文档介绍：第一章电路模型和电路定律
教学基本要求
电路理论主要研究电路中发生的电磁现象,用电流、电压和功率等物理量来描述其中的过程。因为电路是由电路元件构成的,因而年整个电路的表现如何既要看元件的连接方式,又要看每个元件的特性,这就决定了电路中各电流、电压要受两种基本规律的约束,即:
(1)电路元件性质的约束。也称电路元件的伏安关系(VCR),
它仅与元件性质有关, 与元件在电路中连接方式无关。
(2)电路连接方式的约束。也称拓补约束,
它仅与元件在电路中连接方式有关,与元件性质无关。
基尔霍夫电流定律(KCL)、电压定律(KVL)是概括这种约束关系的基本定律。
本章学习的内容有:电路和电路模型,电流和电压的参考方向,电功率和能量,电路元件,电阻、电容、电感元件的数学模型及特性,电压源和电流源的概念及特点,受控源的概念及分类,结点、支路、回路的概念和基尔霍夫定律。
本章内容是所有章节的基础,学习时要深刻理解,熟练掌握。
预习知识:
1) 物理学中的电磁感应定律、楞次定律
2) 电容上的电压与电流、电荷与电场之间的关系
内容重点:
电流和电压的参考方向,电路元件特性和基尔霍夫定律是本章学习的重点。
难点:
1) 电压电流的实际方向和参考方向的联系和差别
2) 理想电路元件与实际电路器件的联系和差别
3) 独立电源与受控电源的联系和差别
二、学时安排总学时:6
教学内容
学时
2
、电容、电感元件的数学模型及特性
2
2
三、教学内容
§1-1 电路和电路模型
实际电路——由电器设备组成(如电动机、变压器、晶体管、电容等等),为完成某种预期的目的而设计、连接和安装形成电流通路。
图1是最简单的一种实际照明电路。它由三部分组成:
1)提供电能的能源(图中为干电池),简称电源或激励源或输入,电源把其它形式的能量转换成电能;
2)用电设备(图中为灯泡),简称负载,负载把电能转换为其他形式的能量。
3)连接导线,导线提供电流通路,电路中产生的电压和电流称为响应。
任何实际电路都不可缺少这三个组成部分。图1 手电筒电路
实际电路功能:
1)进行能量的传输、分配与转换(如电力系统中的输电电路)。
2)进行信息的传递与处理(如信号的放大、滤波、调协、检波等等)。
实际电路的外貌结构、具体功能以及设计方法各不相同,但遵循同一理论基础,即电路理论。
电路模型——足以反映实际电路中电工设备和器件(实际部件)的电磁性能的理想电路元件或它们的组合。
理想电路元件——抽掉了实际部件的外形、尺寸等差异性,反映其电磁性能共性的电路模型的最小单元。
发生在实际电路器件中的电磁现象按性质可分为:
1)消耗电能;2)供给电能;3)储存电场能量;4)储存磁场能量
假定这些现象可以分别研究。将每一种性质的电磁现象用一理想电路元件来表征,有如下几种基本的理想电路元件:
1)电阻——反映消耗电能转换成其他形式能量的过程(如电阻器、灯泡、电炉等)。
2)电容——反映产生电场,储存电场能量的特征。
3)电感——反映产生磁场,储存磁场能量的特征。
4)电源元件——表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件
需要注意的是:
1)具有相同的主要电磁性能的实际电路部件,在一定条件下可用同一模型表示;
2)同一实际电路部件在不同的工作条件下,其模型可以有不同的形式。
如在直流情况下,一个线圈的模型可以是一个电阻元件;
在较低频率下,就要用电阻元件和电感元件的串联组合模拟;
在较高频率下,还应计及导体表面的电荷作用,即电容效应,所以其模型还需要包含电容元件。
实际电路的电路模型取得恰当,对电路的分析和计算结果就与实际情况接近;模型取得不恰当,则会造成很大误差,有时甚至导致自相矛盾的结果。如果模型取得太复杂就会造成分析的困难;如果取得太简单,又不足以反映所需求解的真实情况。  
§1-2 电流和电压的参考方向
电路理论中涉及的物理量主要有电流I、电压U、电荷Q、磁通Φ、电功率P和电磁能量W。在电路分析中人们主要关心的物理量是电流、电压和功率。
电流——带电粒子有规则的定向运动形成电流。
电流强度——单位时间内通过导体横截面的电荷量。
单位:kA、A、mA、μA 。 1kA=103A 1mA=10-3A 1μA=10-6A
电流的实际方向——规定正电荷的运动方向为电流的实际方向。
电