第一章 电路模型和电路定律

七、电感元件：

电感线圈：把金属导线绕在一骨架上构成一实际电感线圈，当电流通过线圈时，将产生磁通，是一种抵抗电流变化、储存磁能的部件。

电感线圈

1、定义：

电感元件：储存磁能的两端元件。任何时刻，其特性可用～i 平面上的一条曲线来描述。

2、线性时不变电感元件：

任何时刻，通过电感元件的电流i与其磁链成正比。 ~ i 特性为过原点的直线。

电路符号：

单位：H（亨利），常用μH，mH表示。

3、线性电感的电压—电流关系：

u、i 取关联参考方向

根据电磁感应定律与楞次定律

（1）电感元件VCR的微分关系

表明：

1）电感电压u的大小取决于i的变化率, 与i的大小无关，电感是动态元件；

2）当i为常数(直流)时，u =0。电感相当于短路；

3）实际电路中电感的电压 u为有限值，则电感电流i不能跃变，必定是时间的连续函数。

（2）电感元件VCR的积分关系

表明：

1）某一时刻的电感电流值与-∞到该时刻的所有电流值有关，即电感元件有记忆电压的作用，电感元件也是记忆元件。

2）研究某一初始时刻t0 以后的电感电流，不需要了解t0以前的电流，只需知道t0时刻开始作用的电压 u 和t0时刻的电流 i（t0）。

注意：1）当电感的 u，i为非关联方向时，上述微分和积分表达式前要冠以负号 ;

2）上式中i（t0）称为电感电压的初始值，它反映电感初始时刻的储能状况，也称为初始状态。

4、电感的功率和储能：

（1）功率：

（u、 i 取关联参考方向）

1）当电流增大，p>0, 电感吸收功率。

2）当电流减小，p

表明：电感能在一段时间内吸收外部供给的能量转化为磁场能量储存起来，在另一段时间内又把能量释放回电路，因此电感元件是无源元件、是储能元件，它本身不消耗能量。

（2）电感的储能：

从t0到 t 电感储能的变化量：

表明：

1）电感的储能只与当时的电流值有关，电感电流不能跃变，反映了储能不能跃变。

2）电感储存的能量一定大于或等于零。

八、电压源和电流源：

1、理想电压源：

（1）定义：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。

（2）电路符号：（注意电压和电流的参考方向）

备注：电源的电压、电流的参考方向取非关联，这样可以使负载的电压、电流参考方向关联。

（3）理想电压源的电压、电流关系：

1）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。

2）通过电压源的电流由电源及外电路共同决定。

注意：电压源不能短路！（电压源也不能直接的并联）

（4）电压源的功率：

1）电压、电流参考方向非关联；

物理意义：电流（正电荷 ）由低电位向高电位移动，外力克服电场力作功，电源发出功率；起电源作用

2）电压、电流参考方向关联；

物理意义：电场力做功，电源吸收功率；充当负载。

2、理想电流源：

（1）定义：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。

（2）电路符号：（注意电压和电流的参考方向）

（3）理想电流源的电压、电流关系：

1）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。

2）电流源两端的电压由电源及外电路共同决定。

注意：电流源不能开路！（电流源也不能直接的串联）

（4）实际电流源的产生：

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。

（5）电流源的功率：

1）电压、电流参考方向非关联；

发出功率，起电源作用

2）电压、电流参考方向关联；

吸收功率，充当负载

九、受控电源（非独立源）

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。

电路符号：

2、分类：

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；

C→控制量（C→电流，V→电压）

C→控制

C→被控量（C→电流，V→电压）

C→源

3、受控源与独立源的比较：

（1）独立源电压(或电流)由电源本身决定，与电路中其它电压、电流无关，而受控源电压(或电流)由控制量决定

（2）独立源在电路中起“激励”作用，在电路中产生电压、电流，而受控源是反映电路中某处的电压或电流对另一处的电压或电流的控制关系，在电路中不能作为“激励”。

（未完待续）

硬件基础与电路（第一章 电路模型及电路定律）

端电压u和i的关联方向