电路基本概念简介

1.电路和电路模型

（1）电路：由若干理想元件连接而成的电流流通的路径。

（2）组成部分：

1）电源：作用是提供电能。

2）负载：作用是应用电能、消耗电能。

3）连接导线：作用是连接电源和负载，形成回路，让电流流通。

4）控制器件：作用是控制电路的状态。例如，接通或断开电流流通的通路。

（3）三种状态：通路、开路和短路。

（4）电路模型：在一定条件下，忽略实际元件的次要特性，归结为足以表征其主要特性的理想元件。

电路模型主要有：电阻R、电感L、电容C、电压源U_S、电流源I_S和二端网络等。

2.电路元件

第1章中介绍了3个电路模型元件：电阻、电压源和电流源。

（1）电阻。

1）定义：，单位欧[姆]（Ω）。

2）导体电阻计算：。

3）与温度的关系：

R₂=R₁+R₁α（t₂-t₁）

α为电阻温度系数，有正有负。

4）电阻的伏安特性：电阻两端的电压u_R与流过电阻电流i_R之间的函数关系。

可分为线性电阻（伏安特性是一条直线）和非线性电阻（伏安特性是一条曲线），如图1-1所示。

图1-1 电阻的伏安特性

a）线性电阻 b）非线性电阻

5）电导：电阻的倒数。用G表示，。单位西[门子]，符号为S，1S=1Ω^-1。

（2）理想电压源。

1）定义：在任何情况下，端电压均能按给定规律变化的电路元件。

2）特点：①端电压为定值（定规律）；②电流取决于外电路。

3）实际电压源：由理想电压源U_S与电阻R_S串联组合。R_S越小，越接近理想电压源特性。

4）输出电压方程：U=U_S-IR_S。

5）伏安特性：以直流电压源为例，理想电压源的伏安特性，是一条平行于横轴的直线。实际电压源的伏安特性，是一条斜率为-R_S，截距为U_S的直线。R_S越大，输出电流I增大时，在R_S上的压降越大，输出电压U下降越大。电压源的符号和伏安特性如图1-2所示。

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图1-2 电压源

a）理想电压源符号 b）实际电压源组成 c）连接电路 d）伏安特性

（3）理想电流源。

1）定义：在任何情况下，输出电流均能按给定规律变化的电路元件。

2）特点：①输出电流为定值（定规律）；②端电压取决于外电路。

3）实际电流源：由理想电流源I_S与电阻R_S并联组成。R_S越大，越接近理想电流源特性。

4）输出电流方程：。

5）伏安特性：以直流电流源为例，理想电流源的伏安特性，是一条平行于纵轴的直线。实际电流源的伏安特性，是一条斜率为，在横轴上截距为I_S的直线。R_S越小，输出电压U增大时，在R_S上的分流越大，输出电流越小。电流源的符号和伏安特性如图1-3所示。

图1-3 电流源

a）理想电流源符号 b）实际电流源组成 c）连接电路 d）伏安特性

3.电路基本物理量

（1）电流。

1）定义：，对稳恒直流：。单位为安[培]（A）。

2）分类：直流（稳恒直流、脉动直流）和交流（正弦交流、非正弦交流）。

3）参考方向：任意选定。可用实线箭头或双下标表示。

4）实际方向：若电流为正值，则实际方向与参考方向相同；若电流为负值，则实际方向与参考方向相反。

5）正负值确定：若实际方向与参考方向相同，则电流为正值；若实际方向与参考方向相反，则电流为负值。

（2）电压。

1）定义：，单位为伏[特]（V）。

2）参考方向：任意选定。用“+”、“-”极性或双下标表示。

3）实际方向：若电压为正值，则实际方向与参考方向相同；若电压为负值，则实际方向与参考方向相反。

4）正负值确定：若实际方向与参考方向相同，则电压为正值；若实际方向与参考方向相反，则电压为负值。

5）关联参考方向：电流与电压参考方向选为一致，称为关联参考方向。

6）电位：任选一点为零电位参考点，某点到该零电位参考点之间的电压称为电位，记作φ_A或U_A。

（3）电功率。

1）定义：，对直流：P=±UI，单位为瓦[特]（W）。

2）吸收功率和发出功率：p＞0时为吸收功率，p＜0时为发出功率。

3）电阻元件的功率：，恒为正值，电阻是耗能元件。

4）功率平衡：在一个完整电路中，任一瞬间，吸收功率总和等于发出功率总和。