電路元件工作原理

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯電路元件工作原理 電子電路是由各種元件和各種器件組成的。電路元件一般是指電路中的一些無源元件，譬如電阻器、電容器、電感器等。而具有放大功能的晶體管等往往稱為電子器件，有時(shí)也稱集成電路為一個(gè)器件。 數(shù)學(xué)模型 電工中實(shí)際器件的數(shù)學(xué)模型。每一個(gè)電路元件的電壓u或電流i，或者電壓與電流之間的關(guān)系有著確定的規(guī)定。這種規(guī)定性充分地表達(dá)了這電路元件的特性。這種規(guī)定性也叫做元件約束。有時(shí)，在元件約束里也用到電荷q和磁鏈，不過它們與電壓u和電流i總是滿意下面的關(guān)系 在電工理論中常取適當(dāng)?shù)脑?，加以?lián)接來構(gòu)造實(shí)際器件或電路的模型，以便于分析計(jì)算。表中列出了一些常見的電路元件和它

2、們的元件約束。表中，除了獨(dú)立電壓源和獨(dú)立電流源之外，假如元件參數(shù)是常數(shù)，對(duì)應(yīng)的元件叫做定常元件。定常電容器和定常電感器的元件約束分別是 式中C和L是常數(shù) 電路元件通常分為時(shí)變?cè)c時(shí)不變?cè)⒕€性元件與非線性元件、分布參數(shù)元件與集總參數(shù)元件。 時(shí)變?cè)c時(shí)不變?cè)?假如元件參數(shù)是時(shí)間 t的函數(shù)，對(duì)應(yīng)的元件叫做時(shí)變?cè)?；否則叫做時(shí)不變?cè)?。定常元件是一種時(shí)不變?cè)r(shí)變?cè)囊粋€(gè)例子是用手或某種機(jī)構(gòu)不斷地反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)電位器的軸，電位器的電阻就隨時(shí)間變化。這時(shí)可以用時(shí)變電阻器作為電位器的模型。例如設(shè)電阻R是 R1000(10.6sint)歐，則時(shí)變電阻器的元件約束是 u =Ri=【1000(1+0.6

3、sint)】i 線性元件與非線性元件 u或電流i的函數(shù)(有時(shí)也可以是電荷q或磁鏈 的函數(shù))，對(duì)應(yīng)的元件叫做非線性元件;否則叫做線性元件。 定常元件是一種線性元件。非線性元件的一個(gè)例子如下：半導(dǎo)體二極管的數(shù)學(xué)模型為 i=a(1)(a0,b0)上式為元件約束。它在電流i與電壓u之間規(guī)定了一個(gè)代數(shù)關(guān)系，元件是非線性電阻器。電阻R 是 上式說明，電阻R 是元件電壓u的函數(shù)。 分布參數(shù)元件與集總參數(shù)元件 不同條件下可以有不同的電路模型。例如一根金屬導(dǎo)線，當(dāng)其中電流的頻率很低時(shí)，可以用定常電阻器作為它的模型。當(dāng)導(dǎo)線中電流的頻率很高時(shí)，導(dǎo)線中各處的電流并不相等，也就是說導(dǎo)線中的電流和空間位置有關(guān)。圖1表明，

4、在不同的空間位置上,電流i1，i2，i3一般地互不相等,特殊是流入導(dǎo)線一端的電流i1不必等于從導(dǎo)線另一端流出的電流in。 對(duì)于某個(gè)電工器件，凡是要考慮其電流、電壓和空間位置或者說要考慮其電流、電壓在空間的分布狀況時(shí)，即為分布參數(shù)元件，必需采納具有分布參數(shù)的模型。勻稱傳輸 線就是一種典型的分布參數(shù)電路。不考慮電流、電壓在空間分布的模型，叫做集總參數(shù)模型。表中所列電路元件都是集總參數(shù)元件或稱集總元件。 集總參數(shù)模型 由集總參數(shù)元件組成的電路稱為集總參數(shù)電路或集總電路。在這種電路里，電流、電壓除了在元件上應(yīng)滿意元件約束之外，還要滿意基爾霍夫定律。 對(duì)于圖2a所示的集總參數(shù)電路，可以寫出以下電路方程。

5、 基爾霍夫第肯定律方程： i1i2i3 基爾霍夫其次定律方程： u1u2usu2u3 元件約束方程： u1R1i1u2R2i2u3R3i3usf(t) 這個(gè)電路的電路方程是一組代數(shù)方程。假如電路中還含有受控電源、抱負(fù)變換器、運(yùn)算放大器等元件，列出的電路方程仍舊是一組代數(shù)方程。由于聯(lián)系這些元件的電壓和電流的元件約束是代數(shù)關(guān)系,不含對(duì)時(shí)間t的導(dǎo)數(shù)（如表所示）。 對(duì)于圖2b電路，它的基爾霍夫定律方程和圖2a電路的相同。若圖的R、L、C是常數(shù)，即對(duì)應(yīng)的元件是定常元件，則元件約束是： u1Ri1 usf(t) 由于電路里含有電容元件和電感元件，電路方程里有對(duì)時(shí)間t的導(dǎo)數(shù)。 假設(shè)已知獨(dú)立電壓源的電壓的時(shí)間變化即已知f(t)，已知圖a 中三個(gè)定常電阻器的常值參數(shù)R1、R2、R3,或已知圖b中三個(gè)定常元件的常值參數(shù)R、L、C,依據(jù)非齊次線性代數(shù)方程的理論或非齊次線性常系數(shù)常微分方程的理論，從原則上講可以求解圖a、圖b各處的電流和電壓。獨(dú)立電壓源的電壓us以及獨(dú)立電流源的電流is常稱為激勵(lì)