电路元件

电工电子技术 课程教案

1、课次：2/09.3. 2、授课方式：理论课 3、课时安排：2课时 4、授课题目： 1.2 电路元件

5、教学目的：了解电阻、电容、电感、电源元件的构成及特点，掌握电流

源、电压源的等效变换。

6、教学重点及难点：电流源、电压源的等效变换。 7、方法及手段：举例讲解 8、教学基本内容： 第1章 电路理论基础 1.2 电路元件

电路基本元件：电阻元件、电感元件、电容元件、电源元件 无源元件 有源元件 元件 线性元件：参数为常数，与所施加的电压和电流无关 非线性元件： 1.2.1 电阻元件

1）电阻元件：反映电流热效应的电路元件（耗能元件）。如白炽灯、电炉 2）特点：符合欧姆定律 关联参考方向下：

i + UR —IU （直流情况下） RRR

uiRR （交流情况下） 电阻元件

U2 3）消耗功率：P=UI=I2R= 消耗电能：W=UIT=Pt

R

电能单位：KWh（千瓦时）= 1度

1.2.2 电感元件

1）电感元件 能够存储和释放磁场能量的电路元件 如：电阻为零的线圈 2）特点：u=

di Ldti

+ u —

电感元件

—电压与电流的变化率成正比

di 直流下：u=0（ =0）

dt ※ 电感元件通直隔交

eL + L

3）储存能量：当通过电感的电流增加时，将电能转化为磁能储存；当通过的电流减小时，将磁能转化为电能释放给电源

1 WL= L i2

2 1.2.3 电容元件

1）电容元件 能够储存和释放电场能量的电路元件，可看成由中间夹有绝缘材料的两块金属板构成。

du 2）特点 i=C

dt 电容器的电流与电压对时间的变化率成正比

du 直流下：i=0（ =0）

dt ※电容元件通交隔直

i

+ u —

+q — C

3）储存能量：当两端的电压增加时，将电能储存在电场中；当电压减小时，将储存的能量释放给电源。

1 WC= Cu2

2 1.2.4 电源元件

电源元件：用于向电路发出电流（或电压）的装置。 独立电源：能够向电路独立发出电压或电流的电源 1、电压源

1）电压源 用于向外电路提供稳定电压的一种电源装置。 特点（1）电压源的端电压是一定的，与通过它的电流大小无关

（2）通过电压源的电流取决于与其相连接的外电路。

电压源 电流源 2）电压源的外特性方程 U=E－IR0 RL=∝时，电路断路：U=E，I=0

RL=0时，电路短路：U=0，I=E/ R0

3）理想电压源 当R0=0时，U不随I的改变而发生变化，恒等于电动势

E，称为理想电压源，简称恒压源。（当R0≤RL时，可示为理想电压源） 2、电流源

1）电流源 用于向外电路提供稳定电流的一种装置。 特点（1）电流源的电流是一定的，与其两端的电压无关

（2）电流源的端电压由与之相连接的外电路决定。

U 2）电流源外部特性方程 I=IS－ RS RL=∝时，电路断路：U= IS RS ， I=0

RL=0时，电路短路： U=0， I= IS

3）理想电流源 当RS=∝时，I不随RL的改变而发生变化，恒等于电流值

IS，称为理想电流源，简称恒流源。（当RS≥RL时，可示为理想电流源） 3、电压源和电流源的等效变换

当R0=RS，且E=ISRS 或 IS=E/R0时，两种电源对同一个外部负载发出等值的电压U和电流I，对外电路可以等效 1）等效计算公式

US 将图a等效为图b时：IS= ，RS=R0

R0 将图b等效为图a时：E= IS RS ，R0 =RS 2）等效变换时应注意的3个问题

（1）两种电源仅对外电路等效，等效前后的电源对外电路发出等值的电

压和等值的电流，但电源本身并不等效。

（2）电压源和电流源的参考方向在变换前后对外电路应保持一致。 （3）理想电压源和理想电流源之间不可以等效变换。 【例1.2 】如图所示电路中，已知US1=30V；US2=10V，IS=3A，

R1=4Ω，R2=2Ω，R3=3Ω，RL=1Ω。试用电压源与电流源等效的方法，计算电流IL。

解：R2做断路处理、R3做短路处理，得图（b）

US1 、US2合并，用一个电压源US和内阻R1代替，得图（c），

将电压源（US 、R1）等效变换为电流源，得图（d） 将两电流源I1、IS合并为I，得图（e）

US= US1 －US2=30－10=20V

US 20 I1= = =5A

4 R1 I= I1－IS =5－3=2A

4 R1

IL= I= ×2=1.6A

4+1 R1+RL

9、思考题：p21 .4、p22 .8

10、课程小结： 1.电阻、电感、电容元件、

2.电压源、电流源等及其等效变换。