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电路及电路模型
1、导体、绝缘体和半导体
原子核
原子核中有质子和中子,其中质子带正电,中子不带电。
绕原子核高速旋转的电子带负电。
自然界物质的电结构:
电子
负电荷
=
原子结构中:
原子核
导体的外层电子数很少且距离原子核较远,因此受原子核的束缚力很弱,极易挣脱原子核的束缚游离到空间成为自由电子,即导体的特点就是内部具有大量的自由电子。
原子核
半导体的外层电子数一般为4个,其导电性界于导体和绝缘体之间。
原子核
绝缘体外层电子数通常为8个,且距离原子核较近,因此受到原子核很强的束缚力而无法挣脱,我们把外层电子数为8个称为稳定结构,这种结构中不存在自由电子,因此不导电。
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负载:
电路的组成与功能
电路——由实际元器件构成的电流的通路。
电路的组成包括:电源、负载、中间环节
电路组成
电源:
电路中提供电能的装置。如发电机、蓄电池等。
在电路中接收电能的设备。如电动机、电灯等。
中间环节:
电源和负载之间不可缺少的连接、控制和保护部件,如连接导线、开关设备、测量设备以及各种继电保护设备等。
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3、电路模型和电路元件
电源


实体电路
中间环节
与实体电路相对应、由理想元件构成的电路图,称
为实体电路的电路模型。
电路模型
负载
电源
开关
连接导线
S
RL
+
U

I
US
+
_
R0
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白炽灯的电路模型可表示为:
实际电路器件品种繁多,其电磁特性多元而复杂,采取模型化处理可获得有意义的分析效果
i
R
R
L
消耗电能的电特性可用电阻元件表征
产生磁场的电特性可用电感元件表征
由于白炽灯中耗能的因素大大于产生磁场的因素,因此L可以忽略。
理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似,其电特性惟一、精确,可定量分析和计算。
白炽灯电路
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R
C
+
US

电阻元件
只具耗能的电特性
电容元件
只具有储存电能的电特性
理想电压源
输出电压恒定,输出电流由它和负载共同决定
理想电流源
输出电流恒定,两端电压由它和负载共同决定
L
电感元件只具有储存磁能的电特性
IS
理想电路元件分有无源和有源两大类
无源二端元件
有源二端元件
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必须指出,电路在进行上述模型化处理时是有条件的。前提是:实际电路中各部分的基本电磁现象可以分别研究,并且相应的电磁过程都集中在电路元件内部进行,这种电路称为集总参数元件的电路。
集总参数元件的特征
,其次要因素可以忽略的理想化电路元件。如前面提到的无源电路元件R,只具有耗能的电特性;L只具有储存磁场能量的电特性;C只具有储存电场能量的电特性。
,任何时刻,从元件一端流入的电流,恒等于从元件另一端流出的电流,并且元件两端的电压值是完全确定的。
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电路可以实现电能的传输、分配和转换。
电力系统中:
电子技术中:
电路可以实现电信号的传递、存储和处理。
电路的功能
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、电位、电压等参数及相互关系
(1)电流
电流的国际单位制是安培【A】,较小的单位还有毫安【mA】和微安【μA】等,它们之间的换算关系为:
i
dQ
dt
=
……
(1-1)
1A=103mA=106μA=109nA
I
Q
t
=
……
(1-2)
电荷有规则的定向移动形成电流。计量电流大小的物理量称为电流强度,简称电流。定义式为:
若电流的大小、方向均不随时间变化,则表达式为:
在电工技术的问题分析中,仅仅指出电流的大小是不够的,通常规定以正电荷移动的方向为电流的参考正方向。
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电流的参考方向
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  • 时间2022-12-05