电路分析与仿真
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本章小结

本章主要讨论了电路分析与计算中的基本概念和基本定律。

1.基本概念

(1)电路的组成及模型

电路一般由电源、负载和中间环节三部分组成。本书分析的电路都是指电路模型。它由电阻R、电感L、电容C及电压源US、电流源IS或者受控源等组成。

(2)电路的电流、电压及其参考方向

在电路分析与计算中,必须首先设定有关电流、电压的参考方向。只有在确定的电流、电压参考方向下,才有对应的分析计算的公式符号,以及对应的电流、电压的数值符号。无电压、电流参考方向的电路分析计算都是无依据的,严格地说都是错误的。这是电路分析计算中一个非常重要的概念。

(3)电位的概念及计算

k点的电位Vk为k点到参考点o的电压Uko。电位Vk的计算就是用电路分析方法计算电压Uko。利用电位的概念可以化简电路。

(4)功率的计算及物理意义

消耗功率的计算公式为PUI。元件上UI的参考方向为关联时,取正号,反之,取负号。再根据P的数值符号确定P的物理意义,若P>0,元件为吸收功率,其性质为负载。若P<0,元件为发出功率,其性质为电源。

(5)电路的三种工作状态

电路一般有三种工作状态:有载、开路及短路。

2.电路元件及伏安关系

元件的伏安关系是指流过元件的电流和元件两端电压之间的关系,是元件本身的约束。元件按其能量特性分为无源元件和有源元件;按其外部端钮或端口数目分为二端或一端口元件和多端或多端口元件。对无源二端元件(电阻、电容、电感)的伏安关系归纳见表1-1。

表1-1 线性电阻、电容及电感元件的伏安关系

受控源是反映电子器件物理性能的一种理想元件,与独立源不同,它不能直接起激励作用,其电压或电流都不是给定的时间函数,而是受电路中另一支路的电压或电流的控制。这样,受控源就有了“控”与“被控”的两条支路、两个端口和四种类型。

学习受控源要注意掌握它的受控关系、端口特性以及与独立源的区别。受控源(受控电压源或受控电流源)的性质由电路模型决定,而不是由控制量决定。当控制系数为常数时,受控源的电压或电流是控制电压或电流的线性函数。

3.基尔霍夫定律

基尔霍夫定律是反映电路连接特性的定律,与元件性质无关。包括基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)两个分定律,分别是组成电路的各支路电流的约束关系和各支路电压的约束关系,是分析节点处各电流和回路中各电压的依据,见表1-2。

表1-2 KCL与KVL的概况