理想电路元件课件.ppt
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1、1,下 页,1.5 理想电路元件,是电路中最基本的组成单元。,1. 电路元件,返 回,5种基本的理想电路元件:,电阻元件:表示消耗电能的元件,电感元件:表示产生磁场,储存磁场能量的元件,电容元件:表示产生电场,储存电场能量的元件,电压源和电流源: 表示将其它形式的能量转变成电能的元件。,注意,如果表征元件端子特性的数学关系式是线性关系,该元件称为线性元件,否则称为非线性元件。,2,一.电阻元件,2.线性时不变电阻元件,电路符号,电阻元件,对电流呈现阻力的元件。其特性可用ui平面上的一条曲线来描述:,任何时刻端电压与电流成正比的电阻元件。,1.定义,伏安特性,下 页,上 页,0,返 回,3,ui
2、 关系,R 称为电阻,单位: (Ohm),满足欧姆定律,单位,G 称为电导,单位:S (Siemens),下 页,上 页,伏安特性为一条过原点的直线,返 回,4,如电阻上的电压与电流参考方向非关联,公式中应冠以负号;,说明线性电阻是无记忆、双向性的元件。,欧姆定律,只适用于线性电阻( R 为常数);,则欧姆定律写为,u R i i G u,公式和参考方向必须配套使用!,下 页,上 页,注意,返 回,5,3.功率和能量,电阻元件在任何时刻总是消耗功率的。,p -u i -(R i) i i2 R u2/ R,p u i i2R u2 / R,功率,下 页,上 页,表明:,返 回,6,4.电阻的开
3、路与短路,短路,开路,下 页,上 页,0,0,返 回,7,二. 电压源和电流源,电路符号,1.理想电压源,定义,i,+,_,下 页,上 页,其两端电压总能保持定值或一定的时间函数,其值与流过它的电流 i 无关的元件叫理想电压源。,返 回,8,电源两端电压由电源本身决定,与外电路无关;与流经它的电流方向、大小无关。,通过电压源的电流由电源及外电路共同决定。,理想电压源的电压、电流关系,直流电压源的伏安关系,下 页,上 页,例,外电路,电压源不能短路!,0,返 回,9,电压源的功率,电压、电流参考方向非关联;,下 页,上 页,电压、电流参考方向关联;,返 回,10,例,计算图示电路各元件的功率,解
4、,?发出,吸收,吸收,满足:P(发)P(吸),下 页,上 页,返 回,11,其输出电流总能保持定值或一定的时间函数,其值与它的两端电压u 无关的元件叫理想电流源。,电路符号,2.理想电流源,定义,下 页,上 页,理想电流源的电压、电流关系,电流源的输出电流由电源本身决定,与外电路无关;与它两端电压方向、大小无关。,返 回,12,电流源两端的电压由电源及外电路共同决定。,直流电流源的伏安关系,下 页,上 页,0,例,外电路,电流源不能开路!,返 回,13,可由稳流电子设备产生,如晶体管的集电极电流与负载无关;光电池在一定光线照射下光电子被激发产生一定值的电流等。,下 页,上 页,实际电流源的产生
5、:,电流源的功率,电压、电流的参考方向非关联;,发出功率,起电源作用,电压、电流的参考方向关联;,吸收功率,充当负载,返 回,14,例,计算图示电路各元件的功率,解,发出,吸收,满足:P(发)P(吸),下 页,上 页,u,is=2A,i,+,_,5V,-,+,返 回,15,实际电源,干电池,钮扣电池,1. 干电池和钮扣电池(化学电源),干电池电动势1.5V,仅取决于(糊状)化学材料,其大小决定储存的能量,化学反应不可逆。,钮扣电池电动势1.35V,用固体化学材料,化学反应不可逆。,下 页,上 页,返 回,16,氢氧燃料电池示意图,2. 燃料电池(化学电源),电池电动势1.23V。以氢、氧作为燃
6、料。约40-45%的化学能转变为电能。实验阶段加燃料可继续工作。,下 页,上 页,返 回,17,3. 太阳能电池(光能电源),一块太阳能电池电动势0.6V。太阳光照射到P-N结上,形成一个从N区流向P区的电流。约 11%的光能转变为电能,故常用太阳能电池板。,一个50cm2太阳能电池的电动势0.6V,电流0.1A,太阳能电池示意图,太阳能电池板,下 页,上 页,返 回,18,蓄电池示意图,4. 蓄电池(化学电源),电池电动势2V。使用时,电池放电,当电解液浓度小于一定值时,电动势低于2V,常要充电,化学反应可逆。,下 页,上 页,返 回,19,直流稳压源,函数发生器,下 页,上 页,返 回,2
7、0,发电机组,下 页,上 页,返 回,21,草原上的风力发电,下 页,上 页,返 回,22,受控电源,电路符号,受控电压源,受控电流源,1.定义:电压或电流的大小和方向不是给定的时间函数,而是受电路中某个地方的电压(或电流)控制的电源,称受控源。,下 页,上 页,返 回,23,电流控制的电流源 ( CCCS ), : 电流放大倍数,根据控制量和被控制量是电压u 或电流i,受控源可分四种类型:当被控制量是电压时,用受控电压源表示;当被控制量是电流时,用受控电流源表示。,2.分类,四端元件,输出:受控部分,输入:控制部分,下 页,上 页,返 回,24,g: 转移电导,电压控制的电流源 ( VCCS
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