【正文】 UI=（5）3 = 15W＞0 元件實際上是吸收功率。1．3 電阻、電容、電感元件及其特性案例1．２單相異步電動機屬于感性負載，它常用于功率不大的電動工具（如電鉆、攪拌器等）和眾多的家用電器（如洗衣機、電風扇、抽油煙機等）。其中，LA、LB分別是單相異步電動機（M）的工作繞組、起動繞組；電容C是起動電容，它與起動繞組LB串聯(lián)；S是開關(guān)；電感L是調(diào)速電抗器。二端元件：分為無源元件和有源元件。1．3．1 電阻元件及歐姆定律 1．電阻元件的圖形、文字符號電阻器通常就叫電阻，在電路圖中用字母“R”或“r”表示。電阻器的SI（國際單位制）單位是歐姆，簡稱歐，通常用符號“Ω”表示。電阻元件是從實際電阻器抽象出來的理想化模型，是代表電路中消耗電能這一物理現(xiàn)象的理想二端元件。電阻元件的倒數(shù)稱為電導(dǎo)，用字母G表示，即G=1R電導(dǎo)的SI單位為西門子，簡稱西，通常用符號“S”表示。2．電阻元件的特性電阻元件的伏安特性，可以用電流為橫坐標，電壓為縱坐標的直角坐標平面上的曲線來表示，稱為電阻元件的伏安特性曲線。在工程上，還有許多電阻元件，其伏安特曲線是一條過原點的曲線，這樣的電阻元件稱為非線性電阻元件。如圖1．1４所示曲線是二極管的伏安特性，所以二極管是一個非線性電阻元件。無論電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向還是非關(guān)聯(lián)參考方向，電阻元件功率為：在電阻電路中，當電壓與電流為關(guān)聯(lián)參考方向時，歐姆定律可用下式表示：I=UR當選定電壓與電流為非關(guān)聯(lián)方向時，則歐姆定律可用下式表示：I=UR無論電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向還是非關(guān)聯(lián)參考方向，電阻元件功率為：2URP=IR=R2R上式表明，電阻元件吸收的功率恒為正值，而與電壓、電流的參考方向無關(guān)。因此，電阻元件又稱為耗能元件。1．3．2 電容元件、文字符號電容器又名儲電器，在電路圖中用字母“C”表示，電路圖中常用電容器的符號如圖1．16所示。電容器的SI單位是法拉，簡稱法，通常用符號“F”表示。2．電容元件的特性 當電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向時，線性電容元件的特性方程為：i=Cdudtdudt若電壓、電流為非關(guān)聯(lián)參考方向，則電容元件的特性方程為：i=CC的單位為法拉，簡稱法(F)。電容元件有隔直通交的作用。在u、i關(guān)聯(lián)參考方向下，線性電容元件吸收的功率為：p=ui=Cududt在t時刻，電容元件儲存的電場能量為：W（=Ct）12Cu（t）2電容元件是一種儲能元件。在選用電容器時，除了選擇合適的電容量外，還需注意實際工作電壓與電容器的額定電壓是否相等。如果實際工作電壓過高，介質(zhì)就會被擊穿，電容器就會損壞。1．3．3 電感元件、文字符號電感線圈簡稱線圈，在電路圖中用字母“L”表示，電路圖中常用線圈的符號如圖1．18所示。在一個線圈中，通過一定數(shù)量的變化電流，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢大小的能力就稱為線圈的電感量，簡稱電感。電感常用字母“L”表示。電感的SI單位是亨利，簡稱亨，通常用符號“H”表示。2．電感元件的特性當電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向時，線性電感元件的特性方程為：u=Ldidtdidt若電壓、電流為非關(guān)聯(lián)參考方向，則電感元件的特性方程為：u=LL的單位為亨利，簡稱亨(H)。在u、i關(guān)聯(lián)參考方向下，線性電感元件吸收的功率為：p=ui=Lididt在t時刻，電感元件儲存的磁場能量為：W（=Lt）12Li（t） 電路中的獨立電源，它多用于汽車、電力機車、應(yīng)急燈等。其中，RA、RB是一對汽車照明燈；S是開關(guān)；US是12V的蓄電池。凡是向電路提供能量或信號的設(shè)備稱為電源。電源有兩種類型，其一為電壓源，其二為電流源。電壓源的電壓不隨其外電路而變化，電流源的電流不隨其外電路而變化，因此，電壓源和電流源總稱為獨立電源，簡稱獨立源。 電壓源 1．理想電壓源理想電壓源簡稱為電壓源，是一個二端元件，它有兩個基本特點：（1）無論它的外電路如何變化，它兩端的輸出電壓為恒定值US，或為一定時間的函數(shù)us(t)。（2）通過電壓源的電流雖是任意的，但僅由它本身是不能決定的，還取決于外電路。電壓源在電路圖中的符號如圖1．21所示。直流電壓源的伏安特性如圖1．22所示。2．實際電壓源實際的直流電壓源可用數(shù)值等于US的理想電壓源和一個內(nèi)阻Ri相串聯(lián)的模型來表示，如圖1．23（a）所示。實際直流電壓源的端電壓為： U=USUR=USIRi 例1．4圖1．24所示電路，直流電壓源的電壓US=10V。求：（1）R=∞時的電壓U，電流I；（2）R=10Ω時的電壓U，電流I；（3）R→0Ω時的電壓U，電流I。解：（1）R=∞時即外電路開路，US為理想電壓源，故 U=US=10V 則： I=UUS==0RR（2）R=10Ω時，U=US=10V 則：I=UUS10==A=1ARR10UUS=174。165。RR（3）R→0Ω時，U=US=10V 則：I= 電流源1．理想電流源理想電流源簡稱為電流源，是一個二端元件，它有兩個基本特點：（1）無論它的外電路如何變化，它的輸出電流為恒定值IS，或為一定時間的函數(shù)iS（t）。（2）電流源兩端的電壓雖是任意的，但僅由它本身是不能決定的，還取決于外電路。電流源在電路圖中的符號如圖1．25所示。直流電流源的伏安特性如圖1．26所示。2．實際電流源實際直流電流源的輸出電流為：I=IS1URi39。實際的直流電流源可用數(shù)值等于IS的理想電流源和一個內(nèi)阻Ri?相并聯(lián)的模型來表示，如圖1．27（a）所示。實際直流電流源的伏安特性，如圖1．27（b）所示。例1．5 圖1．28所示電路，直流電流源的電流IS=1A。求：（1）R →∞時的電流I，電壓U；（2）R=10Ω時的電流I，電壓U；（3）R=0Ω時的電流I，電壓U。解：（1）R→∞時即外電路開路，IS為理想電流源，故I=IS=1A 則U=IR174。165。（2）R=10Ω時，I=IS=1A則：U=IR=ISR=1180。10V=10V（3）R=0Ω時，I=IS=1A則:U=IR=ISR=1180。0V=0V 電源的等效變換電源的電路模型有電壓源模型和電流源模型，如圖1．29所示。在圖1．29（a）電路中，有：U=USIRi 式中，US為電壓源的電壓。在圖1．29（b）電路中，有：I=IS1U39。Ri整理得 ： U=ISRi – Iri式中，IS 為電流源的電流。實際電壓源和實際電流源若要等效互換，其伏安特性方程必相同，則其電路參數(shù)必須滿足條件：Ri= Ri ；US=IS Ri在進行等效互換時，電壓源的電壓極性與電流源的電流方向參考方向要求一致，也就是說電壓源的正極對應(yīng)著電流源電流的流出端。應(yīng)用電源等效互換分析電路時還應(yīng)注意這樣幾點：（1）電源等效互換是電路等效變換的一種方法。（2）有內(nèi)阻Ri的實際電源，它的電壓源模型與電流源模型之間可以互換等效；理想的電壓源與理想的電流源之間不便互換。（3）電源等效互換的方法可以推廣運用。例1．6 已知Us1=4V，Is2=2A，R2=，試等效化簡圖1．30所示電路。解：在圖1．30（a）中，把電流源IS2與電阻R2的并聯(lián)變換為電壓源US2與電阻R2的串聯(lián)，電路變換如圖1．30（b），其中US2=R2180。IS2=12180。2V=24V在圖1．30（b）中，將電壓源US2與電壓源US1的串聯(lián)變換為電壓源US，電路變換如圖1．30（c），其中US =US2+US1=（24+4）V=28V 基爾霍夫定律支路將兩個或兩個以上的二端元件依次連接稱為串聯(lián)。電路中的每個分支都稱作支路。節(jié)點電路中3條或3條以上支路的連接點稱為節(jié)點?；芈冯娐分械娜我婚]合路徑稱為回路。網(wǎng)孔平面電路中，如果回路內(nèi)部不包含其它任何支路，這樣的回路稱為網(wǎng)孔。因此，網(wǎng)孔一定是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔。 基爾霍夫電流定律KCL定律指出：對電路中的任一節(jié)點，在任一瞬間，流出或流入該節(jié)點電流的代數(shù)和為零。即： 229。i(t)=0在直流的情況下，則有：229。I=0 通常把上兩式稱為節(jié)點電流方程，簡稱為KCL方程。通常規(guī)定，對參考方向背離節(jié)點的電流取正號，而對參考方向指向節(jié)點的電流取負號。例如，圖1．33所示為某電路中的節(jié)點a，連接在節(jié)點a的支路共有五條，在所選定的參考方向下有：I1+I2+I3I4+I5=0 KCL定律不僅適用于電路中的節(jié)點，還可以推廣應(yīng)用于電路中的任一假設(shè)的封閉面。即在任一瞬間，通過電路中的任一假設(shè)的封閉面的電流的代數(shù)和為零。例1．8已知I1=3A、I2=5A、I3=18A、I5=9A，計算圖1．35所示電路中的電流I6及I4。解：對節(jié)點a，根據(jù)KCL定律可知：I1I2+I3+I4=0 則：I4=I1+I2I3=（3+5+18）A=26A對節(jié)點b，根據(jù)KCL定律可知：I4I5I6=0 則：I6=I4I5=（269）A=35A 例1．9已知I1=5A、I6=3A、I7=8A、I5=9A，試計算圖1．36所示電路中的電流I8。解：在電路中選取一個封閉面，如圖中虛線所示，根據(jù)KCL定律可知：I1I6+I7I8=0 則：I8=I1I6+I7=（538）A=16A 基爾霍夫電壓定律KVL定律指出：對電路中的任一回路，在任一瞬間，沿回路繞行方向，各段電壓的代數(shù)和為零。即：229。u(t)=0在直流的情況下，則有：229。U=0通常把上兩式稱為回路電壓方程，簡稱為KVL方程。應(yīng)當指出：在列寫回路電壓方程時，首先要對回路選取一個回路“繞行方向”。通常規(guī)定，對參考方向與回路“繞行方向”相同的電壓取正號，同時對參考方向與回路“繞行方向”相反的電壓取負號。例如，圖1．37所示為某電路中的一個回路ABCDA，各支路的電壓在選擇的參考方向下為uuuu4，因此，在選定的回路“繞