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1、电路理论3、电感元件 inductance element线性电感电路研究的模型变量:电流 i,磁链(韦伯,Wb)2)、定常电感元件参数L 称为自感系数L 的单位:亨(利)符号:H(Henry)3)、韦安(i)特性(线性)iLdef=tg iL=1)、符号1-4 电路的基本元件及方程(2)4)、电压、电流约束:+=ttu0d)0(=ttuLid1+=ttuLi0d1)0(动态记忆5)、电感的功率与储能tiLiuipdd=吸吸0)(21)(21220)(=tLtLii 若若也是无损元件L是无源元件iLiWtddd=吸吸ddiuLt=(1)u的大小与 i 的变化率成正比,与 i 的大小无关;(3)
2、电感元件是一种记忆元件;(2)电感在直流电路中相当于短路;6)、小结:动态记忆(5)L是只有一个参数的集总元件ddiuLt=(4)约束电流电压有两个表达式=ttuLid1+=ttuLi0d1)0(L+其他 全面认识电感元件1)、电磁特性:电感是储存磁场能量或储存电流能力的度量。电感元件是用来模拟一类能够储存磁场能量的理想元件模型。2)、模型分类:线性时不变、线性时变;非线性时不变、非线性时变。3)、工程分类:二端子、三端子、多端子。4)、电感效应任意两个物体之间均有电感特性,常见如同轴电缆有重要参数就是其电感,长距离传输线之间的电感等。5)、实际电感电感器:集额定功率、尺寸要求、耐压值、耐流值
3、等多种指标的设备。更多的是:理想电感元件与电阻的组合,因而不可能是无损元件。实际电感线圈结构:由具有绝缘外包线绕制成有心或空心的线圈构成例1-5图1-20解 由图可知电感电流可分段表示为+=其它0s3s2A3s2s1A1s10Attttti应用动态特性公式可得电感电压为:=其它0s3s2V)(2.0)1(2.0s2s1002.0s10V)(2.012.0ddttttiLu由此可得电压波形,如已知流过0.2H电感的电流波形如图1-20(a)所示。设电感的电流和电压参考方向相关联,求电感电压的波形。一个问题:q(电荷)u(电压)i(电流)(磁链)?联系?联系(楞次定律)?联系(R)?联系提示:寻找
4、丢失的元件,蔡少樘4、独立电压源任何实际电路正常工作必须要有提供能量的电源。实际电源多种多样,如手电筒和收音机上用的干电池和计算器中用的纽扣电池,如图(A);实验室中用的稳压电源,如图(B)。理论上:定义了两种理想的独立电源:独立电压源和独立电流源。图A反映了电源自身的特性而与其它元件无关独立图B还有其它种类的电源,如机动车上用的蓄电池和人造卫星上用的太阳能电池,工程上使用的直流发电机,交流发电机等等。电压源的电路模型规定:电源两端电压为uS,其值与流过它的电流 i 无关。(2)特点解读:(a)电源两端电压由电源本身决定,与外电路无关;(b)通过它的电流是任意的,由外电路决定。直流:uS为常数
5、:uS=US交流:uS是确定的时间函数,如 uS=Umsin t(1)电路符号(3).伏安特性USutO图3 交流 若uS=US(直流电源),则其伏安特性为平行于电流轴的直线,反映电压与电源中的电流无关。电压为零的电压源,伏安曲线与 i 轴重合,相当于短路。图1 元件的ui约束 若uS为变化的电源(如uS=Umsin t)如图3中所示,其电压为一个确定的函数特性,也是与其中的电流无关。(4).理想电压源的开路与短路uS+_iu+_R(a)开路:R,i=0,u=uS。(b)短路:R=0,i ,理想电源出现病态,因此理想电压源不允许短路。*实际电压源也不允许短路。因其内阻小,若短路,电流很大,可能
6、烧毁电源。UsuiOUS+_iu+_ru=US r i实际电压源理想电压源与电阻串联组合u=US r i(5).功率:p吸=uSi(图2中 i,uS关联)吸收功率,若大于零,电源被充电电流(正电荷)由低电位向高电位移动,外力克服电场力作功发出功率p吸-uSi(图1 中 i,us非关联)物理意义:电压电流取关联参考方向。吸收负功率,电源对外提供功率物理意义:例1-6图所示电路,已知Us1=4 V,Us2=2 V,I=1 A。求:(1)元件A的功率;(2)设元件A 是线性电阻 R,求其电阻值。A+Us1-+U-IUs2+-例图(1)两个电压源的功率分别为P1=Us1I=41=4(W),P2=Us2I=21=2(W)由能量守恒可知元件A的功率为P3=(P1P2)=(42)=2(W)(2)由KVL可得U=Us1 Us2=4 2=2(V)由欧姆定律,得电阻值R=U/I=2/1=2()解独立电压源中的电流是任意的,与外部电路有关。作为理想元件而言没有能量的限制(电流可无穷大),显然,这在实际中不可能存在。9、图中电压源的电压为:8V-8V12V-12VABCD2 SU+2 3AI=20V+单选题1分