2知識資料第一章第一節(jié)電路的基本概念和基本定律（二）

千里之行，始于足下朽木易折，金石可鏤Word-可編輯三、受控電源受控電源又稱為“非自立”電源，受控電壓源的電壓和受控電流源的電流是受電路中某部分的電流或電壓控制的，而不是給定的時光函數(shù)。按照控制變量和受控變量的不同組合，受控源可分為：（1）電壓控電壓源（VCVS:voltage-controlledvoltagesource）（2）電壓控電流源（VCCS:voltage-controlledcurrentsource）（3）電流控電流源（CCCS:current-controlledcurrentsource）（4）電流控電壓源（CCVS:current-controlledvoltagesource）圖10各種受控電源模型圖結(jié)論：（1）系數(shù)、、gm、rm為常數(shù)時，為線性受控源(linearcontrolledsource)；否則，稱為非線性受控源(nonlinearcontrolledsource)。（2）受控源與自立源的區(qū)別在于受控電壓源的電壓和受控電流源的電流均受另一支路的電壓或電流（即控制變量）的控制，受控源不能起鼓勵的作用。四、電容元件電容元件是實(shí)際電容器的理想化模型，線性電容元件的圖形符號和庫伏特性如下圖11所示：C電容元件符號C電容元件符號uc+_ioou圖11線性電容元件及其庫伏特性在任何時刻電容正極板上的電荷電荷與其兩端電壓電壓有以下關(guān)系：電荷與電壓的關(guān)系： 式中，C稱為該元件的電容，其單位為法（F），它是一個和電荷、電壓無關(guān)的正實(shí)常數(shù)。常用的電容單位有（10-6F），（10-12F）等表示。從圖11（b）中，可以看出線性電容元件的電荷、電壓關(guān)系在q-u坐標(biāo)軸上，是一條過原點(diǎn)的直線，被稱為電容的庫伏特性。2．電壓與電流的關(guān)系：采用關(guān)聯(lián)參考方向下，電壓變化時，電荷量也發(fā)生變化，則電流可以表示為 結(jié)論：電容元件的電流與電容兩端的壓降成正比；電容元件是動態(tài)元件。電容元件在t時刻的電壓不僅與t時刻的電流有關(guān)，而且與電容的電流與初始狀態(tài)有關(guān)；電容元件是記憶元件。（a）當(dāng)電壓（常數(shù)）時，相當(dāng)于開路所以，電容是隔直通交。（b）當(dāng)電壓變化時，才干在C中產(chǎn)生電流，而且應(yīng)該是有限的，即。所以。即電容兩端的電壓不能躍變,只能延續(xù)變化。3．電容元件儲能：按照：則得：電容將電能轉(zhuǎn)為電場能存在電容中，當(dāng)電壓增大，電場能增大，電容從電源取用電能；當(dāng)電壓減小，電場能減小，電容向電源放還能量。電容是貯能元件，儲藏電場能。它不消耗能量，也不產(chǎn)生能量，只是吸收和放出能量，采取能量的轉(zhuǎn)換，是無源元件。五、電感元件+-uiiu+–L（a）線性電感線圈（b）線性電感元件圖形符號圖12線性電感元件及其圖形符號1．物理意義：電流通過一匝線圈產(chǎn)生(磁通)(磁鏈)電流通過N匝(磁鏈)在任何時刻，當(dāng)電流和磁鏈的參考方向符合右手螺旋定則時線性電感元件的磁鏈、自感量L和電流的關(guān)系為：電感:(H(H、mH)式中，L稱為該元件的自感或電感，其單位為亨（H），它是一個正實(shí)常數(shù)。常用的電容單位有mH（10-3H），H（10-6H）等表示。線性電感:L為常數(shù);非線性電感:L不為常數(shù)電感元件是實(shí)際線圈的理想化模型。線性電感元件的圖形符號和韋安特性如圖12所示。2．感應(yīng)電動勢：當(dāng)電流和電壓取關(guān)聯(lián)參考方向時具有妨礙電流變化的性質(zhì)。3．電壓與電流的關(guān)系：按照基爾霍夫定律可得：即(a)由電容、電感元件的伏安關(guān)系式可知，與、和具有類比性，稱電感、電容元件為對偶元件。(b)電感元件也為動態(tài)元件。(c)當(dāng)為常數(shù)時,,相當(dāng)于短路，通直隔交。(d)電感中是有限的，所以，電流不能躍變，稱之為電感電流的延續(xù)性。4．電感元件儲能將兩邊同乘上，并積分，則得：電感將電能轉(zhuǎn)為磁場能存在線圈中，當(dāng)電流增大時，磁場能增大，電感元件從電源取用電能；當(dāng)電流減小時，磁場能減小，電感元件向電源放還能量?？梢?，電感是儲能元件，它不消耗能量，也不產(chǎn)生能量，只是吸收和放出能量，采取能量的轉(zhuǎn)換，是無源元件，且通直隔交。六、耦合電感和理想變壓器1.互感：當(dāng)兩個線圈在電路中相距較近時，各自線圈上電流的變化會通過磁場互相影響，這兩個線圈成為耦合電感（或互感）。圖13互感線圈2．線圈間的耦合系數(shù)：耦合系數(shù)：耦合電感的互相影響程度與線圈的結(jié)構(gòu)、互相位置及周圍的磁介質(zhì)有關(guān)。在電路中，為表示元件間耦合的松緊程度，把兩電感元件間實(shí)際的互感（絕對值）與其最大極限值之比定義為耦合系數(shù)。注重：1)M值與線圈的形狀、幾何位置、空間媒質(zhì)有關(guān)，與線圈中的電流無關(guān)；2)、總為正當(dāng)，M值有正有負(fù)。3),時，兩線圈互不影響；時，兩線圈徹低耦合。同名端：當(dāng)兩個電流分離從兩個線圈的對應(yīng)端子同時流入或流出時，若所產(chǎn)生的磁通互相加強(qiáng)，則這兩個對應(yīng)端子稱為兩互感線圈的同名端。反之，稱為異名端。（a）（b）圖14耦合電感模型線圈的同名端必須兩兩決定，并且普通使用“”/“”/“”（a）（b）圖14耦合電感模型4.耦合電感的伏安關(guān)系：如圖14所示個電感上電壓、電流參考方向?yàn)殛P(guān)聯(lián)參考方向。若電流從同名端流進(jìn)（出）,圖(a)所示若電流從異名端流進(jìn)（出）,圖(b)所示5.去耦等效電路：當(dāng)兩個耦合電感有一端相銜接時，則可等效成無耦合電感的電路，圖15（a）和（b）分離表示同名端相銜接和異名端相銜接兩種情況的電路，他們可以等效為圖（c）所示的T型去藕等效電路（同名端相銜接時取上面的符號，異名端相銜接時取下面的符號）。在等效電路中消除了電感間的耦合，便于分析。（c）（c）（b）（b）（a）圖1圖15去藕等效電路6．理想變壓器（1）空心變壓器圖16空心變壓器圖16空心變壓器電路原邊(初級)：與電源相聯(lián)的一邊。原線圈：原邊的線圈。用、表示。副邊(次級)：與負(fù)載相聯(lián)的一邊。副線圈：副邊的線圈。用、表示。圖17理想變壓器圖17理想變壓器模型、：負(fù)載電阻與負(fù)載電抗（2）理想變壓器理想變壓器是實(shí)際變壓器的理想化模型，由空心變壓器演變而來，是一種異常的無損耗全耦合變壓器。它滿意以下三個條件：1)變壓器無損耗；2)全耦合，即耦合系數(shù)3)、和均為無限大，但為常值且有(匝數(shù)比/變比)。4）理想變壓器完成的三種變換：5）理想變壓器吸收的瞬時功率：上式表明，一次繞組和二次繞組吸收的功率之和恒等于0。理想變壓器是一種既不耗能也不儲能的多端元件。只起著能量的傳輸作用。這是它和耦合電感的本質(zhì)區(qū)別。1.1.3功率電功率則反映了設(shè)備能量轉(zhuǎn)換的本領(lǐng)，元件的瞬時電功率可以表示成功率的單位：瓦[特](W)或千瓦(kW)七．功率的計(jì)算及電源與負(fù)載的判別1．按照U、I的實(shí)際方向判別電源：U、I實(shí)際方向相反，即電流從“+”端流出，（發(fā)出功率）負(fù)載：U、I實(shí)際方向相同，即電流從“-”端流出。（吸收功率）2.按照U、I的參考方向判別U、I參考方向相同，P=UI0，負(fù)載；P=UI0，電源。U、I參考方向不同，P=UI0，電源；P=UI0，負(fù)載。ERI+ERI+–UR0+–電源產(chǎn)電源產(chǎn)生功率=負(fù)載取用功率+內(nèi)阻消耗功率本節(jié)重點(diǎn)：參考方向的判定，在電路分析過程中的作用十分重要，惟獨(dú)控制了參考方向，才干準(zhǔn)確計(jì)算出功率的吸收和發(fā)出的結(jié)果。【例2】圖示電路中，求個理想電流源的端電壓、功率，并判斷哪些元件是電源，哪些元件是負(fù)載。圖18解：(1)按照KCL、KVL列方程得(2)電流源I1的功率：,是負(fù)載。電流源I2的功率：