电路基本概念
TIP
集总参数 vs. 分布参数
集总参数电路(lumped circuit): 实际电路的尺寸远小于电路工作时电磁波的波长。【本课程主要考虑集总参数电路】
分布参数电路(distributed circuit): 实际电路的尺寸与电路工作时电磁波的波长相当或更大。一般超过十分之一波长时需要考虑。如蓝牙工作频率 2.4 GHz,
, 故蓝牙PCB电路中,铜线超过12.5 mm后需要考虑传输线分布效应
参考方向
电流参考方向:因事先不知道流过元件的实际电流方向,故可假定电流的方向,这一假定的方向即为电流参考方向;
电压参考方向:因事先不知道元件两端电压的高低,故可假定一端电压高(标记为﹢)、另一端电压低(标记为﹣),这一假定的﹢﹣即为电压参考方向;
关联参考方向:电流参考方向从元件的﹢端流进;
非关联参考方向:电流参考方向从元件的﹣端流进;
关联参考方向的意义:功率p大于0,表示元件吸收功率(消耗能量),如电阻;功率p小于0,表示元件释放功率(提供能量),如电源。
符号规范
大写字母、大写下标,直流量,
大写字母、小写下标,交变信号的幅度,
小写字母、大写下标,瞬时总量,
小写字母、小写下标,增量信号(交变小信号),
字母大写表示恒定的量;字母小写表示随时间变化的量
- 电荷、电流、电压、功率
- 电流:单位时间内流过的电荷,
- 电压:移动单位电荷所需要的能量(从 b 节点移动到 a 节点),
; 两节点间的电压也指两节点相对于“地”节点的电势之差 - 功率:单位时间内消耗或吸收的能量,
- 电流:单位时间内流过的电荷,
- 电阻和欧姆定律
- 自然界常见金属电导率排序:Ag > Cu > Au > Al
- 电容电感
- 电容是储能元件,存储电荷或电场能量
; - 电容的电压电流约束关系:
; 电容两端电压不能突变,否则电流会无穷大; - 电感也是储能元件,储存磁场能量
- 电感的电压电流约束关系:
; 流过电感的电流不能突变,否则电压会无穷大;
- 电容是储能元件,存储电荷或电场能量
- KCL的两种表述
- 流入任一节点(或闭合界面)的支路电流的代数和为0;电荷守恒;
- 对于任一节点,流入电流总和 = 流出电流总和;
- KVL的两种表述
- 沿任一回路,所有支路电压的代数和为0;能量守恒;
- 两节点间若有多条路径,则每条路径上的电压降相等(电压与路径无关);
习题及参考解答
知识点1:电压电流参考方向
1、电流与电压为关联参考方向是指 ________ 。
A. 电流参考方向与电压降参考方向一致
B. 电流参考方向与电压升参考方向一致
C. 电流实际方向与电压升实际方向一致
D. 电流实际方向与电压降实际方向一致
2、当电压和电流选取关联参考方向时,计算得到某元件消耗的功率值为负,则表示该元件实际是 ________ 功率。
A. 产生 B. 吸收 C. 与元件类型有关 D. 无法判断
3、计算下列电路中每个元件消耗的或提供的功率,并验证功率守恒。
参考解答
- A
- A
知识点2:电容电感的性质
1、电容不可能发生跃变的是 ________ ,电感不可能发生跃变的是 ________ 。
A. 两端的电压 B. 通过的电流
2、当电容器内的总电荷量加倍时,其储存的能量 ________ 。
A. 保持不变 B. 减半 C. 加倍 D. 为原来的4倍
3、关于有限激励下的动态电路的描述,以下错误的有 ________ 。
A. 电容两端电压不能突变 B. 流经电感的电流不能突变
C. 电容和电感的储能均不能突变 D. 以上都不对
4、求下图中每个电容两端的电压
5、求下图中的电容电压、电感电流,以及电容电压的储能
参考解答
A B
D
D
知识点3:基尔霍夫定律
1、基尔霍夫电压定律和电流定律的本质分别是 ________ 。
A. 电荷守恒和能量守恒 B. 电荷守恒和电荷守恒
C. 能量守恒和能量守恒 D. 能量守恒和电荷守恒
2、基尔霍夫电流定律(KCL)是电流连续性的表现,其本质是 ________ ,基尔霍夫电压定律(KVL)本质是 ________ 。
3、下图中的电流
A. 4 A B. 16 A C.
4、分析电路,求
5、分析电路,求
6、分析电路,求图中标示的所有电压电流
7、求下图中的
8、求下图中的
参考解答
D
电荷守恒 能量守恒
C
知识点4:其他
1、如下电路中的受控源是 ________ 。
A. 电压控制电压源 B. 电压控制电流源
C. 电流控制电压源 D. 电流控制电流源
2、受控源有两对端钮,一对输出端和一对输入端。受控源可分为以下四种 ________ 、 ________ 、 ________ 、 ________ 。
3、理想独立电压源是指 ________ 。
A. 电压值是定值,与负载无关 B. 电压值是定值,与负载和时间无关
C. 电压值是时间的函数,与负载无关 D. 电压值是定值或者是时间的函数,与负载无关。
4、理想电压源的内阻为 ________ ,理想电流源的内阻为 ________ 。
5、下图中的受控源是 ________ 。
A. 电压控制电流源 B. 电压控制电压源
C. 电流控制电流源 D. 电流控制电压源
6、以下不属于储能元器件的是 ________ 。
A. 理想变压器 B. 电感 C. 电容 D. 电池
参考解答
- B
- 电压控制电流源(VCCS) 电流控制电流源(CCCS) 电压控制电压源(VCVS) 电流控制电压源(CCVS)
- D
- 0 无穷大
- C
- A