电路课组(一)电路原理 Part 2 求解电路的一般方法(1) 基本元件特性
这一节讲述基本元件以及基本特性。将继续完善。
准备:UI特性和网络等效
首先给出我们认识几个基本元器件的工具,即UI图。
为了反映元件的电路特征,我们通常将二端(也就是一端口)元件的电压和电流关系画在一张图中。
如果两个元件的UI特性一致,那么我们就认为这两个元件等效,可以相互替换。同时结论通用。
1. 电阻元件
1.1. 电阻的伏安特性
利用UI图对电阻的伏安特性进行刻画。
线性电阻的伏安特性是正比例函数,关联参考方向时,斜率,非关联参考方向时,斜率。
其中有两种比较特殊的情况,即短路和断路。
- 建模过程当中的导线除了使电流持续导通以外,对电路电磁关系几乎没有影响,其上电压为0,和短路模型等效。电流可以为任意值。这也就是我们的理想导线模型。
- 类似短路中的结论,断路电压可以为任意值。它们都由外路决定。
1.2. 电阻的功率
无论是关联还是非关联参考方向,电阻的功率都是
1.3. 实际元件
实际元件的选取要考虑阻值和功率,其中功率对其散热提出了不同的要求,导致体积的不同。
2. 独立电源
独立电源是一种理想元件。
对于独立电压源来说,对应实物是没有内阻的电池。
独立电压源的UI曲线倾角为0,因而具有和短路相似的性质。其电流由外电路决定。
对于独立电流源来说,对应实物可以是内阻无限大的光电池。其电路同样由外电路决定。由于断路,所以其所在的支路慎用KVL。
3. 受控源和MOSFET
受控源可以抽象成一个独立源和一个受控元件组成。
受控元件,如开关,或MOSFET中的栅极,都可以通过一定的方式可以控制通断。
MOSFET还可以将电源按电压大小变成不同的电源,如饱和区就近似成为电流源。