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1、电路 自动化科学与电气工程学院 电阻元件电阻元件对电流呈现阻力的元件。其伏安关系对电流呈现阻力的元件。其伏安关系用用u-i平面的一条曲线来描述：平面的一条曲线来描述：iu1. 1. 定定 义义伏安特性伏安特性1.5 电阻元件电阻元件 (resistor)9/14/20241电路 自动化科学与电气工程学院 R 称为电阻，单位：称为电阻，单位： (欧欧) (Ohm，欧姆，欧姆)单单 位位G 称为电导，单位：称为电导，单位： S(西门子西门子) (Siemens，西门子，西门子) 2. 2. 线性定常电阻元件线性定常电阻元件电路符号电路符号R任何时刻端电压与其电流成正比的电阻元件。任何时刻端电压与其
2、电流成正比的电阻元件。定定 义义G1.5 电阻元件电阻元件 (resistor)9/14/20242电路 自动化科学与电气工程学院 u-i 关系关系满足欧姆定律满足欧姆定律 (Ohms Law)u、i 取关联取关联参考方向参考方向伏安特性为一条伏安特性为一条过原点的直线过原点的直线1.5 电阻元件电阻元件 (resistor)9/14/20243电路 自动化科学与电气工程学院(1) 如电阻上的电压与电流参考方向非关联如电阻上的电压与电流参考方向非关联 公式中应冠以负号公式中应冠以负号注意(2) 说明线性电阻是无记忆、双向性的元件说明线性电阻是无记忆、双向性的元件欧姆定律欧姆定律则欧姆定律写为则
3、欧姆定律写为u R i i G u公式和参考方向必须配套使用！公式和参考方向必须配套使用！Rui+-非关联方向情况下非关联方向情况下1.5 电阻元件电阻元件 (resistor)9/14/20244电路 自动化科学与电气工程学院功率和能量功率和能量上述结果说明线性电阻元件在任何时刻总是消耗功率上述结果说明线性电阻元件在任何时刻总是消耗功率的，将电能转换为热能，具有无源性。的，将电能转换为热能，具有无源性。p吸吸 u i (R i) i i2 R u(u/ R) u2/ R 0P吸吸 u i i2R u2 / R 0功功 率率Rui+-Rui+-1.5 电阻元件电阻元件 (resistor)P
4、u i -i2R -u2 / R （计算发出功率，实际吸收功率）（计算发出功率，实际吸收功率）9/14/20245电路 自动化科学与电气工程学院可用功表示。从可用功表示。从 t 到到t0电阻消耗的能量：电阻消耗的能量：能量能量1.5 电阻元件电阻元件 (resistor)9/14/20246电路 自动化科学与电气工程学院Riu+3. 3. 电阻的开路与短路电阻的开路与短路 短路短路开路开路uiui1.5 电阻元件电阻元件 (resistor)9/14/20247电路 自动化科学与电气工程学院4.4.几种常见的电阻元件几种常见的电阻元件普通金属膜普通金属膜电阻电阻绕线绕线电阻电阻电阻排电阻排热敏
5、热敏电阻电阻1.5 电阻元件电阻元件 (resistor)9/14/20248电路 自动化科学与电气工程学院电容器电容器_q+q 在外电源作用下，在外电源作用下，两极板上分别带上等量异号电荷，撤去电两极板上分别带上等量异号电荷，撤去电源，板上电荷仍可长久地集聚下去，是一源，板上电荷仍可长久地集聚下去，是一种储存电能的部件。种储存电能的部件。1.1.定义定义电容元件电容元件储存电能的元件。其储存电能的元件。其特性可用特性可用u-q 平面上平面上的一条曲线来描述的一条曲线来描述qu库伏库伏特性特性1.6 电容元件电容元件 (capacitor)9/14/20249电路 自动化科学与电气工程学院任何
6、时刻，电容元件极板上的电荷任何时刻，电容元件极板上的电荷q与电压与电压 u 成正比。成正比。q-u 特性是过原点的直线特性是过原点的直线电路符号电路符号2. 2. 线性定常电容元件线性定常电容元件 C 称为电容器的电容称为电容器的电容, 单位：单位：F (法法) (Farad，法拉，法拉), 常用常用 F，pF等表示。等表示。单单 位位定定 义义1.6 电容元件电容元件 (capacitor)9/14/202410电路 自动化科学与电气工程学院线性电容的电压、电流关系线性电容的电压、电流关系表表 明明 (1) i 的大小取决于的大小取决于 u 的变化率的变化率, 与与 u 的大小无关，的大小无
7、关， 电容是动态元件；电容是动态元件；(2) 当当 u 为常数为常数(直流直流)时时i =0。电容相当于开路，。电容相当于开路，电容有隔断直流作用；电容有隔断直流作用；u、i 取关联参考方向取关联参考方向电容元件电容元件VCRVCR的微分关系的微分关系1.6 电容元件电容元件 (capacitor)9/14/202411电路 自动化科学与电气工程学院 电容元件有记忆电流的作用，故称电容为记忆元件电容元件有记忆电流的作用，故称电容为记忆元件表明表明电容元件电容元件VCRVCR的积分关系的积分关系1.6 电容元件电容元件 (capacitor)9/14/202412电路 自动化科学与电气工程学院（
8、1 1）上式中）上式中u(t0)称为电容电压的初始值，它反映电容称为电容电压的初始值，它反映电容初始时刻的储能状况，也称为初始状态。初始时刻的储能状况，也称为初始状态。（2 2）实际电路中通过电容的电流）实际电路中通过电容的电流 i为有限值，则电容为有限值，则电容 电压电压u必定是时间的连续函数必定是时间的连续函数。（3 3）当）当 u，i为非关联方向时，上述微分和积分表达为非关联方向时，上述微分和积分表达式前要冠以负号式前要冠以负号 ; ;注注1.6 电容元件电容元件 (capacitor)9/14/202413电路 自动化科学与电气工程学院电容的功率和储能电容的功率和储能(1)当当电容充电
9、，电容充电， u0，d u/d t0，则，则i0，q ， p0, 电容吸收功率。电容吸收功率。(2)当当电容放电，电容放电，u0，d u/d t0，则，则i0，q ，p0，d i/d t0，则则u0， ， p0, 电感吸收功率。电感吸收功率。(2)当电流减小，当电流减小，i0，d i/d t0，则则u0， ，p0, 电感发出功率。电感发出功率。 功率功率表明表明 电感能在一段时间内吸收外部供给的能量转化为磁场能电感能在一段时间内吸收外部供给的能量转化为磁场能量储存起来，在另一段时间内又把能量释放回电路，因此电量储存起来，在另一段时间内又把能量释放回电路，因此电感元件是无源元件、是储能元件，它本
10、身不消耗能量。感元件是无源元件、是储能元件，它本身不消耗能量。u、 i 取关取关联参考方向联参考方向9/14/202424电路 自动化科学与电气工程学院（1）电感的储能只与当时的电流值有关，电感）电感的储能只与当时的电流值有关，电感 电流不能跃变，反映了储能不能跃变；电流不能跃变，反映了储能不能跃变；电感的储能电感的储能表表明明从从-到到 t 电电感感储能的变化量：储能的变化量：从从t0到到 t 电感储能的变化量：电感储能的变化量：（2）电感储存的能量一定大于或等于零。）电感储存的能量一定大于或等于零。9/14/202425电路 自动化科学与电气工程学院3.几种常见的电感元件几种常见的电感元件
11、带有磁心的电感带有磁心的电感陶瓷电感陶瓷电感铁氧体电感铁氧体电感1.7 电感元件电感元件 (inductor)9/14/202426电路 自动化科学与电气工程学院 其两端电压总能其两端电压总能保持定值保持定值或或一定的时间函数一定的时间函数，其，其值与流过它的值与流过它的电流电流 i 无关无关的元件叫理想电压源。的元件叫理想电压源。1. 1. 理想电压源理想电压源定义定义tu=us0tu=us01.8 独立电源元件独立电源元件 (independent source)9/14/202427电路 自动化科学与电气工程学院电路符号电路符号单单 位位1.8 独立电源元件独立电源元件 (indepen
12、dent source)独立电源的参考方向一般设为非关联方向_us+i_us+_i_us+_i9/14/202428电路 自动化科学与电气工程学院(1) 电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；与流电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；与流经它的电流方向、大小无关。经它的电流方向、大小无关。(2)通过电压源的电流由电源及外电路共同决定。通过电压源的电流由电源及外电路共同决定。理想电压源的电压、电流关系理想电压源的电压、电流关系ui伏伏安关系安关系ui1.8 独立电源元件独立电源元件 (independent source)9/14/202429电路 自动化科学与电气工程学院外电路外电路电
13、压源不能短路！电压源不能短路！【例例】1.8 独立电源元件独立电源元件 (independent source)9/14/202430电路 自动化科学与电气工程学院电压源的功率电压源的功率电场力做功电场力做功 ， 电源吸收功率。电源吸收功率。（1） 电压、电流的参考方向非关联；电压、电流的参考方向非关联；物理意义：物理意义：+_iu+_+_iu+_电流（正电荷电流（正电荷 ）由低电位向）由低电位向 高电位移动，外力克服电场高电位移动，外力克服电场力作功电源发出功率。力作功电源发出功率。发出功率，起激励作用发出功率，起激励作用（2） 电压、电流的参考方向关联；电压、电流的参考方向关联；物理意义：
14、物理意义：吸收功率，充当负载吸收功率，充当负载或：或：发出负功发出负功9/14/202431电路 自动化科学与电气工程学院计算图示电路各元件的功率。计算图示电路各元件的功率。解解发出发出吸收吸收吸收吸收满足满足：P（发）（发）P（吸）（吸）【例例1-6】电源并不一定发出功率！电源并不一定发出功率！吸收吸收或或9/14/202432电路 自动化科学与电气工程学院 实际电压源也不允许短路。因其内阻小，若实际电压源也不允许短路。因其内阻小，若短路，电流很大，可能烧毁电源。短路，电流很大，可能烧毁电源。实际电压源实际电压源考考虑虑内内阻阻伏安特性伏安特性一个好的电压源要求一个好的电压源要求usuiO9
15、/14/202433电路 自动化科学与电气工程学院输出电流总能输出电流总能保持定值保持定值或或一定的时间函数一定的时间函数，其值与它的其值与它的两端电压两端电压u 无关无关的元件叫理想电的元件叫理想电流源。流源。电路符号电路符号2. 2. 理想电流源理想电流源定义定义单单 位位1.8 独立电源元件独立电源元件 (independent source)+_uis9/14/202434电路 自动化科学与电气工程学院2. 2. 理想电流源理想电流源（1）电流源的输出电流由电源本身）电流源的输出电流由电源本身决定，与外电路无关；与它两端决定，与外电路无关；与它两端电压方向、大小无关。电压方向、大小无关
16、。（2） 电流源两端的电压由电流源及外电流源两端的电压由电流源及外电路共同决定。电路共同决定。理想电流源的电压、电流关系理想电流源的电压、电流关系伏安伏安关系关系1.8 独立电源元件独立电源元件 (independent source)9/14/202435电路 自动化科学与电气工程学院外外电电路路电流源不能开路！电流源不能开路！实际电流源的产生实际电流源的产生可可由由稳稳流流电电子子设设备备产产生生，如如晶晶体体管管的的集集电电极极电电流流与与负负载载无无关关；光光电电池池在在一一定定光光线线照照射射下下光光电电池池被被激激发发产产生生一一定定值值的的电流等电流等。【例例】9/14/2024
17、36电路 自动化科学与电气工程学院电流源的功率电流源的功率（1） 电压、电流的参考方向非关联；电压、电流的参考方向非关联；发出功率，起激励作用发出功率，起激励作用（2） 电压、电流的参考方向关联；电压、电流的参考方向关联；吸收功率，充当负载吸收功率，充当负载或：或：发出负功发出负功1.8 独立电源元件独立电源元件 (independent source)9/14/202437电路 自动化科学与电气工程学院计算图示电路各元件的功率。吸收吸收发出发出满足满足：p（发）（发）p（吸）（吸）解解【例例1-6】吸收吸收或或吸收吸收或或满足满足：p（发）（发）09/14/202438电路 自动化科学与电气
18、工程学院 实实际际电电流流源源也也不不允允许许开开路路。因因其其内内阻阻大大，若若开路，电压很高，可能烧毁电源。开路，电压很高，可能烧毁电源。isuiO实际电实际电流流源源考虑内阻考虑内阻伏安特性伏安特性一个好的电流源要求一个好的电流源要求9/14/202439电路 自动化科学与电气工程学院 电压或电流的大小和方向不是给定的时间函数，而是电压或电流的大小和方向不是给定的时间函数，而是受电路中某个地方的电压受电路中某个地方的电压( (或电流或电流) )控制的电源，称受控源。控制的电源，称受控源。电路符号电路符号受控电压源受控电压源1.1.定义定义受控电流源受控电流源单单 位位1.9 受控电源受控
19、电源(controlled source)不完整不完整9/14/202440电路 自动化科学与电气工程学院 根据控制量和被控制量是电压根据控制量和被控制量是电压u 或电流或电流i ，受控源可分受控源可分四种类型：四种类型：当被控制量是电压当被控制量是电压时，时，用受控电压源表示；当被用受控电压源表示；当被控制量是电流控制量是电流时，时，用受控电流源表示。用受控电流源表示。2.2.分分 类类1.9 受控电源受控电源(controlled source)(1) (1) 电流控制的电流源电流控制的电流源 ( ( CCCS ) )(2) (2) 电压控制的电流源电压控制的电流源 ( ( VCCS )(
20、3) (3) 电压控制的电压源电压控制的电压源 ( ( VCVS ) )(4) (4) 电流控制的电压源电流控制的电压源 ( ( CCVS ) )9/14/202441电路 自动化科学与电气工程学院(1) (1) 电流控制的电流源电流控制的电流源 ( ( CCCS ) ) : : 电流放大倍数电流放大倍数2. 2. 分分 类类四端元件四端元件输出：受控部分输出：受控部分输入：控制部分输入：控制部分1.9 受控电源受控电源(controlled source)9/14/202442电路 自动化科学与电气工程学院2. 2. 分分 类类1.9 受控电源受控电源(controlled source)(
21、2) (2) 电压控制的电流源电压控制的电流源 ( ( VCCS )g: 转移电导转移电导 9/14/202443电路 自动化科学与电气工程学院2. 2. 分分 类类1.9 受控电源受控电源(controlled source)(3) (3) 电压控制的电压源电压控制的电压源 ( ( VCVS ) ) : 电压放大倍数电压放大倍数 9/14/202444电路 自动化科学与电气工程学院2. 2. 分分 类类1.9 受控电源受控电源(controlled source)(4) (4) 电流控制的电压源电流控制的电压源 ( ( CCVS ) )r : 转移电阻转移电阻 9/14/202445电路 自
22、动化科学与电气工程学院电电路路模模型型【例例】1.9 受控电源受控电源(controlled source)9/14/202446电路 自动化科学与电气工程学院3. 3. 受控源与独立源的比较受控源与独立源的比较(1) (1) 独独立立源源电电压压( (或或电电流流) )由由电电源源本本身身决决定定，与与电电路路中中其其它它电电压压、电流无关，而受控源电压电流无关，而受控源电压( (或电流或电流) )由控制量决定。由控制量决定。(2) (2) 独独立立源源在在电电路路中中起起“激激励励”作作用用，在在电电路路中中产产生生电电压压、电电流流，而而受受控控源源只只是是反反映映输输出出端端与与输输入入端端的的受受控控关关系系，在在电电路路中不能作为中不能作为“激励激励”。1.9 受控电源受控电源(controlled source)9/14/202447电路 自动化科学与电气工程学院求：电压求：电压u2。解解【例例1-7】9/14/202448电路 自动化科学与电气工程学院1-41-9 1-11（要说明是发出的功率，还是吸收的功率）研究性学习：电路元件(特性特性)在实际电路中的应用 作业作业29/14/202449
