电路元件¶
电源¶
电池概述¶
美国型号 | 中国大陆型号 | 尺寸(\(\pu{mm}\)) |
---|---|---|
D | 1 号电池 | 59.0*32.3 |
C | 2 号电池 | 49.5*25.3 |
AA | 5 号电池 | 49.0*14.0 |
AAA | 7 号电池 | 44.0*10.0 |
AAAA | 9 号电池 | 41.5*8.1 |
A | 4 号电池 | 49.0*16.8 |
SC | 3 号电池 | 42.0*22.1 |
N | 8 号电池 | 28.5*11.7 |
F | 89.0*32.3 |
符号 | 符号 |
---|---|
理想电压源 ![]() | 理想电流源 ![]() |
受控电压源 ![]() | 受控电流源 ![]() |
单电池 ![]() | 电池组 ![]() |
电动势¶
电动势表征一些电路元件供应电能的特性(非静电力做功的本质),这些电路元件称为电动势源,而电动势源所供应的能量每单位电荷是其电动势,有公式表达:
即把 \(\pu{1C}\) 正电荷从负极运回正极所做的功。通常,这能量是分离正负电荷所做的功,由于这正负电荷被分离至元件的两端,会出现对应电场与电势差。
电池内阻相当于一个电池串联一个电阻,如果没有特殊说明,电池的内阻不可忽略。
拓展:电流源¶
电流源(理想电流源)具有两个基本的性质:
-
它提供的电流是定值 \(I\),或是一定的时间函数 \(I(t)\) 与两端的电压无关。
-
电流源自身电流是确定的,而它两端的电压是任意的。
电流源具有很大的内阻(理想状态是内阻无限大)并且作为恒流电路工作。由于负载波动,电压波动较大。实际上,如果一个电流源在电压变化时,电流的波动不明显,我们通常就假定它是一个理想电流源。
像光电池一类的器件,工作时的特性比较接近电流源。
电流源的工作原理如图:
设 \(I_S\) 为电源电流,\(G_S\) 为内部电导,\(G\) 为负载电导,\(V_0\) 为施加电压,\(I\) 为电流:
因此:
如果 \(G\ll G_S\),则 \(I_S\doteq I\)。因此,输出电压会因负载波动而发生较大变化。
拓展:电压源¶
电压源(理想电压源)具有两个基本的性质:
-
它的端电压为定值 \(U\),或为一时间函数 \(U(t)\),与流过的电流无关。
-
电压源自身电压是确定的,而流过它的电流是任意的。
常见实际电源的工作机理比较接近电压源,例如发电机以及蓄电池。电压源具有低内阻并且作为恒压电路工作。由于短路时会流过大电流,因此需要安全装置。
实际上,如果一个电压源在电流变化时,电压的波动不明显,我们通常就假定它是一个理想电压源。
电压源的工作原理如图:
设 \(E_S\) 为电源电动势,\(R_S\) 为内阻,\(R\) 为负载,\(V_0\) 为施加电压,\(I\) 为电流:
因此:
如果 \(R\ll R_S\),则 \(V_0\doteq E_S\)。因此,输出电压的波动不明显。
电路元件总结¶
复杂电路分析¶
电流走向法¶
也是初中最常用的方法之一。
变形法¶
具体而言,将电路翻转、伸缩、变形,到达容易分辨的效果。
等电势法¶
原理:
-
一根导线上,电势处处相等(等势体)。
-
经过用电器后,电势降低,数值上等于用电器两端电压。
将不同电势分别描出来,确定用电器两端电势。
设物理量¶
设出每一条导线上的电流和每一个用电器两端的电压。
然后根据基尔霍夫电路定律,解出来,符号表示与假设方向相反。
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