电路模型和电路定律 (Ⅰ)

​Hello，大家好我是泽 En，一起共同学习，多多指教(●'◡'●)

【1.1】电路和电路模型

1.实际电路 ---->   由电工设备和电器期间按预期目的连接构成的电流的通路

• 功能：① 能量的传输、分配与转换  &  ② 信息的传递、控制与处理。

• 共性：建立在同一电路的理论基础上。

2.电路模型

如上图所示：这是一个实际电路抽象成一个电路模型的过程！

电路模型  ---->  反映实际电路不见的主要电磁特性的理想电路元件及其组合。

拓展：电磁是丹麦科学家奥斯特发现的。电磁现象产生的原因在于电荷运动产生波动，形成磁场，因此所有的电磁现象都离不开电场。

原理：电磁是能量的反应是物质所表现的电性和磁性的统称，如电磁感应、电磁波、电磁场等等。所有的电磁现象都离不开电场；而磁场是由运动电荷（电量）产生的。

理想电路元件(电路模型当中的最小单元) ---->  有某种确定的电磁性能的理想元件。

• 习惯把输入(Vcc) | 输出(OUT)这种因果关系叫做是：

• 输入叫做：激励。

• 输出或者是负载叫做：响应。

上述注意：

1. 具有相同的主要电磁性能的实际电路部件，在一定条件下可用同一电路模型进行表示。

2. 同一实际电路部件在不同的应用条件下，其电路模型可以有不同的形式。

• 例如：电感线圈的电路模型，拓展：线圈是由导线一圈靠一圈地绕在绝缘管上，导线彼此互相绝缘，而绝缘管可以是空心的，也可以包含铁芯或磁粉芯。

【1.2】电流和电压的参考方向

• 电路中的主要的物理量有电压、电流、电荷、磁链、能量、电功率等。在线性电路分析中人们主要关心的物理量是电流、电压和功率。

电流的参考方向

• 电流 ----> 带电粒子有规定的定向运动

• 电流强度 ----> 单位时间内通过导体横截面积的电荷量、

• 单位 A(安培)、KA、mA、uA、1KA = 10^3A，1mA = 10 负 3 次方 A，1uA = 10 负 6 次方 A

• 电流方向：规定正电荷的运动方向为电流的实际方向。元件(导线)中电流流动的实际方向只有两种可能：

• 从左向右

• 从右向左(少用)

• 参考方向：任意一个假定正电荷运动的方向即为电流参考方向！

电压的参考方向

• 电位 ----> 单位正电荷 q，从电路中一点移至到参考点（电位=0）时电场力做功大小。

• 电压 ----> 单位正电荷 q，从电路中一点移至另一点时电场力做功（W）的大小。

• 实际电压方向 ----> 电位真正降低的方向，由高到低。

• 单位 : V(伏)、kV、mV、uA

电压(降)的参考方向 ----> 假设高电位指向低点位的方向。为电压的参考方向！

那么上面这幅图实际的电压降就是从左向右。假定 U>0!，反之。

• 注：电压的参考方向通常都是用，正负极性表示的。

关联的参考方向

• 元件或支路的 u，i 采用相同的参考方向称之为：关联参考方向。

• 反之，称之为是：非关联参考方向。

注意：

1. 分析电路前必须选定 电压 和 电流 的参考方向。

2. 参考方向选定了的话，必须在图中相应的位置上进行标注(包括方向和符号)，在计算的过程中不得任意改变。

3. 参考方向不同的时候，其表达式是相差一负号，但电压电流的实际方向不会改变。

【1.3】电功率和能量

• 电功率 ----> 单位时间内电场力所做的功，符号 "W(瓦)"。

• 作为表示电流做功快慢的物理量，一个用电器功率的大小数值上等于它在 1 秒内所消耗的电能，电器电功率：P = W(电能)/t。瞬间功率：P = UI。

• 能量的单位：J(焦)

电路吸收或发出功率的判断

• 电流方向与电压方向一致叫做：关联方向，公式：P = UI

• 电流方向与电压方向相反叫做：非关联方向，公司：P = -UI

• 吸收功率 P>0（消耗）

• 发出功率 P<0（产生）

例如：如下图所示：

​我们可以利用上面来求出：电压方向 从左向右，电流方向与电压方向相反。

根据公式求出：P = -UI = -3 x 2 = 6w

问题：复杂电路或交变电路中，两点电压的实际方向往往不易判别，给实际点零一问题的分析计算带来困难。

• 电压(降)的参考方向 ----> 假设高电位指向地点位的方向。

• 实际电压(降)的实际方向也是从正极到负极的话，那就是: U>0 的。

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• 如果电压(降)的实际方向与参考方向是相反的话，从负极到正极。U<0。

注意：我们电流的参考方向用箭头、电压的参考方向用正负极表示即可。

对一完整的电路，满足：发出的功率 = 吸收的功率！这句话的含义是：从实际来说的话，功率是守恒的。因为能量是守恒的，能量对时间的变化是功率。功率也自然是守恒的。

【1.4】 电路常见元件

1. 电阻元件 R：表示消耗电能（是指使用电以各种形式做功的能力）的元件，它会把电能转换成热能从而消耗掉去。

2. 电感元件 L：表示产生磁场（磁场是由运动电荷或电场的变化而产生的），储存磁场能量的元件。

3. 电容元件 G：表示产生电场（电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质），储存电场能量的元件。注意：电感元件和电容元件它们并不会消耗能量。

4. 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：这上面所述有③个特征：

1. 只有两个端子。

2. 可以用电压或电流按数字方式描述。

3. 不能被分解成其它的元件。

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• 集中参数电路电路 ---> 由集总元件构成的电路

• 集总条件 ---->  d=尺寸<(lm)=电磁波长 <<是远远小于的意思

• 注意： 集总参数电路 u、i 可以是时间的函数，但与空间坐标无关。因此任何时刻，流入两端元件一个端子的电流等于另一端流出的电流；端子间的电压为单值量。

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