【正文】 技大學(xué)電路與系統(tǒng)多媒體室制作 今后，電路圖中只標(biāo)電壓的參考極性。在沒有標(biāo)參考極性的情況下，電壓的正、負(fù)無意義。 電路圖中 不標(biāo)示電壓 /電流參考方向時，說明電壓 /電流參考方向與電流 /電壓關(guān)聯(lián)。 電壓的參考極性可任意指定，一般用 “ +”、“ ”號在電路圖中標(biāo)出，有時也用雙下標(biāo)表示，如uab表示 a端為 “ +”極， b端為 “ ”極。 大小和方向均不隨時間變化的電流和電壓稱為直流電流和直流電壓，可用大寫字母 I和 U表示 。 電路變量 下一頁 前一頁 第 120 頁 返回本章目錄 電壓說明 西安電子科技大學(xué)電路與系統(tǒng)多媒體室制作 功率與電壓 u、電流 i的關(guān)系 單位時間電場力所做的功稱為電功率，即： ? ? ? ?dt tdwtp ? 簡稱功率，單位是 瓦 [特 ]（ W） 。 如圖 (a)所示電路 N的 u和 i取 關(guān)聯(lián) 方向 ,由于 i = d q/dt， u = dw/dq，故電路消耗的功率為 P消 (t) = u(t) i(t) uiN(a)uiN(b) 對于圖 (b) ，由于對 N而言 u和 i非關(guān)聯(lián) ，則 N消耗的功率為 p消 (t) = u(t) i(t) 電路變量 下一頁 前一頁 第 121 頁 返回本章目錄 功率的定義 西安電子科技大學(xué)電路與系統(tǒng)多媒體室制作 利用前面兩式計(jì)算電路 N消耗的功率時， ①若 p0，則表示電路 N確實(shí)消耗（吸收）功率； ②若 p0，則表示電路 N吸收的功率為負(fù)值，實(shí)質(zhì)上它將產(chǎn)生（提供或發(fā)出）功率。 當(dāng)電路 N的 u和 i非 關(guān)聯(lián)（如圖 b） ，則 N產(chǎn)生功率的公式為 由此容易得出，當(dāng)電路 N的 u和 i關(guān)聯(lián)（如圖 a），N產(chǎn)生功率的公式為 P產(chǎn) (t) = u(t) i(t) p產(chǎn) (t) = u(t) i(t) 電路變量 下一頁 前一頁 第 122 頁 返回本章目錄 功率的計(jì)算 西安電子科技大學(xué)電路與系統(tǒng)多媒體室制作 對于一個二端元件（或電路），如果w(t)≥0 ，則稱該元件（或電路）是無源的或是耗能元件（或電路） 。 ? ? ? ?? ? ? ? ?????ddiuptwtt???????? 根據(jù)功率的定義 ，兩邊從 ∞到 t 積分，并考慮 w(∞) = 0，得 （設(shè) u和 i關(guān)聯(lián)） ? ? ? ?dt tdwtp ? 電路變量 下一頁 前一頁 第 123 頁 返回本章目錄 能量的計(jì)算 西安電子科技大學(xué)電路與系統(tǒng)多媒體室制作 前面介紹的電流、電壓、功率和能量的基本單位分別是安 （ A)、伏 （ V)、瓦 （ W)、焦耳 （ J)，有時嫌單位太大（無線電接收），有時又嫌單位太?。娏ο到y(tǒng)），使用不便。我們便在這些單位前加上國際單位制（ SI）詞頭用以表示這些單位被一個以 10為底的正次冪或負(fù)次冪相乘后所得的 SI單位的倍數(shù)單位。 因數(shù) 原文名稱（法） 中文名稱 符號 109 giga 吉 G 106 mega 兆 M 103 kilo 千 k 103 milli 毫 m 106 micro 微 μ 106 nano 納 n 1012 pico 皮 p 電路變量 下一頁 前一頁 第 124 頁 返回本章目錄 常用國際單位制（ SI）詞頭 西安電子科技大學(xué)電路與系統(tǒng)多媒體室制作 1847年，德國物理學(xué)家 基爾霍夫 ()對于集中參數(shù)提出兩個定律：基爾霍夫電流定律 (Kirchhoff’s Current Law,簡記 KCL)和基爾霍夫電壓定律 (Kirchhoff’s Voltage Law,簡記 KVL)。它只與電路的結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與構(gòu)成電路的元件性質(zhì)無關(guān)。為了敘述方便，先介紹電路圖中有關(guān)的幾個名詞術(shù)語。 支路： ① 每個電路元件可稱為一條支路； ②每個電路的分支也可稱為一條支路。 節(jié)點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)）： 支路的連接點(diǎn)。 回路： 由支路組成的任何一個閉合路徑。 123 456a a39。b b39。c d注： ①若將每個電路元件作為一個支路；則圖中有 6條支路， 4個節(jié)點(diǎn) (a、 b、c、 d)，注意：由于 a點(diǎn)與 a’點(diǎn)是用理想導(dǎo)線相連，從電氣角度看，它們是同一節(jié)點(diǎn)，可以合并為一點(diǎn)。 b點(diǎn)與 b’點(diǎn)也一樣。②若將每個電路分支作為一個支路；則圖中只有 4條支路， 2個節(jié)點(diǎn) (a和 b) 。 下一頁 前一頁 第 125 頁 返回本章目錄 西安電子科技大學(xué)電路與系統(tǒng)多媒體室制作 KCL描述了電路中與節(jié)點(diǎn)相連各支路電流之間的相互關(guān)系，它是電荷守恒在集中參數(shù)電路中的體現(xiàn)。 對于集中參數(shù)電路中的任一節(jié)點(diǎn)，在任一時刻，流入該節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和。 基氏定律 1234i 1ai 2i 3i 4例 ：對右圖所示電路 a節(jié)點(diǎn)，利用 KCL得KCL方程為： i2 + i3 = i1+ i4 或 流入 節(jié)點(diǎn) a 電流的代數(shù)和為零 ， 即： i1+ i2+ i3 i4= 0 或 流出 節(jié)點(diǎn) a 電流的代數(shù)和為零即： i1 i2 i3 + i4= 0 下一頁 前一頁 第 126 頁 返回本章目錄 KCL內(nèi)容 西安電子科技大學(xué)電路與系統(tǒng)多媒體室制作 ① 不僅適用于節(jié)點(diǎn)，而且適用于任何一個封閉曲面。 基氏定律 24i 1 i 2i 3i = ?165S3(a)A B(b)C D(c)i 1i 2例 ： 對圖 (a)有 i1+ i2 i3 = 0， 對圖 (b)有 i = 0， 對圖 (c)有 i1 = i2 。 下一頁 前一頁 第 127 頁 返回本章目錄 對 KCL的說明 西安電子科技大學(xué)電路與系統(tǒng)多媒體室制作 ② 應(yīng)用 KCL列寫節(jié)點(diǎn)或閉合曲面方程時，首先要設(shè)出每一支路電流的參考方向，然后根據(jù)參考方向取符號：選流出節(jié)點(diǎn)的電流取正號則流入電流取負(fù)號或選流入節(jié)點(diǎn)的電流取正號則流出電流取負(fù)號均可以，但在列寫的同一個 KCL方程中取號規(guī)則應(yīng)一致 。 對 KCL的說明 ③ 應(yīng)將 KCL代數(shù)方程中各項(xiàng)前的正負(fù)號與電流本身數(shù)值的正負(fù)號區(qū)別開來。 ④ KCL實(shí)質(zhì)上是電荷守恒原理在集中電路中的體現(xiàn)。即，到達(dá)任何節(jié)點(diǎn)的電荷既不可能增生，也不可能消失，電流必須連續(xù)流動。 基氏定律 下一頁 前一頁 第 128 頁 返回本章目錄 西安電子科技大學(xué)電路與系統(tǒng)多媒體室制作 KVL描述了回路中各支路（元件）電壓之間的關(guān)系，它是能量守恒在集中參數(shù)電路中的體現(xiàn)。 對于集中參數(shù)電路，在任一時刻，沿任一回路巡行一周，各支路（元件）電壓降的代數(shù)和為零。 基氏定律 列寫 KVL方程具體步驟為： （ 1）首先設(shè)定各支路的電壓參考方向； （ 2）標(biāo)出回路的巡行方向 （ 3）凡支路電壓方向（支路電壓 “ +”極到 “ ”極的方向）與巡行方向相同者取 “ +”，反之取 “ ”。 下一頁 前一頁 第 129 頁 返回本章目錄 KVL內(nèi)容 西安電子科技大學(xué)電路與系統(tǒng)多媒體室制作 基氏定律 12345u 1u 2u 3u 4u 5abcde 右圖為某電路中一回路，從 a點(diǎn)開始按順時針方向 (也可按逆時針方向）繞行一周，有： 說明 : ① KVL推廣形式：在假設(shè)回路中，同樣滿足 KVL方程。在 a、 d之間設(shè)有一假想支路 6，其上電壓記為 u6。 6u 6則對回路 ade有 u6 + u 4 – u2 = 0 → u6 = u 2 – u4 則對回路 abcd有 u1 – u3+ u5 – u6 = 0 → u6 = u1 u3+ u5 故有 a、 d兩點(diǎn) 之間的電壓 uad = u6 = u 2 – u4 = u1 – u3+ u5 求 a點(diǎn)到 d點(diǎn)的電壓： uad= 自 a點(diǎn)始沿任一路徑，巡行至 d點(diǎn)，沿途各支路電壓降的代數(shù)和。 u1 – u3+ u5+ u4 – u2 = 0 當(dāng)繞行方向與電壓參考方向一致（從正極到負(fù)極），電壓為正，反之為負(fù)。 下一頁 前一頁 第 130 頁 返回本章目錄 舉例 西安電子科技大學(xué)電路與系統(tǒng)多媒體室制作 ② 對回路中各支路電壓要規(guī)定參考方向；并設(shè)定回路的巡行方向，選順時針巡行和逆時針巡行均可。巡行中，遇到與巡行方向相反的電壓取負(fù)號； 說明 : ③ 應(yīng)將 KVL代數(shù)方程中各項(xiàng)前的正負(fù)號與電壓本身數(shù)值的正負(fù)號區(qū)別開來。 ④ KVL實(shí)質(zhì)上是能量守恒原理在集中電路中的體現(xiàn)。因?yàn)樵谌魏位芈分?，電壓的代?shù)和為零，實(shí)際上是從某一點(diǎn)出發(fā)又回到該點(diǎn)時，電壓的升高等于電壓的降低。 基氏定律 下一頁 前一頁 第 131 頁 返回本章目錄 西安電子科技大學(xué)電路與系統(tǒng)多媒體室制作 電路中最簡單、最常用的元件是二端電阻元件，它是實(shí)際二端 電阻器件 的理想模型。 若一個二端元件在任意時刻，其上電壓和電流之間的關(guān)系 (Voltage Current Relation，縮寫為 VCR)，能用 u~i平面上的一條曲線表示，即有代數(shù)關(guān)系 f (u， i) = 0 則此二端元件稱為電阻元件。 ui電阻元件的電路符號R 元件上的電壓電流關(guān)系 VCR也常稱為伏安關(guān)系 (VAR)或伏安特性 下一頁 前一頁 第 132 頁 返回本章目錄 電阻元件的定義 西安電子科技大學(xué)電路與系統(tǒng)多媒體室制作 電阻元件 ① 如果電阻元件的 VCR在任意時刻都是通過 u~i平面坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，如圖 (a)所示，則稱該電阻為 線性時不變電阻 ，其電阻值為常量，用 R表示。 ② 若直線的斜率隨時間變化 (如圖 (b)所示 )，則稱為 線性時變電阻 。 ③ 若電阻元件的 VCR不是線性的 (如圖(c)所示 ) ，則稱此電阻 是非線性電阻 。 本書重點(diǎn)討論 線性時不變電阻 ，簡稱為 電阻 。 ui0(a)ui0(b )t = t 1t = t 2t = t 3ui0(c)下一頁 前一頁 第 133 頁 返回本章目錄 電阻的分類 西安電子科技大學(xué)電路與系統(tǒng)多媒體室制作 對于（線性時不變）電阻而言，其 VCR由著名的 歐姆 定律 (Ohm’s Law)確定。 uRiu 與 i 關(guān)聯(lián) 時：u ( t ) = R i ( t )uRiu 與 i 非關(guān)聯(lián) 時：u ( t ) = R i ( t )電阻的單位為： 歐 [姆 ](Ω)。 電阻的倒數(shù)稱為 電導(dǎo) (conductance)，用 G表示，即 G = 1/R , 電導(dǎo)的單位是： 西 [門子 ](S)。 應(yīng)用 OL時注意： ① 歐姆定律只適用于線性電阻，非線性電阻不適用； ② 電阻上電壓電流 參考方向的關(guān)聯(lián)性 。 電阻元件 下一頁 前一頁