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电路1.1

Archived University Note

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电路的作用

  1. 电能的产生、传输、使用 (强电)
  2. 电信号的产生、传递、处理 (弱电)

实际电路

为完成预期目的而由电路部件和电路器件相互连接而成的电流通路装置。

电源

电能和电信号的发生器。

负载

用电设备。

激励

一般称电源为激励。

响应

激励产生的电压电流。

电阻元件特点

  1. 无源耗能元件
  2. 双向性元件:对线性电阻而言
  3. 无记忆性元件

理想的电子元件:电阻、电容、电感。

理想元件是组成电路的最小单元。

电路模型是由理想元件相互连接成的一个系统。

理想元件具有确定的电磁性质并用精确数学定义表示。

理想元件的端子是用"理想导线"连接起来的 二端 三端 四端。

建模:用理想电路元件或他们的组合模拟实际器件就是建立模型(考虑工作条件)。

电流定义

单位时间内流过的电荷量。

电导关系

电导 × 电阻 = 1

伏安特性

电阻元件的特性称为伏安特性(通过原点的一条直线)。

电压源特点

  • us 电压由自身确定
  • 电流由外电路确定
  • 不能短路

电流源特点

  • is 电流由自身确定
  • 电压由外电路确定
  • 不能开路

受控电源

电压或电流受其他电压或电流控制。

  • 电压控制电压源
  • 电流控制电压源
  • 电压控制电流源
  • 电流控制电流源

独立电源

电压电流由自身产生。

电路公式

U = (I1 + I2) × R
U = (I1 + … + I2) × R
i = (G1 + G2) × U
i = (G1 + … + Gn) × U

基尔霍夫定律

基尔霍夫电流定律(KCL)

Kirchhoff's Current Law,KCL

流向电路上任一点的电流总和等于离开这点的电流总和。

∑_{k=1}^{n} i_k = 0

基尔霍夫电压定律(KVL)

Kirchhoff's Voltage Law,KVL

围绕一个电路的电位差的直接总和一定是零。

∑_{k=1}^{m} v_k = 0

在静电学里,电位定义为电场的负线积分。

φ(r) = -∫_L E · dl

其中,φ(r) 是电位,E 是电场,L 是从参考位置到位置 r 的路径,dl 是这路径的微小线元素。

那么,基尔霍夫电压定律可以等价表达为:

∮_C E · dl = 0

其中,C 是积分的闭合回路。

这方程式乃是法拉第电磁感应定律对于一个特殊状况的简化版本。假设通过闭合回路 C 的磁通量为常数,则这方程式成立。

这方程式指明,电场沿着闭合回路 C 的线积分为零。将这线积分切割为几段支路,就可以分别计算每一段支路的电压。

电阻元件特点

  1. 无源耗能元件
  2. 双向性元件:对线性电阻而言
  3. 无记忆性元件

理想的电子元件:电阻、电容、电感。