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【知识精讲】23广工808电路理论考研知识——电路模型和电...

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广工引路人 发表于 2022-5-16 09:44:07 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
 
01.考点3功率计算

单位时间内电场力所作的功称为电功率。电功率用P表示，则




                               
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在关联参考方向下，P=UI表示元件吸收的电功率。当P>0时，元件实际吸 收能量，即依然是表示吸收功率；然而当P<0时，元件实际发出能量，即表示发 出功率。

在非关联参考方向下，P=UI表示元件发出的电功率。当P>0时，元件实际发出能量，即依然是表示发出功率；然而当P<0时，元件实际吸收能量，即表示吸收功率。

a) 考点4电路元件主要特性

电阻元件、电源元件和受控电源是常用的电路元件。元件的伏安特性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，是电路分析的基础之一。因此必须熟练掌握元件的伏安特性。

请用功率平衡校验下图电路所得解答是否正确。




                               
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02.考点4：电路元件主要特性




                               
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（2）电源元件及其伏安特性

电源元件又称独立元件，属于有源元件，在电路中起激励作用。电源元件分为电压源和电流源两类。

1）（理想）电压源

P=UsI

2）（理想）电压源

P=UIs

电源元件又称独立源元件，属于有源元件，在电路中起激励作用。电源元件分为电压源和电流源两类。与之相对的是受控电源，称为非独立电源，这将会在后面会进一步介绍。

这里需要说明的是独立源元件，即电压源与电流源。

其中电压源又称恒压电源，即是电压源两端电压由电源本身决定，与外电路无关，例如，我们家里常用的220V/50Hz交流电，就是电压源。

那么，自然而然，也很容易理解，电流源又称恒流电源，即是电流源的输出电流由电源本身决定，与外电路无关。我们经常使用的电流源如图所示，其提供稳定的电流。有的同学在参加全国大学生电子设计竞赛的时候会经常用到，有的电流源还能设置控制输出电流大小，以免烧坏板子。

上面我们介绍完电流源跟电压源这些独立源元件的定义后，我们可以发现独立电源的输出由独立电源本身决定，与外电路无关，即电流源的输出电流由电流源本身决定，电压源两端电压由电压源本身决定。那么，就容易提出一个疑问：如果电压（或电流的）不是由电源本身决定，而是受电路中其它元件控制，那么这种元件会是什么元件呢？（停顿数秒）可能有提前熟知过课本的同学知道答案，这种元件我们叫它为非独立电源，关于非独立电源，具体会在后面介绍。

我们先继续说回独立电源，独立电源电源分为电压源跟电流源。首先，理想电压源在电压和电流取非关联参考方向时，理想电压源发出的功率为P=UsI。在此，理想电压源是不允许短路的，至于原因我们会在介绍完实际电压源后一并分析。另外，若电压与电流取非关联参考方向，则理想电压源发出的实际功率为正。若电压与电流取关联参考方向，则理想电压源发出的实际功率为负。

第二，理想电流源在电压和电流取非关联参考方向时，理想电压源发出的功率为P=UIs。在此，理想电流源是不允许开路的，同样原因我们会在介绍完实际电流源后一并分析。另外，若电压与电流取非关联参考方向，则理想电流源发出的实际功率为正。若电压与电流取关联参考方向，则理想电流源发出的实际功率为负。


03.考点4：电路元件主要特性

1）实际电压源

由于实际电压源是有损耗的，其电路模型可以用理想电压源和电阻

的串联组合表示，该电阻又称为电压源的内阻。实际电压源不允许短路。

2）实际电流源

由于实际电流源是有损耗的，其电路模型可以用理想电流源和电阻的

并联组合表示，该电阻又称为电流源的内阻。实际电压源不允许开路。




                               
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由于实际电压源是有损耗的，其电路模型可以用理想电压源和电阻的串联组合表示，该电阻又称为电压源的内阻，需要说明的是内阻为零是基于理想的情况下，实际情况中，任何电源，包括电池都有内阻，尤其是电池的内阻在使用过程中可能会慢慢增大，我们希望电压源的内阻趋近于零。

另外，这里也说说为什么实际电压源的内阻是跟理想电压源串联的，（简单画图演示），当电压源放电时，内阻跟负载得到的电压是一致的，也就是说内阻不会影响负载所得电压（也就是输出电压），那么这完全跟实际是不符合的，因为电压源的内阻所等效的模型就是会损耗电压源的（输出电压），所以实际电压源不适合等效为内阻是跟理想电压源并联，那么自然而然，我们可知，实际电压源可以等效的电路模型是内阻是跟理想电压源串联。

其次，实际电流源的等效模型也可以像这样分析。

实际电压源不允许短路。

在此，首先我们介绍一个叫电压降的概念，当电流通过导体（或用电器）的时候，会受到一定的阻力，但在电压的作用下，电流能够克服这种阻力顺利通过导体（或用电器），但遗憾的是，流过串联电阻（或用电器）后，电压再也没有以前那么高了，它下降了。而且电阻越大，电压差变化的就越大。所以这种流过电阻（或用电器）上的电流，其产生电压大小的差别，就叫“电压降”。

我们再次回归介绍实际电压源不允许短路的情况，当电源放电时，根据上面对”电压降“定义的介绍，我们可知，电流通过电阻必定产生“电压降”，所以负载上得到的电压就会降低。因电阻上的压降和电流成正比，所以电源内阻越大，带负载时的压降越大。由此可见只有减小电源内阻才能改善输出特性，当内阻降至零时，自然也就成为理想化的电源了。

实际电流源。由于实际电流源是有损耗的，其电路模型可以用理想电流源和电阻的并联组合表示，该电阻又称为电流源的内阻，关于为什么实际电流源的电路模型可以等效为理想电流源和电阻的并联组合，上面也提及过，可以使用类似反证法的思路进行理解。另外，实际电压源不允许开路，这跟分析实际电流源的情况也类似，就不多赘述，可以简单概括为因其内阻很大，若开路，端电压很大，可能烧毁电流源。那么显然，理想电流源自然也不允许开路。

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