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： 若干個電器設備和電器元件按一定方式組合起來所構成的電流的通路。
• 電路模型： 將實際電路的元器件用理想電路元件適當組合成的模型。
• 電路的四大構件：
  • 電源
  • 負載
  • 能量/信號處理電路（傳輸控制器件）
  • 導線開關

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： 產生磁場，存儲磁場能量的元件
  • 電容元件： 產生電場，存儲電場能量的元件
  • 電源元件： 將其他形式的能量轉變?yōu)殡娔艿脑?/li>

實際上在不同應用場景，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，強度以單位時間通過導體截面的電量表示。

2. 電壓：電場力在單位正電荷移動時所做的功，即正電荷所吸收的能量。

3. 電位：某一點到參考點的電壓（參考點為零電位）
4. 電動勢：非電場力在單位正電荷移動時所做的功。

1.2.2 電流和電壓的參考方向

參考方向： 任選的一個方向即電流的參考方向。
參考方向與實際方向：正同負反（指參考方向）

關聯參考方向：

• 關聯： 電流從電壓正端流入。
• 非關聯 電流從電壓負端流入。

小結：

• 電壓和電流的參考方向是任意假定的。分析電路前必須標明。
• 參考方向一經假定，在計算過程中不得任意改變。

1.3 電功率和能量

電功率： 單位時間內電場力所做的功，即能量的變化率。

電能量： 一定時間內電場力所作的功，即能量的變化。

參考方向關聯時： 電能量是 吸收 。
參考方向非關聯時： 電能量是 發(fā)出 。

1.4 電阻元件

電阻： 無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： 值為電阻的倒數。

1.5 電壓源和電流源

獨立電源

獨立電壓源： 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）

獨立電流源： 電流由自身控制，電壓手外電路決定。

• UI特性： 開路或無窮值電阻電氣特性等效為零值電流源。

電源為 非關聯參考方向 ，即P=UI>0時 發(fā)出功率 。

受控電源（非獨立源）

受控電阻: 開關（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

獨立源和受控源比較

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