電路原理—電路基本概念和電路定律

1.1 電路和電路模型

1.1.1 電路

• 電路： 若干個(gè)電器設(shè)備和電器元件按一定方式組合起來(lái)所構(gòu)成的電流的通路。
• 電路模型： 將實(shí)際電路的元器件用理想電路元件適當(dāng)組合成的模型。
• 電路的四大構(gòu)件：
  • 電源
  • 負(fù)載
  • 能量/信號(hào)處理電路（傳輸控制器件）
  • 導(dǎo)線開(kāi)關(guān)

1.1.2 電路模型

• 理想電路元件：
  • 電阻元件： 消耗電能的元件
  • 電感元件： 產(chǎn)生磁場(chǎng)，存儲(chǔ)磁場(chǎng)能量的元件
  • 電容元件： 產(chǎn)生電場(chǎng)，存儲(chǔ)電場(chǎng)能量的元件
  • 電源元件： 將其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿脑?/li>

實(shí)際上在不同應(yīng)用場(chǎng)景，同一部件表示不同的形式。

1.2 電流和電壓的參考方向

1.2.1 電路中的主要物理量

1. 電流： 正電荷定向移動(dòng)，強(qiáng)度以單位時(shí)間通過(guò)導(dǎo)體截面的電量表示。

2. 電壓：電場(chǎng)力在單位正電荷移動(dòng)時(shí)所做的功，即正電荷所吸收的能量。

3. 電位：某一點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓（參考點(diǎn)為零電位）
4. 電動(dòng)勢(shì)：非電場(chǎng)力在單位正電荷移動(dòng)時(shí)所做的功。

1.2.2 電流和電壓的參考方向

參考方向： 任選的一個(gè)方向即電流的參考方向。
參考方向與實(shí)際方向：正同負(fù)反（指參考方向）

關(guān)聯(lián)參考方向：

• 關(guān)聯(lián)： 電流從電壓正端流入。
• 非關(guān)聯(lián) 電流從電壓負(fù)端流入。

小結(jié)：

• 電壓和電流的參考方向是任意假定的。分析電路前必須標(biāo)明。
• 參考方向一經(jīng)假定，在計(jì)算過(guò)程中不得任意改變。

1.3 電功率和能量

電功率： 單位時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所做的功，即能量的變化率。

電能量： 一定時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所作的功，即能量的變化。

參考方向關(guān)聯(lián)時(shí)： 電能量是 吸收 。
參考方向非關(guān)聯(lián)時(shí)： 電能量是 發(fā)出 。

1.4 電阻元件

電阻： 無(wú)論參考方向如何定義，其始終吸收功率。
電阻器： 具有電阻作用的元器件。
電導(dǎo)： 值為電阻的倒數(shù)。

1.5 電壓源和電流源

獨(dú)立電源

獨(dú)立電壓源： 電壓由自身控制，電流手外電路決定。

• UI特性： 零值電阻電氣特性等效為零值電壓源。（短路）

獨(dú)立電流源： 電流由自身控制，電壓手外電路決定。

• UI特性： 開(kāi)路或無(wú)窮值電阻電氣特性等效為零值電流源。

電源為 非關(guān)聯(lián)參考方向 ，即P=UI>0時(shí) 發(fā)出功率 。

受控電源（非獨(dú)立源）

受控電阻: 開(kāi)關(guān)（三端元件）

受控電源： 電流或電壓不由自身控制，而受電路中某個(gè)之路的電壓/電流控制的 四端元件 。

受控電壓源： CCVS , VCVS
受控電流源： CCCS , VCCS

獨(dú)立源和受控源比較

• 區(qū)別：
  • 獨(dú)立源電流/電壓由自身決定，受控源由電路中某一支路控制。
  • 獨(dú)立源是電路中真正的能量或信號(hào)源，受控源是對(duì)電路中進(jìn)行能量處理或信號(hào)處理元件所進(jìn)行建模得到的電路模型。
• 共同點(diǎn)：
  • 端口特性為電源特性