1电路组成、功能与电路模型
实际电路和电路模型
激励：电源对电路的作用称为激励。 响应：电路中由于电源的作用产生的所有电压、 电流都成为响应。
实际电路和电路模型
四、电路模型 实际电路元件的电磁性质比较复杂，为了便于对 实际电路进行分析，可将实际电路元件理想化(或 称模型化)，忽略其次要因素，将其近似地看作理 想元件，简称元件。例如白炽灯主要作用是消耗 电能，主要呈现电阻特性，其它特性很微弱，因 而将其近似地看作纯电阻元件。
ห้องสมุดไป่ตู้
维尔纳·冯·西门子 （Ernst Werner von Siemens）（1816-1892）德国工程学家 ，西门 子集团的创始人。
u 线性电阻R是一个与电压和电流无关的常数。
电工基础
实际电路和电路模型
第一节 实际电路和电路模型
一、实际电路
电路(网络)：为了完成某种特定功能由某些电气设备或器 件（例如电容器、电阻器）按一定方式连接组合起来，构 成电流的通路。简单的说，电流流通的路径。
电池
开关 电灯
导线
话筒
放 大 器
扬声器
两个电路分别实现了什么功能？
实际电路和电路模型
二、电路的作用
开
关
电
电
池
灯
导 线
实际电路和电路模型
实际电路和电路模型
第二节 电流、电压及其参考方向
一 电路的主要物理量 1. 电流及其参考方向
带电粒子的有规则的移动形成电流。
电流的大小用电流强度表示，定义为单位时间内通过 电路某一横截面的电荷量。
i dq dt
电流的单位为A（安培）。当 dq＝1库仑，dt1 秒， i 1A
提示：所有电路方程都是在标定了参考 方向的基础上建立的，不然毫无意义！
实际电路和电路模型
《电工学》电路的基本概念与基本定律
(2) 说明功率的平衡关系。
I
解：(1) 对于电源
+++
U= E1 U1= E1 IR01
E1
–
即 E1= U + IR01 = 220 +50.6 = 223V R01
U = E2 + U2 = E2 + IR02
U
–
–E2
R02
即 E2= UIR02 = 220 50.6 = 217V
(2) 功率的平衡关系 E1 = E2 + IR01 + IR02
+ (d)
解： (a) 电流从“+”流出，故为电源；
(b) 电流从“+”流入，故为负载；
(c) 电流从“+”流入，故为负载 ；
(d) 电流从“+”流出，故为电源。
例2：已知：U1 = 9V，I = -1A，R = 3Ω
求：元件1、2分别是电源还是负载，并验证
电路功率是否平衡？ I R
解：因为U2 = -RI + U1 = 12V
I1 a I2
对回路1：E1 = I1 R1 +I3 R3
R1
R2
或 I1 R1 +I3 R3 –E1 = 0
E1 1 I3 R3 2 E2 对回路2：E2= I2 R2+I3 R3
b
或 I2 R2+I3 R3 –E2 = 0
基尔霍夫电压定律（KVL） 反映了电路中任一
回路中各段电压间相互制约的关系。
所以电流从元件1的“+” 流入，从元件2的“+”流
1 U1
U2 2
出，
故元件1为负载，元件2为电源。 电源产生功率： P2 =︱U2I︱= 12W
电路的基本原理(第一章)
参考方向 实际方向
若 P = UI 0
a +
b U_ R
“吸收功率” I （负载）
若 P = UIa 0
I
+ + “发出功率”
-
U_ b
（电源）
(２)当U和I参考方向选择不一致的前提下
若 P = UI 0
a +
b U_ R
“吸收功率” I （负载）
若 P = UI 0
I
+
-
+
U_
“发出功率” （电源）
中间环节：连接电源和负载的部分，其传输和分 配电能的作用。例如：输电线路
举例：（电子电路，即信号电路）
放 大 器
电源 （信号源） 中间环节
负载
电路的作用之二：传递和处理信号。
1.2 电路模型
I
电 池
灯 泡
+ E
_
+
RU
_
电源
负载
理想电路元件：在一定条件下，突出其主要电磁性能， 忽略次要因素，将实际电路元件理想化
对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于 由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个节
点上电流的代数和为 0。 即： I =0
例
I2
I1 I3 I2 I4
I1
I3
或：
I4
I I I I 0
1
3
2
4
克氏电流定律的依据：电流的连续性
克氏电流定律的扩展
电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。
例 I1 A
I
a
+
RO
+
U
E_
-
b
I=0
第一章 电路及其分析方法
有
I
源
+
电
U
路
–
1.5 基尔霍夫定律(KL)
• 基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律 (KCL)和基尔 霍夫电压定律( KVL )。它反映了电路中所有支路电 压和电流所遵循的基本规律，是分析电路的基本定 律。
• 两类约束
①元件约束(VCR)
如电阻元件 uR = RiR
u L di dt
i C du dt
对结点①：- i1- i4 - i6 0
对结点②： i2 + i4 - i5 0
对结点③：- i3+ i5 + i6 0
①
i1
i4
i2
i6 ②
3式相加得： i1 - i2 + i3 0
表明：KCL可推广应用于电路
i3
i5
中包围多个结点的任一闭合面。
③
• 例2：求电流 i。
3A
3
3
(2)KVL是对回路中的支路电压的约束，与回路各支路 上接的是什么元件、电路是线性还是非线性无关；
(3)KVL方程是按电压参考方向列写，与电压实际方 向无关。
例2：求电压 u。
I4 R4 + I3 R3 –E = 0
对回路 adbca，沿逆时针方向循行：
– I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 – I2 R2 = 0 对回路 cadc，沿逆时针方向循行：
– I2 R2 – I1 R1 + E = 0
注意： (1)KVL不仅适用于回路，也适用于电路中任一假想
的回路;
是什么元件、电路是线性还是非线性无关；
(3)KCL方程是按电流参考方向列写的，与实际方向
电工技术基础
电工技术基础第一章电路模型及电路定律§1.1电路及基本物理量一、电路的组成及功能： 1．电路的组成：电路是为了某种需要而将某些电工设备或元件按一定方式组合起来的电流通路。
由电源、负载和中间环节3部分组成。
2．电路的主要功能：①进行能量的转换、传输和分配。
②实现信号的传递、存储和处理。
二、电流：的电流方向称为电流的参考方向。
如果求出的电流值为正，说明参考方向与实际方向一致，否则说明参考方向与实际方向相反。
三、电压、电位和电动势：1．电压：单位正电荷由a 点移至b 点电场力所做的功称为a 、b 点两点间的电压。
电压的实际方向规定由电位高处指向电位低处。
与电流方向的处理方法类似，可任选一方向为电压的参考方向。
例：当ua =3V ，ub = 2V 时u1 =1V ， u2 =－1V最后求得的u 为正值，说明电压的实际方向与参考方向一致，否则说明两者相反。
对一个元件，电流参考方向和电压参考方向可以相互独立地任意确定，但为了方便起见，常常将其取为一致，称关联方向；如不一致，称非关联方向。
如果采用关联方向，在标示时标出一种即可。
如果采用非关联方向，则必须全部标示。
2.电位：单位正电荷由电路中某点移至参考点电场力所做的功，称为该点电位。
电路中a 、b 点两点间的电压等于a 、b 两点的电位差。
3．电动势：外力克服电场力把单位正电荷从电源的负极搬运到正极所做的功，称为电源的电动势。
电动势是衡量外力即非静电力做功能力的物理量。
电动势的实际方向与电压实际方向相反，规定为由负极指向正极。
四、电功率：电场力在单位时间内所做的功称为电功率，简称功率。
p ＞0时吸收功率，p ＜0时放出功率。
功率与电流、电压的关系： 关联方向时：p =ui 非关联方向时：p =－ui正值I负值(a)(b)+ u 1 －ab－ u 2 +ab+ u －(a) 关联方向ab－ u +(b) 非关联方向abba ab V V U -=例：求图示各元件的功率.（a ）关联方向：P=UI=5×2=10W ，P>0，吸收10W 功率。
电路和电路模型
重庆科创职业学院授课方案（教案）课名：电路分析教师：许艳英班级：编写时间：课题：1.1 电路和电路模型教学目的及要求：了解电路的基本组成及各部分的作用，熟悉电路的功能及电路模型、集中参数电路的基本概念教学重点：电路模型的概念和理想电路元件的概念；教学难点：电路模型教学步骤及内容： 1.1 电路和电路模型旁批栏：1、电路的组成及其功能•电路的概念由实际元器件构成的电流的通路称为电路。
•电路的组成电路通常由电源、负载和中间环节三部分组成。
•电路的功能电路可以实现电能的传输、分配和转换。
电路可以实现电信号的传递、变换、存储和处理。
2、电路模型用抽象的理想电路元件及其组合，近似地代替实际的器件，从而构成了与实际电路相对应的电路模型。
•理想电路元件理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性单一、精确，可定量分析和计算。
•利用电路模型研究问题的特点1、电路模型是用来探讨存在于具有不同特性的、各种真实电路中共同规律的工具。
2、电路模型主要针对由理想电路元件构成的集总参数电路，集总参数电路中的元件上所发生的电磁过程都集中在元件内部进行，任何时刻从元件两端流入和流出的电流恒等、且元件端电压值确定。
因此电磁现象可以用数学方式来精确地分析和计算。
3、电路分析基本理论中运用电路模型，其主要任务就是在寻求实际电路共有的一般规律、探讨各种实际电路共同遵守的基本规律时带来方便。
旁批栏：旁批栏：（3）何谓理想电路元件？如何理解“理想”二字在实际电路中的含义？何谓电路模型？解析：理想电路元件是从实际电路器件中科学抽象出来的假想元件，由严格的定义来精确地加以阐述、理想电路元件是具有单一电磁特性的简单电路模型单元。
电路理论中研究的都是由理想元件构成的、与工程应用中的实际电路相对应的电路模型。
在实际的电路中，“理想”电路元件是不存在的。
白炽灯、电炉等设备，只所以在研究它们时可以把它们作为一个“理想”的电阻元件进行分析和研究，原因就是它们在实际电路中表现的主要电磁特性是耗能，其余电磁特性与耗能的电特性相比可以忽略；工频电路中的电感线圈只所以用一个电阻元件和一个电感元件的串联组合来表征，原因就是：在工频情况下，电感线圈的主要电磁特性就是线圈的耗能和储存磁场能量，其余电磁特性可以忽略。
电工电子技术基础第1章 电路的基本理论及基本分析方法
-
电流源模型
实际电源可用一个电流为IS的理想电流源与电阻并 联的电路作为实际电源的电路模型，称为电流源模型。
其中
IS
U0 R0
称为短路电流
实际电源内阻R0越大，越接近于理想电流源。
第1章 电路的基本理论及基本分析方法
3.实际电源模型的等效变换
R0 + US -
等效电压源模型
IS
US R0
US R0IS
2.理想电流源：理想电流源是从实际电流源抽象出来的 理想二端元件，流过它的电流总保持恒定，与其端电压 无关。理想电流源简称电流源。 电流源的两个基本性质
①电流是给定值或给定的时间函数，与电压无关；
②电压是与相连的外电路共同决定的。
IS或iS
+ U或i
－
电流源的图形符号
电流源的伏安关系
i IS
o
u
直流电流源伏安特性
uR（ i 关联u ） R（ 或 i 非关联）
电阻参数R：表示电阻元件特性的参数。 线性非时变电阻：R为常数；简称为线性电阻。
第1章 电路的基本理论及基本分析方法
应当注意，非线性电阻不满足欧姆定律。
单位：SI单位是欧[姆]（Ω）。计量大电阻时，以千欧 （KΩ）、兆欧（MΩ）为单位。
电阻的参数也可以用电导表示，其SI单位是西［门 子］（S）。线性电阻用电导表示时，伏安关系为
②箭头，如图(a) i。
参考方向的意义：若电流的参考方向和实际方向一致， 则电流取正值，反之则取负值。如图（a）、(b)所示。
第1章 电路的基本理论及基本分析方法
二、电压、电位、电动势及其参考方向
1. 电压、电位、电动势
⑴电压
实际电路-精品文档
发电机
升压 变压器
输电线
降压 变压器
电灯 电动机 电炉 ...
中间环节：传递、分 配和控制电能的作用
电气工程系电工电子教研室
明德
励志
博学
笃行
电路的组成部分
信号源: 提供信息
信号处理： 放大、调谐、检波等
放大 器 扬声器
话筒
直流电源: 提供能源
负载 直流电源
电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由 激励所产生的电压和电流称为响应。
s 自由电 子
E
q ( t ) dq ( t ) i ( t )= lim = dt t → 0 t
式中dq 为通过导体横截面的电荷量，电荷的单位：库[仑] （C）。若dq/dt即单位时间内通过导体横截面的电荷量为常 数，这种电流叫做恒定电流，简称直流电流，常用大写字母I 表示。
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笃行
例：
(1) 实现电能的传输、分配与转换
升压 变压器 输电线 降压 变压器 电灯 电动机 电炉 ...
发电机
(2)实现信号的传递与处理 话筒 放大 器 扬声器
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1.1.2 电路模型
1、为什么要引入电路模型
实际电路在运行过程中的表现相当复杂，如：制作一 个电阻器是要利用它对电流呈现阻力的性质，然而当电流 通过时还会产生磁场。要在数学上精确描述这些现象相当 困难。为了用数学的方法从理论上判断电路的主要性能， 必须对实际器件在一定条件下，忽略其次要性质，按其主 要性质加以理想化，从而得到一系列理想化元件。 这种理想化的元件称为实际器件的“器件模型”。 用理想化元件表示实际元件，并按实际电路的连接方 式连接起来的电路图成为电路模型。
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LR
电感线圈的电路模型
-- E + RO
实际电源的电路模型 16
理想化电路元件组成电路模型
开关电器 电池
灯泡
手电筒电路
S
RO
+
R
E --
理想化连接导线
电路模型具有普遍的适用意义
本课结束 谢谢大家！
18
电缆
放大器
测 量 仪
压电式
器Байду номын сангаас
传感器
三.电路模型
（一）实际使用的电工设备和电子元器件表现出多种电 磁性质(能量转换过程)。
首先介绍负载所表现的电磁性质，建立负载模型。
负载中所表现出的电磁性质有以下三种基本形式
电阻性 消耗电能的电磁性质，将电能转换为热能 ， 不可逆地损耗掉了。
电感性 建立磁场，储存磁场能的电磁性质 。 可逆。
• 电感器
电容性 带电体建立电场，储存电场能的电磁性质 。 可逆。
• 电容器的结构
（二）模型——理想化电路元件
实际电工设备和电子元器件所表现出的电磁性质是十分 复杂的。
但在电路分析时，常常忽略实际电工设备和电子元器件
的次要性质,只保留它的主要性质,并用一个足以反映该
主要性质的模型—理想化电路元件来表示。
电工电子技术应用
——电路基本概念
主讲 : 谢飞
本课知识点 1、电路的组成 2、电路功能 3、电路模型
2
一.电路的组成 电路:电流流通的闭合路径。
举例 手电筒电路
开关电器 电池
灯泡
组成电路的基本部件
电源:电池、发电机等,电路中电能的来源。 将其他形式的能量转换为电能。
负载:用电设备 将电能转换为其他形式的能量。 如白炽灯将电能转换为热能和光能； 电动机将电能转换为机械能。
中间环节：连接导线、开关电器和保护电器等。
二.电路的功能
依据侧重点的不同分为两大类
电力电路：电能的传送、分配与转换。
特点 高电压、大电流 要求功率大、效率高
（220～500）kV 10kV～380V
发电机
升压 变压器
…
降压 变压器
用电 设备
信号电路：信息的传递与处理。
特点 低电压、小电流 要求信号不失真、抗干扰能力强等。
每一种理想化电路元件只具有一种电磁性质。 电阻元件 电阻性(耗能元件)
电感元件 电感性(储能元件) R
L
C
电容元件 电容性(储能元件)
14
（三）实际电器设备及电路元件的电气性质都可以用理想 电路元件表示。
例如白炽灯、电阻炉可以用单一的电阻元件表示。
白炽灯
R
有的电器设备及电路元件的电气性质则需用理想元件 的组合表示。 电感线圈可以用电感元件与电阻元件的串联组合表示。