1.电路模型
电路是各种电气设备与电子器件的有机结合体。本书研究的电路是实际电路的理想模型。实际器件有时可以用单一理想电路元件代替,有时则需用几个理想电路元件的组合来代替。电路模型就是用理想电路元件代替实际电路。
1)集总元件和集总电路
在电路元器件的尺寸远远小于其工作频率下所对应的波长时,意味着这些元器件工作时构成了一个守恒的能量系统,即不与外界发生电磁能量交换。我们称这些电路元件为集总参数元件,简称集总元件。由集总元件构成的电路就叫做集总电路。
2)理想电路元件
①理想无源元件:电阻元件、电容元件、电感元件等;
②理想有源元件:独立电源(电压源、电流源);各种受控源
3)实际电路元器件的模型
任何一个实际器件在某种条件下都可以给予它某个适当的模型,以便对电路进行科学的分析。同样的元器件在不同的工作环境下,其模型也是完全不同的,比如晶体三极管。
4)电路模型
为了有效地分析电路,我们常常用理想元件来代替实际电路元器件而组成理想电路,故而叫作电路模型。比如日光灯的线路图:
图1 日光灯的电路图
2.分析电路的目的
在给定的电路结构及其已知电路参数的情况下,获取有关元器件或部分电路的电压、电流以及功率,以便及时了解电路乃至设备的运行状态,这是我们做得最多的事情。另外,通过学习电路基础知识和电子技术,我们可以设计和生产出许多非常有用的电气设备和电子产品。
3.电流
电流的定义
电流,也叫电流强度,是大量电荷定向移动所形成的规模效应。其度量的理论依据是:单位时间内通过导体单位截面积的电荷量。
考虑到自然界存在正负两类电荷,且形成电流的效果刚好是相反的,为分析方便,我们规定:正电荷移动的方向就是电流的实际正方向。电流的单位是安培(Ampere)。
2)电流的参考方向
一般用单向的箭头表示,如下图所示;
图2 电流的参考方向
偶尔也用双下标表示,比如 表示假定电流从A流向B。
实际电流的流向与其参考方向只有两种可能:i=1A,说明电流的实际方向与其参考方向一致;如若i = —1 A,则说明了电流的实际方向与参考方向刚好相反。
4.电压
1)定义:
电压(工程上又叫做电压降)
电场力将单位正电荷从A点移动到B点所做的功就叫AB两点之间的电压。
2)电压的实际方向:由高电位(+)指向低电位(—)。
5.电位
本质上,电路中任一结(节)点对地的电压就称之为电位,有时也指对中线的电压。一般用一个大写字母U表示,如A点的电位用UA,B点的电位用UB。
1)为了分析电路的方便,规定:电路中电位为0V的结点为参考结点;
2)其余的结点称为非参考结点,其电位为该点对参考结点的电位差;
3)同一电路,参考点选择不同,各结点电位就不同,但任意两个结点之间的电位差(即电压)不变;
4)任一电路最多只能选定一个参考结点。
6.电动势
主要是用来衡量电源力的大小。从物理意义上说,电动势是做正功的,方向是从电源的低电位端指向高电位端。
7.电能
电路元件从t0到t内吸收的能量W,可以用电压和电流来表征:
式中u和 i都是时间的函数,因此,能量也是时间的函数。电压单位为伏特(V),电流单位为安培(A),电能的单位为焦耳(J)。
8.电功率
(电)功率的定义是:元件在单位时间内所做的功,计算式是:p=ui,单位是瓦特。