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Chap. 2 Circuit Elements. C ontents. 2.1 Voltage and Current Sources 2.2 Electrical Resistance (Ohm’s Law) 2.3 Construction of a Circuit Model 2.4 Kirchhoff’s Laws 2.5 Analysis of a Circuit Containing Dependent Sources. Objectives. 1. 了解 理想的基本電路元件的符號與特性 :獨立電壓與 - PowerPoint PPT Presentation
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Chap. 2 Circuit ElementsContents
2.1 Voltage and Current Sources2.2 Electrical Resistance (Ohm’s Law)2.3 Construction of a Circuit Model2.4 Kirchhoff’s Laws 2.5 Analysis of a Circuit Containing Dependent Sources
Objectives
1. 了解理想的基本電路元件的符號與特性:獨立電壓與 電流源、相依電壓與電流源、電阻器。2. 了解歐姆定律、克希荷夫電流定律、克希荷夫電壓 定律,並利用此三種定律來分析簡易電路。3. 了解如何計算簡易電路中各元件的功率,並且能夠判
斷整個電路是否保持功率守恆。
2
2.1 Voltage and Current Sources
電源 (electrical source) :1.可將非電能轉為電能或將電能轉為非電能的一種裝置。2.具有提供功率或是吸收功率的特質。3.通常將理想電壓源及理想電流源當成電路的基本元件。
理想電壓源 (ideal voltage source) : 不論流過其端點之電流大小為何,而其兩端電壓維持
在規定值的電路元件。
理想電流源 (ideal current source) : 不論兩端電壓多大,在其兩端內之電流維持在規定值
的電路元件。
獨立電源 (independent source) : 會依規定供給電路電壓或電
流值,不需仰賴電路中的其他電壓或電流。
獨立電壓源 獨立電流源
3
2.1 Contd.相依電源 (dependent source) 或受控電源 (controlled sources): 所提供給電路的電壓或電流值,
需仰賴電路中的其他電壓或電流。
相依電壓源 相依電流源
主動元件 (active element) : 能產生電能的裝置,如電源。
被動元件 (passive element) : 不能產生電能的裝置,如電
阻器、電感器及電容器。
1. 相依電源通常用菱形符號來表示2.電壓源以極性 +- 標示,電流源以方向
標示。3.因受電路中其他電壓或電流所控制,共
有四種組合,如右圖所示。
?, ,,for UNITS rg
VCVS VCCS
CCVS CCCS
4
EX 2.1 Testing Interconnections of Ideal Sources
Connection (a) is valid. Connection (b) is valid.
Connection (c) is not permissible.
Connection (d) is not permissible.
Connection (e) is valid.
5
EX 2.2 Testing Interconnections of Ideal Independent & Dependent Sources
Connection (a) is invalid. Connection (b) is valid.
Connection (c) is valid.
Connection (d) is invalid.
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Assessing Objective 2.2
a) What value of vg is required in order for the interconnection to be valid?
b) For this value of vg , find the power associated with the 8 A source.
ANSWER: (a) −2 V; (b) −16 W (16 W delivered).
7
2.2 Electrical Resistance (Ohm’s Law)
ABABAB Riv
Riv
或
) ,(
A) ,(
V) ,(
歐姆電阻安培電流伏特電壓
R
i
v
電阻 (resistance) : 阻礙電流流動的物質特性,以 R 表示,單位為 。電阻器 (resistor): 具電阻特性之電路元件。
電阻器
Ohm’s Law ( 歐姆定律 )
PassiveSignConvention!
電導 (conductance): 電阻的倒數,以 G 表示,單位為 S ,以往以姆歐為單位( ) 。
Power in a Resistor
理想電阻器的電阻值不隨時間改變,而實際電阻器則會隨時間改變;若在分析電路時,實際元件偏離值不多時,都可用理想電阻器取代。
GvR
v
R
vv
G
iRiiiR
ivpR2
2
22
8
EX 2.3 Calculating Voltage, Current, and Power
9
2.3 Construction of a Circuit Model
EX 2.4 Constructing a Circuit Model of a Flashlight
Short circuit
Open circuit
Switch
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EX 2.5 Construction of a Circuit Model Based on Terminal Measurements
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2.4 Kirchhoff’s Laws
Kirchhoff’s Current Law (KCL)
端點 (terminal): 電路元件的兩端 ; 節點 (node): 二個以上電路元件相連的地方
The algebraic sum of all the currents at any node in a circuit equals zero.(電路中任一節點其所有電流代數和為零 )
電流需有代表方向的代數符號,若將流出節點的電流定為正號,那麼流入節點就是負號。
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2.4 Contd. (KVL)
Kirchhoff’s Voltage Law (KVL)The algebraic sum of all the voltages around any closed path or loop in a circuit equals zero.(電路中任一封閉路徑或迴路其所有電壓代數和為零 )
封閉路徑或迴路 (closed path or loop) :指從某一節點開始,沿著選定的電路元件回到起點,且其間之節點只許經過一次。
若電壓下降為正號,那麼電壓上升就為負號;若電壓下降為負號,那麼電壓上升就為正號。
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EX 2.6 Using KCL
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EX 2.7 Using KVL
15
EX 2.8 Applying Ohm’s Law and Kirchhoff’s Laws
(KCL)
(KVL & Ohm’s law)
Also,
(power supplied = power absorbed)Power Balanced
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EX 2.9 Constructing a Circuit Model Based on Terminal Measurements
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2.5 Analysis of a Circuit Containing Dependent Sources
◆ Once we know io , we can calculate vo using Ohm’s law. ◆ Once we know i , we also know the current of the dependent source 5 i. ◆ The current in the 500 V source is i.
(KVL & Ohm’s law)
(KCL)
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EX 2.10 Applying Ohm’s Law and Kirchhoff’s Laws
•2 loops, 2 unknowns io & iS (vo = 3 io)
(KVL & Ohm’s law)
(KVL & Ohm’s law)
Check!
03263-10 2o
2o
2 iii-iii SoSSOK!
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EX 2.11 An Amplifier Circuit
(KVL & Ohm’s law)
(KCL) (Controlling variable)
Amplifier