电路第一章知识点总结（上）

前言

这篇博客本来想写的是邱关源电路第五版的第一章内容， 由于我看的资料是第四版的， 所以此篇博客内容是按照第四版来的。 第四版和第五版的区别就是章节的排布有点出入， 总体内容并没有太大差别。

目录

1-1：电路和电路模型

1-2：电流和电压的参考方向

1-3：电功率和能量

1-4：电路元件

1-5：电阻元件

1-6：电容元件

1-7：电感元件

1-8：电流源和电压源

1-9：受控电源

1-10：基尔霍夫定律

注：
1， 电容元件和电感元件在第五版中是第六章的内容， 但是前面我已经说过了此篇博客内容是按照第四版的内容排的。
2， 这篇文章只包含前五节的内容。

1-1：电路和电路模型

Q：什么是电路？

A：电路是为了某种需要由某些电工设备或者元件按照一定方式组合起来的电流通路。

实际电路的作用有两个

1. 电能的传输、分配和转换
2. 传递和处理信号， 比如扩音机电路。
   

电路中的几个概念

激励 - 电源或信号源的电压或电流， 也称为输入。

响应 - 由激励在电路各部分产生的电压和电流， 又称为输出。

电路分析 - 已知电路结构和元件参数的条件下， 讨论电路的激励与响应之间的关系。

电路理论 - 研究电路中发生的电磁现象， 并用电流、电荷、电压、磁通等物理量描述其过程。

电路理论主要用于计算电路中各器件端子电压和端子间的电压， 并不涉及电路元件内部过程。

电路模型

实际电路的电路模型是由理想电路元件相互连接而成的电路

常用的理想电路元件以及它们的特点：

1. 电阻：R 。 特点：只消耗电能； 既不储藏电能也不储藏磁能。
2. 电容：C 。 特点：只储藏电能， 不消耗电能也不储藏磁能。
3. 电感：L 。 特点：只储藏磁能， 不消耗电能， 也不储藏电能。
4. 电源：电源分为电压源和电流源， 后面会细讲。
5. 理想导线：R = 0

建模

建模 - 用理想电路元件或者它们的组合模拟实际器件。

建模的几个问题：
1. 工作条件：按照不同的精度要求把给定工作不同情况下的主要物理功能反映出来。
2. 不同的实际电路部件， 只要具有相同的主要电磁性能， 在一定条件下， 可是使用同一个模型表示。
3. 同一个电路部件在不同应用条件下， 它的模型可以不同。

1-2：电压、电流的参考方向

进行电路分析是必须在电路图上指出电压和电流的方向。

电流的参考方向

电流 - 带电粒子的规则运动产生电流。

电流强度 - 单位时间内通过某一导体横截面积的电荷量。i(t) = dq/dt。 如果dq/dt = C(常数)， 则称为直流电流。

电流单位：A（安培）、KA、mA等

电流方向：正电荷运动的方向称为电流实际运动方向。

但是对于某些复杂电路， 电流方向往往难以确定， 并且如果是交流电流， 它的方向随时间变化， 没法用一个不变的方向来表示。 基于这种情况， 电流的参考方向就很有用了。

参考方向是随意指定的一个方向， 可能与电流实际方向相同， 但是也可能不同， 如果不同也就是一个负号的差别。

电流方向的两种表示方法

1. 用箭头表示：
2. 双下标表示：i_AB 表示 A -> B.

电压的参考方向

电压 - 两点之间的电位差。电路中规定电位降低的方向为电压的实际方向。电压的参考方向也是随意指定的。

电压方向的三种表示方法：

1. 箭头表示：
2. 正负极表示：
3. 双下标表示：U_AB. A -> B

关联参考方向和非关联参考方向：

关联参考方向 - 元件或支路的U、i参考方向相同

非关联参考方向 - 元件或支路的U、i参考方向不相同

关联参考方向

非关联参考方向

注意：

1. 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。
2. 参考方向一经选定， 必须在图中标注， 计算中不得改变。
3. 参考方向不同时， 表示相差一负号， 但实际方向不变

1-3：电功率和能量

功率：单位时间做的功。

电功率与电压电流的关系：

t时刻时， p = ui。 单位：w(瓦) 等。

吸收功率与发出功率的判断：
当u、i关联参考方向时， p=ui， 吸收功率。

当 p > 0, 吸收正功率（实际吸收）

当 p < 0， 吸收负功率（实际放出）

当u、i非关联参考方向时， p=ui， 发出功率。

当 p > 0, 发出正功率（实际发出）

当 p < 0， 发出负功率（实际吸收）

电功率和能量的关系：

P = dw/dt ,

即， 功率是能量对时间的导数， 能量是功率对时间的积分。

能量单位：J。

1-4：电路元件

电路元件是电路中最基本的组成单元， 是通过其端子与外部连接， 元件的特性通过与端子有关的物理量来描述

集总参数元件：假定元器件伴随的电磁过程都分别集中在各元件内部进行。 由集总参数元件构成的电路称为集总参数电路。

集总参数元件假定在任何时刻， 流入二端元件的一个端子的电流一定等于从另一个端子流出的电流， 两个端子间的电压为单位量。

电路元件的分类：

按外部连接的端子数目分：二端、三端元件等。

其他分类：有源元件/无源元件， 线性元件/非线性元件， 时变元件/时不变元件。

1-5：电阻元件

线性电阻元件

任何时刻， 其两端电压与电流成正比。 即服从欧姆定律,

电路符号

图像：

i = U/R = GU

式中的 G = 1/R, 称为电导。

电阻单位：R（欧姆）

电导单位：S（西门子）， mS

使用欧姆定律注意以下几点：

1. 只适用于线性电阻（R = C）
2. 如果电阻上电压与电流参考方向非关联， 公式中应冠以负号。
3. 线性电阻时无记忆的， 双向性的元件。

线性电阻的功率和能量

如果u、i方向关联的话， 那么p = ui 吸收功率

如果u、i方向非关联， 那么p = -ui 也是吸收功率

上述结果说明：

1. 线性电阻元件在任何时候都是吸收能量
2. 线性电阻时无源元件

电阻元件把电能转化为热能散失掉。

电路的开路与短路

开路：一个线性电阻元件无论端电压为何值， 流过它的电流都为0.

R 为无穷 或者 G = 0.

短路：当流过一个线性电阻的电流无论为何值时， 端电压为零

R = 0 或者 G 为无穷

非线性电阻元件

伏安特性不是一条直线

电路符号：

时变电阻元件

R 随着时间的变化而变化

负电阻元件

一个线性电阻元件的伏安特性曲线位于二、四象限， R < 0

负电阻元件是一个发出电能的元件， 获得此种元件一般要专门的设计。