电路基本定律与计算

电路基本定律与计算知识梳理，包括电路作用、组成部分、电路的模型、电流和电压的参考方向、电路基本定律与应用等等。

电路基本定律与计算

• 引言
  • 实际电路是为了完成某种预期的目的而设计、安装、运行(也可以是在非预期情况， 如短路、漏电等)，由电路部件(如电阻器、蓄电池等)和电路器件（如晶体管、集成电 路等)相互连接而成的电流通路装置·
  • 电路理论
    • 研究电路分析和网络综合与设计的基本规律
      • 电路分析
        • 在电路给定、参数已知的条件下，通过求解电路中的电压、电流了解电网络具有的特性
      • 网络综合
        • 在给定电路技术指标的情况下，设计电路并确定元件参数，使电路的性能符合设计要求
  • 电子技术的发展
    • 从电子管、半导体管、集成电路到超大规模集成电路
• 电路作用、组成部分
  • 电路
    • 主要由电源、负载、开关、熔丝、仪表和连接导线组成。
      • 电源
        • 电路中输出电能的一个装置;负载是使用电能的装置
      • 负载（又称用电设备）
        • 使用电能的装置
      • 开关
        • 用开控制电路
      • 熔丝
        • 保护电路
      • 仪表
        • 测量电路
      • 连接导线
        • 传输和分配电能或提供信号传输的通路
    • 作用
      • 实现电能的传输和转换
      • 实现信号的传递和处理
• 电路的模型
  • 电路模型
    • 将实际元器件理想化(或称模型化)，是对实际电路的电磁性质进行科学抽象而得到的实体模型，它由一些理想电路元件用理想导线连接而成，近似地反映实际电路的电气特性
    • 通常简称为电路
  • 建模
    • 用理想电路元件或它们的组合模拟实际器件建立模型
    • 注意事项
      • 必须考虑工作条件，并按不同准确度的要求把给定工作情况下的主要物理现象和功能反映出来
• 电流和电压的参考方向
  • 在电路分析中，当涉及某个元件或部分电路的电流或电压时，有必要指定电流或电 电感电源压的参考方向
    • 指定参考方向的用意是把电流看成代数量，方便计算
      • 意义：在指定的电流参考方向下，电流值的正和负就可以反映电流的实际方向。只有规定参考方向以后，才能写出随时间变化的电流函数值。
    • 电流的参考方向
      • 把电中取出流看作代数量(有正有负)
    • 电压的参考方向
      • 把电压看作代数量(有正有负)，通过在电源或负载两端标注“+”、“_”体现
    • 关联参考方向
      • 当电压和电流的参考方向选择一致时
  • 电流的实际方向
    • 正电荷运动的方向，从高电位到低电位
  • 电压的实际方向
    • 是高电位指向低电位
• 电路基本定律与应用
  • 电阻欧姆定律
    • • 简述：在同一电路中，通过某段导体的电流跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比
    • 公式：I=U/R
  • 电感的伏安关系
    • 简述：电感电压与其电流对时间的变化率成正比
      • 电感的电流保持不变时，电感的电压为。电感元件相当于短路(u=0)
    • 公式：u=L*di/dt
    • 电感元件不仅与t。到t的电压值有关，还与i(t。)有关。电感电流i有“记忆”电压全部历史的作用，取决于电压(-∞,t)的值
  • 电容的伏安关系
    • 电容的电流与其电压对时间的变化率成正比
      • 电容的电压保持不变时，电容的电为零，电容元件相当于开路(i=0)
    • 公式：i=C*du/dt
    • 电容元件不仅与to到t的电流值有关，还与u(to)有关。电容电压u有“记忆”电流全部历史的作用，取决于电流(-∞,t)的值
  • 基尔霍夫定律
    • 基本概念
      • 支路:单个或若干个元件串联成的分支称为一条支路。
      • 节点:三条或三条以上的支路的连接点
      • 回路:由若干支路组成的闭合路径
      • 网孔:内部不含有支路的回路称为网孔
    • 基尔霍夫定律电流定律和基尔霍夫定律电压定律
      • KCL(基尔霍夫定律电流定律)
        • 假设进入某节点的电流为正值，离开这节点的电流为负值(或反过来规定)，涉点电的代数和等于零，即∑i=0。
        • 应用于节点，是电流的连续性在集总参数电路上的体现，其物理背景是电荷守恒定律。基尔霍夫电流定律是确定电路中任意节点处各支路电流之间关系的定律，因此又称为节点电流定律
      • KVL(基尔霍夫定律电压定律)
        • 沿着闭合回路的所有电动势的代数和等于所有电压降的代数和，即∑u=0。
        • 应用于回路，是电场为位势场时电位的单值性在集总参数电路上的体现，其物理背景是能量守恒定律。基尔霍夫电压定律是确定电路中任意回路内各电压之间关系的定律，又称为回路电压定律。
      • • KCL和KVL体现了守恒性。KCL 在支路电流之间施加线性约束关系;KVL 对支路电压施加线性约束关系。这两个定律仅与元件的相互连接有关，与元件的性质无关。
    • 定律的应用
      • 对一个电路应用KCL和KVL 时，应对各节点和支路编号，并指定有关回路的绕行方向，同时指定各支路电流和支路电压的参考方向，一般两者取关联参考方向
• 电源及其等效模型
  • 电源工作方式
    • 电源与负载的判别:电源是U和I的实际方向相反，电流从电压“+”端流出，发出功率UI<0;负载是U和1的实际方向相同，电流从电压“+”端流入，消耗功率 UI>0.
    • • 额定值
        • 制造厂家为了使产品能在给定的工作条件下正常运行而规定的正常允许值，由生产厂家标注在铭牌。
        • 电气设备的额定电压、额定电流、额定功率、功率因数分别用Un、In、cose表示
    • 满载
      • 电路中的实际值等于额定值时电气设备的工作状态
    • 轻载
      • 电路中的实际值小于额定值时电气设备的工作状态
  • 电压源模型
  • 电流源模型
• 电路参数的计算
• 基本动态电路——电容的充电过程
• 浮动主题