jié)點(diǎn)的電流等于流出的電流 ,即一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和等于0。

(3)基爾霍夫電壓定律:簡(jiǎn)記為KCL定理,是指 集總電路中,任何時(shí)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(yàn)所得結(jié)果的方法之一是核對(duì)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(yàn)如下電路中的計(jì)算是否正確。

圖片

解:對(duì)于A的功率P1=-5×60=-300W

對(duì)于B的功率P2=1×60=60W

對(duì)于C的功率P3=2×60=120W

對(duì)于D的功率P4=2×40=80W

對(duì)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(shuō)明吸收還是發(fā)出。

圖片

解:

對(duì)于圖A

電阻的電壓為10V,電流為2A,電流電壓為關(guān)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(guān)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(guān)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(duì)于圖B

電阻的電壓為15V,電流為3A,電流電壓為關(guān)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(guān)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(guān)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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