电路原理—电路基本概念和电路定律

1.1 电路和电路模型

1.1.1 电路

• 电路： 若干个电器设备和电器元件按一定方式组合起来所构成的电流的通路。
• 电路模型： 将实际电路的元器件用理想电路元件适当组合成的模型。
• 电路的四大构件：
  • 电源
  • 负载
  • 能量/信号处理电路（传输控制器件）
  • 导线开关

1.1.2 电路模型

• 理想电路元件：
  • 电阻元件： 消耗电能的元件
  • 电感元件： 产生磁场，存储磁场能量的元件
  • 电容元件： 产生电场，存储电场能量的元件
  • 电源元件： 将其他形式的能量转变为电能的元件

实际上在不同应用场景，同一部件表示不同的形式。

1.2 电流和电压的参考方向

1.2.1 电路中的主要物理量

1. 电流： 正电荷定向移动，强度以单位时间通过导体截面的电量表示。

2. 电压：电场力在单位正电荷移动时所做的功，即正电荷所吸收的能量。

3. 电位：某一点到参考点的电压（参考点为零电位）
4. 电动势：非电场力在单位正电荷移动时所做的功。

1.2.2 电流和电压的参考方向

参考方向： 任选的一个方向即电流的参考方向。
参考方向与实际方向：正同负反（指参考方向）

关联参考方向：

• 关联： 电流从电压正端流入。
• 非关联 电流从电压负端流入。

小结：

• 电压和电流的参考方向是任意假定的。分析电路前必须标明。
• 参考方向一经假定，在计算过程中不得任意改变。

1.3 电功率和能量

电功率： 单位时间内电场力所做的功，即能量的变化率。

电能量： 一定时间内电场力所作的功，即能量的变化。

参考方向关联时： 电能量是 吸收 。
参考方向非关联时： 电能量是 发出 。

1.4 电阻元件

电阻： 无论参考方向如何定义，其始终吸收功率。
电阻器： 具有电阻作用的元器件。
电导： 值为电阻的倒数。

1.5 电压源和电流源

独立电源

独立电压源： 电压由自身控制，电流手外电路决定。

• UI特性： 零值电阻电气特性等效为零值电压源。（短路）

独立电流源： 电流由自身控制，电压手外电路决定。

• UI特性： 开路或无穷值电阻电气特性等效为零值电流源。

电源为 非关联参考方向 ，即P=UI>0时 发出功率 。

受控电源（非独立源）

受控电阻: 开关（三端元件）

受控电源： 电流或电压不由自身控制，而受电路中某个之路的电压/电流控制的 四端元件 。

受控电压源： CCVS , VCVS
受控电流源： CCCS , VCCS

独立源和受控源比较

• 区别：
  • 独立源电流/电压由自身决定，受控源由电路中某一支路控制。
  • 独立源是电路中真正的能量或信号源，受控源是对电路中进行能量处理或信号处理元件所进行建模得到的电路模型。
• 共同点：
  • 端口特性为电源特性