第 1 课：电路理论基础
推荐文章： 【电路理论】【电路理论目录】(https://jb243.github.io/pages/852)
1. 描述电现象的术语
2. 麦克斯韦方程组
3. 【集中常数系统和分布式常数系统】(#3-集中常数系统和分布式常数系统)
4. 线性系统和二元系统
1.描述电现象的术语
⑴ 充电
① 定义： 引起电现象的基本属性
② 电荷类型： 正电荷和负电荷；同电荷相斥，异电荷相吸
○ 与重力的区别在于只有一种极性
③ 电荷量： 电荷大小的测量
○ 单位 : 库仑 (C)
○ 一个电子的电荷 : -1.6 × 10-19 C
○ 1 C 中的电子数 : 6.25 × 1018
○ 库仑常数和阿伏伽德罗数 (6.02 × 1023) 无关
○ 1 摩尔电子的电荷 = (6.02 × 1023) × (1.6 × 10-19) = 96,485 C
○ 基本电荷量小，可以连续考虑电荷
④ 20℃时铜的电子密度为1023个电子/cm3
⑤ 电荷分离产生电压，电荷流动产生电流
⑵ 电流
①定义：单位时间内带电粒子的净流量，例如电子或离子
○ 导体或电线 : 允许自由电子作为电流流动
○ 电解质 : 允许带电离子以电流形式流动
○ 真空管（放电管） : 允许正离子和电子作为电流流动
○ 单位 : C/s = A
② 电流方向
○ 电荷的运动 ： 施加力时电子移动，原子核保持固定
○ 电流方向： (+) → (-)
○ 自由电子方向 : (-) → (+)
○ 正电荷方向 : (+) → (-)
③ 类型 1. 漂移电流
○ 定义： 导体中电场引起的自由电子的运动
○ 电子比空穴更容易移动
○ 欧姆定律仅适用于漂移电流
○ 应用： 场效应晶体管（FET）
④ 类型2. 对流电流或扩散电流
○ 定义： 由于电子、空穴或离子等带电粒子的运动或扩散而产生的电流
○ 在真空或稀薄气体中显着
○ 应用： PN结二极管、双极结型晶体管（BJT）、阴极射线管、真空管
⑤ 类型 3. 极化电流 : 极化电荷随时间的变化
⑥ 类型 4. 位移电流 ： 电荷密度随时间变化，不由实际电荷载流子携带
⑶ 电势
① 电场 : 每单位电荷的电力大小
② 电势 ： 每单位电荷的电势能
③ 电压：每单位电荷分离电荷所需的能量（单位： J/C = V）
④ 均匀场中电场与电势的关系
⑤ 电场以电位-距离图的斜率表示
⑷功率：电气设备做功的速率，1马力（hp）=735W
① 电阻的功率
② 电动机的动力
③ 力量的象征
○ 正值 : 能量传递至电路元件
○ 负值 : 能量从电路元件耗散
④ 提示：电阻器中的功率始终为正
○ 即有电流流过时，为正功率；当相反时，它是负功率» ○ 请注意，这是一个定义问题，而不是实际符号问题
图。 1. 电阻器功率符号规则
⑤ 根据能量守恒定律，任何电路中的功率之和均为0
⑸ 其他术语
① 短路
② 开路
③ 节点
④ 分公司
2.麦克斯韦方程
⑴ 麦克斯韦第一方程： 高斯电定律
①数学表达式：利用散度定理
② D为电通量密度
⑵ 麦克斯韦第二方程： 高斯磁力定律（磁守恒定律）
①数学表达式：利用散度定理
② 物理解释： 无磁单极子
③ μH 为磁通密度
⑶ 麦克斯韦第三方程： 安培电路定律
①数学表达式：利用格林定理
② 物理解释
○ 电流或虚拟电流导致该区域周围产生磁场
○ 磁场方向相对于电流方向遵循右手螺旋定则
⑷ 麦克斯韦第四方程： 法拉第电磁感应定律
①数学表达式：利用格林定理
② 物理解释：任何闭合环路中磁通量的变化都会在环路中感应出电流
⑸ 电荷守恒定律（电荷连续性方程）
①数学表达式：利用散度定理
② 物理解释
○ 与电流定义相关
○ 宇宙中总净电荷为 0
3。集中常数系统和分布式常数系统
⑴ 集中恒流系统
① 对于刚体，系统各部分同时感知外部物理量
② 可应用KCL、KVL、V-I特性
⑵ 分布式常数系统
① 对于柔性体，系统的所有部分不会同时经历相同的物理量
②只能通过数值分析来解释
⑶ 判断标准
① 如果波在系统中的传播时间远小于外部源的周期，则该系统是集中常数系统
② 示例 ： 如果系统的特征长度与实验室的大小相当，并且电源的频率为 60 Hz
4。线性系统和二元系统
⑴ 线性系统
① 定义 ： 在给定工作点以线性近似关系输入与输出
② 示例 ： 电阻、电容、电感、二极管、晶体管
⑵ 二进制
① 定义： 按照全有或全无原则将输入与输出联系起来，即使用 1 或 0
② 示例 : 逻辑门
输入： 2015.12.23 21:01
修改： 2022.09.11 11:53