[电路基础 - 1] 电路建模和电路定律(自用)
总览
1.电路和电路模型
2.电流和电压参考方向
3.电功率和能量
4.电路元件
5.电阻元件
6.电压源和电流源
7.受控电源
8.基尔霍夫定律
重点:
1.电压、电流的参考方向
2.电阻元件、电源元件的特性
3.基尔霍夫定律(基尔霍夫电流定律KCL、基尔霍夫电压定律KVL)
一、电路和电路模型
1.功能
电路为了2点:能量、信息
2.电源的内阻
实际画电路图的时候要考虑电源的内阻 Rs
3.理想电路原件
有某种确定的电磁性能的理想元件。
重点是:
1.理想电路元件有哪些:电阻、电感、电容、电压源、电流源
2.理想电路元件是最小的单位,也就是它不能被分解成更小的部分
4.激励、响应
电入为激励,电出为响应
5.不同的情况下,同一元件的抽象不同
在不同的条件下,同一个电感线圈能够被抽象成不同的形式
右边的4种情况分别对应:
1.直流
2.交流
3.交流,但是考虑线圈本身的电阻损耗
4.高频交流,电感产生了电容效应
6.交流、直流的思考
大小和方向都不变的电流,就是直流
其余的都是交流
直流其实也是一种交流电,在 w -> 0 的时候,因为 w == 2π / T,
所以此时,T -> 无穷,周期趋近于无穷,则此时即是直流电。
二、电压、电流的参考方向
0.欧姆定律的适用范围
欧姆定律的适用范围其实非常有限,只能用在线性电阻上面。
1.电压
电压的方向是需要一个参考方向,同号异号来区别。
电压参考方向一般采用中间这种就可以了。
2.电流
电流:带电粒子的有规则的定向移动
电流强度:单位时间内通过导体横截面的电荷量
3.关联参考方向、非关联参考方向
下图中,在计算的时候,首先看给出的参考方向,如下图中的箭头,说明,给出的参考方向是从右向左的。
然后,如果我们要计算 A 吸收的功率,那么取 +,
此时来对比我们的参考方向和我们实际的方向是不是相反的。
因为给出的电流是 -2A,也就是负数,所以说是非关联的参考方向。
这种情况下取一个 -。
所以 P吸收 = + - (3) * (-2A) = 6W
三、电功率、能量
1.单位认知
搞网络一样需要
四、电路元件
1.集总参数电路
d 表示这个元件的尺寸,入 表示内部电磁过程辐射出来的电磁波的波长
也就是当这个元件足够小的时候,它内部的过程忽略不计,将它看做一个基本的、不可再细分的单位,它两端的电压是相等的,流经它的电流在它的两端是相等的
原因是因为:
电源发出的电压是变化的、这个元件承载的电流是变化的,
但是,当将 d 和 入 同时 / 光速时,那么就会得到:
d/c << 入/c ,也就是,t << T(电流经这个小电路的时间,远远小于电源变化周期的时间。这就导致了,在这个微小的时间 t 里,供电电压电流都是不发生变化的(趋近于0))
2.光敏电阻
在光照的时候,光敏电阻阻值减小
五、理想电压源、理想电流源
1.理想电压源
什么意思呢,就是不管电流是多少,
电压都维持一个固定数值,或一个根据时间函数(也许是周期)变化的值
2.电源也可以作为 吸收功率 的 元件 存在吗?
可以。正对正、负对负充电的时候,是吸收功率的:
下面这个例题的解题思路:
给出的电流参考方向,在流经 Ur 的时候,是从 + 流向 - 的,所以说是“关联参考方向”。
所以说,i 应该是正数,i = 1A
然后计算 P 10V,因为电流在流经 10V 电源的时候,是从 - 流向 +,所以说,是“非关联参考方向”。
假如我们要计算 10V 电源吸收的功率,那么:
因为是吸收功率,所以取一个 +
因为是非关联参考方向,所以取一个 -
所以 P吸10V = + - (10V) * (1A) == -10W
这是一个负数,所以 10V 的电源是在吸收 -10W 的功率,也就是在放出 10W 的功率。
3.理想电流源
理想电流源是输出的电流永远都是恒定的,不随着电源电压的变化而变化。
一般来说是有这种设备的,比如说光电池在一定的光照下能够产生相对来说恒定的电流。
五、电源
1.受控电源
受到电路中某处的电压或者电流控制的电源。
2.四端元件
电流 i1 控制 电流 i2 的例子 && 电流控制电压源例子。
beta 是一个常数。
电压控制电流的例子 && 电压控制电压的例子
例如 三极管,就是电流控制的电流源:
3.独立源和受控源
五、基尔霍夫定律
1.基本
2.基尔霍夫电流定律 KCL
一般采用 b=3 的方法计算支路
在计算结点的时候,如果在一条线上,那么就只算一条
可以看到,每个结点的电流流入和流出的和等于 0,方向可以改变 + - 号。
和图有关,是一种拓扑约束。
3.基尔霍夫电压定律 KVL
取一个电源的实际电流方向,看整个回路上的其他元件是否满足这个条件(关联 or 非关联)
关联的就是正号,非关联就是负号
另外,KVL 适用于电路中任一假想的回路,也就是哪怕这个电路是短路,也包含
蓝色的线条电阻是我们 虚构的电路,以便于形成一个回路
我们说,Uab 指的是 a 的电势比 b 高,也就是从 a 到 b 的电势差
或者也可以说,a 是 +,b 是 -。
但是在下面这个图中,不能设电势差为 Uab,原因是 a 点的电势不可能比 b 点高。
为什么呢?
b点,也就是 U1 的 右侧是 +,高于 U1 左侧,高于 U2 右侧,高于 U2 左侧,高于 Us 右侧,高于 Us 左侧,高于 a 点。
所以一定要设为 Uba,也就是 b 点电势一定要比 a 高。
五、例题
1.给自己看的,公式写错了但原理懂了
2.
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