❶ 电路的基本概念及定律
电路分抄析概述
一、电路的概念
电路是由用电设备(称为负载)、元器件、供电设备(称为电源)通过导线连接而构成的提供给电荷流动的通路。电路是电场的一种特殊形式,当电场被束缚在电荷流动的路径周围很小的范围时,即形成电路。
二、电路的组成
为电路工作提供能量的电源;完成放大、滤波、移相等功能的元器件;用电设备(负载);连接电源、元器件和用电设备的导线;控制电源接入的开关等。
三、电路的功能
客观上电路提供了电荷流动的通路,电荷携带着电能在电路中流动,从电源带走电能,而在用电元器件中又释放电能,因此电路的工作伴随着能量的运动。
电路主要有下列作用:
能量传输 将电源的电能传输给用电设备(负载)。
能量转换 将传输到负载的电能根据需要转换成其它形式的能量,如光、声、热、机械能等。
❷ 电路元件的工作原理
电工中实际器件的数学模型。每一个电路元件的电压u或电流i,或者电压与电流之间的关系有着确定的规定。这种规定性充分地表达了这电路元件的特性。这种规定性也叫做元件约束。有时,在元件约束里也用到电荷q和磁链ψ,不过它们与电压u和电流i总是满足下面的关系
在电工理论中常取适当的元件,加以联接来构造实际器件或电路的模型,以便于分析计算。表中列出了一些常见的电路元件和它们的元件约束。表中,除了独立电压源和独立电流源之外,如果元件参数是常数,对应的元件叫做定常元件。定常电容器和定常电感器的元件约束分别是
式中C和L是常数
电路元件通常分为时变元件与时不变元件、线性元件与非线性元件、分布参数元件与集总参数元件。 如果元件参数是时间 t的函数,对应的元件叫做时变元件;否则叫做时不变元件。定常元件是一种时不变元件。时变元件的一个例子是用手或某种机构不断地反复转动电位器的轴,电位器的电阻就随时间变化。这时可以用时变电阻器作为电位器的模型。例如设电阻R是R=1000(1+0.6sint)欧,则时变电阻器的元件约束是
u =Ri=【1000(1+0.6sint)】i u或电流i的函数(有时也可以是电荷q或磁链 ψ的函数),对应的元件叫做非线性元件;否则叫做线性元件。 定常元件是一种线性元件。非线性元件的一个例子如下:半导体二极管的数学模型为
i=a(-1)(a>0,b>0)上式为元件约束。它在电流i与电压u之间规定了一个代数关系,元件是非线性电阻器。电阻R 是 上式说明,电阻R 是元件电压u的函数。 不同条件下可以有不同的电路模型。例如一根金属导线,当其中电流的频率很低时,可以用定常电阻器作为它的模型。当导线中电流的频率很高时,导线中各处的电流并不相等,也就是说导线中的电流和空间位置有关。图1表明,在不同的空间位置上,电流i1,i2,i3……一般地互不相等,特别是流入导线一端的电流i1不必等于从导线另一端流出的电流in。
对于某个电工器件,凡是要考虑其电流、电压和空间位置或者说要考虑其电流、电压在空间的分布情况时,即为分布参数元件,必须采用具有分布参数的模型。均匀传输线就是一种典型的分布参数电路。不考虑电流、电压在空间分布的模型,叫做集总参数模型。表中所列电路元件都是集总参数元件或称集总元件。 由集总参数元件组成的电路称为集总参数电路或集总电路。在这种电路里,电流、电压除了在元件上应满足元件约束之外,还要满足基尔霍夫定律。
对于图2a所示的集总参数电路,可以写出以下电路方程。
基尔霍夫第一定律方程: i1=i2+i3
基尔霍夫第二定律方程: u1+u2=usu2=u3
元件约束方程: u1=R1i1u2=R2i2u3=R3i3us=f(t)
这个电路的电路方程是一组代数方程。如果电路中还含有受控电源、理想变换器、运算放大器等元件,列出的电路方程仍然是一组代数方程。因为联系这些元件的电压和电流的元件约束是代数关系,不含对时间t的导数(如表<所示)。
对于图2b电路,它的基尔霍夫定律方程和图2a电路的相同。若图的R、L、C是常数,即对应的元件是定常元件,则元件约束是: u1=Ri1 us=f(t)
由于电路里含有电容元件和电感元件,电路方程里有对时间t的导数。
假设已知独立电压源的电压的时间变化即已知f(t),已知图a 中三个定常电阻器的常值参数R1、R2、R3,或已知图b中三个定常元件的常值参数R、L、C,根据非齐次线性代数方程的理论或非齐次线性常系数常微分方程的理论,从原则上讲可以求解图a、图b各处的电流和电压。独立电压源的电压us以及独立电流源的电流is常称为激励,而其他的电流、电压叫做响应。
当电路元件是时变的或者是非线性的,甚至既是时变、又是非线性的,求解电路方程很困难。一般需用计算机来解复杂的电路方程。
❸ 什么是电路的图、路径、联通图、子图、树、回路和独立回路
模电书上清清楚楚,要爱看书才行
❹ 我在看《电路分析》其中的集总假设,元件都是理想的,当然包括电源,但全书从未出现如图电路,
你的图中只有一个回路,没有电阻,应该算短路,电压10V-5V=5V,电流方向由大电动势决定
看一下基尔霍夫第二定律,没见过没有电阻的回路
如果VAB与VCD是并联关系,就不用证明了
❺ 求一个电路分析的问题
电路分析
1.KCL(基尔霍夫电流定律)仅适用于集总参数电路还是分布参数电路,还是都适用
简述KCL定律内容,其反映的实质是什么守恒?
答:集总参数电路,流出节点的电流代数和为0,电荷守恒定律
2.KVL(基尔霍夫电压定律)仅适用于集总参数电路还是分布参数电路,还是都适用?
简述KVL定律内容,其反映的实质是什么守恒?
答:集总参数电路,回路全部支路电压代数和为0,能量守恒定律
3.额定电压相同、额定功率不等的两个白炽灯,能否串联使用?
答:串联分压,电阻不同,均不能正常工作。
4.负载要从线性含源电阻单口获得最大功率,其必须满足什么条件?此时对戴维宁等效电路的电压源而言,其功率传输效率为多少?在实际电路中,对原电路的电源而言,功率传输效率往往大于该值还是小于该值?
答:负载电阻等于单口输出电阻,50%,小于。
5.图中所示电路已达稳态,现增大R 值,则该电路是否会发生过渡过程,为什么?
❻ 请问,这张电路图怎么看,分别以A,C为参考点电位值怎么计算,AB连接和断开有什么区别
对于这类题目(集总参数电路),须记住“电流连续性”和“电压单值性”这两点。
A、B两点间无连线,则左(5V、300Ω和200Ω)、右(20kΩ、20kΩ和4V)两网孔间没有电流回路,两网孔的电流独立计算。
A、B两点间有连线,则左(5V、300Ω和200Ω)、右(20kΩ、20kΩ和4V)两网孔间有电流回路,200Ω与20kΩ两电阻为并联关系,两网孔内的电源对另一网孔也有作用。
分别以A,C为参考点,各点电位值就相差一个200Ω电阻的压降。
❼ 分布参数等效电路中电阻、电感、电容、电导如何布局连接
分布参数等效电路中电阻、电感、电容、电导布局连接:分别求出容抗感抗后,电容(Xc)、电感(XL)、电阻串联总阻抗: Z=根号[R^2+(XL-Xc)^2] 电路电流。
那个都是有引脚号的,电阻电容也一样,只是DXP元件库里的阻容在原理图上是不显示的引脚号,生成网表时还是一样用引脚号来标识的,当然也可以改为显示引脚号。无论显示与否都不影响网表的生成,也就不影响PCB了。
传输线的方程:
将均匀长线分成许多长度元dχ,其中之一见图1a。对该长度元忽略参数的分布性,可得出其集总参数电路模型(图1b)。将每个长度元都这样处理后,得出的由许多集总参数电路作为环节级联而成的链形电路就是整个均匀长线的电路模型。
若设图1a所示长度元的A点和B点距长线的始端的距离分别为χ和χ+dχ;在某一瞬间A点的电压为V,电流为I;在B点的电压为V+dV,电流为I+dI, 则对此长度元的集总参数电路模型(图1b)可用KVL和KCL导出偏微分方程组通常称为亥维赛电报方程。
❽ 关于基尔霍夫定律
基尔霍夫定律
Kirchhoff’s law
揭示集总参数电路中流入节点的各电流和回路各电压的固有关系的法则。1845年由德国人G.R.基尔霍夫提出。基尔霍夫定律包括基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律。基尔霍夫第一定律又称基尔霍夫电流定律,它表示任何瞬时流入电路任一节点的电流的代数和等于零。例如在电路图中的节点a或b处,下述两式分别成立:
i1(t)-i2(t)-i6(t)=0
i2(t)-i3(t)-i4(t)=0
基尔霍夫第二定律又称基尔霍夫电压定律,它表示任何瞬时,沿电路的任一回路,各支路电压的代数和等于零。例如沿图中的abca回路(经支路2、3、6)或abcda回路(经支路2、3、5、1),下述两式分别成立:
u2(t)+u3(t)-u6(t)=0
u2(t)+u3(t)+u5(t)-u1(t)=0
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基尔霍夫定律
Kirchhoff laws
阐明集总参数电路中流入和流出节点的各电流间和沿回路的各段电压间的约束关系的定律。1845年由德国物理学家G.R.基尔霍夫提出。定律中关于汇集于节点的各电流的约束关系单独称为基尔霍夫第一定律或基尔霍夫电流定律;关于回路中各段电压的约束关系单独称为基尔霍夫第二定律或基尔霍夫电压定律。
基尔霍夫电流定律 (KCL) 对任一集总参数电路中的任一节点,在任一瞬间,流出该节点的所有电流的代数和恒为零,即
i=0
就参考方向而言,流出节点的电流在式中取正号,流入节点的电流在式中取负号。
按此定律,对图1上的节点A,有从物
-i1-i2+i3+i4=0
理上看,基尔霍夫电流定律是电荷守恒定律在电路中的体现。
基尔霍夫电压定律(KVL) 对任一集总参数电路中的任一回路,在任一瞬间,沿此回路的各段电压的代数和恒为零,即
V=0
电压的参考方向与回路的绕行方向(又称参考方向)相同时,该电压在式中取正号,否则取负号。
按此定律,对图2所示的回路,有从
V1+V2-V3-V4=0
物理上看,基尔霍夫电压定律是能量守恒定律在电路中的体现。
应用 由于基尔霍夫定律只与电路的连接方式(即电路的拓扑结构)有关,而与电路所含元件的性能无关,故对任何集总参数电路都适用,而不论电路是线性的还是非线性的,是时变的还是时不变的,是处于稳态还是处于暂态。定律的相量形式为KCL:夒=0
KVL:妭=0算子形式为
KCL:I(S)=0
KVL:V(S)=0
前者用于电路的正弦稳态分析,后者用于电路的复频域分析。
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基尔霍夫定律
Kirchhoff laws
阐明集总参数电路中流入和流出节点的各电流间以及沿回路的各段电压间的约束关系的定律。1845年由德国物理学家G.R.基尔霍夫提出。集总参数电路指电路本身的最大线性尺寸远小于电路中电流或电压的波长的电路,反之则为分布参数电路。基尔霍夫定律包括电流定律和电压定律。
基尔霍夫电流定律(KCL) 任一集总参数电路中的任一节点 , 在任一瞬间流出该节点的所有电流的代数和恒为零,即。就参考方向而言,流出节点的电流在式中取正号,流入节点的电流取负号。基尔霍夫电流定律是电荷守恒定律在电路中的体现。
基尔霍夫电压定律(KVL)任一集总参数电路中的任一回路,在任一瞬间沿此回路的各段电压的代数和恒为零,即电压的参考方向与回路的绕行方向相同时,该电压在式中取正号,否则取负号。基尔霍夫电压定律是能量守恒定律在电路中的体现。