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电路模型分析

发表时间:2016-5-11  作者:刘昆山  浏览次数:2668  
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一、电路模型概述

什么是电路?简单来说,电路就是电流可以流通的回路。无论简单电路还是复杂电路,都是由电源、负载、连接导线及控制电器这三个基本部分组成。电路可以实现电能的传输、分配和转换,可以实现电信号的传递、变换、存储和处理。

什么是电路模型?用抽象的理想电路元件及其组合,近似地代替实际的器件,从而构成了与实际电路相对应的电路模型。理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似,其电特性单一、精确,可定量分析和计算,下图就是最简单的电路模型原理图。

本电路主要由5V电源(或三节5号电池)、轻触开关、发光二极管、电阻构成。

电源是提供电能或信号的装置,能将其他形式的能量转换为电能,是产生电流的源泉。

负载是用电设备的总称,本电路中发光二极管、电阻可以看着负载,它们可以将电能或电信号转变为人们所需要的其他形式的能量或信号。发光二极管将电能转变为光能,电阻将电能转变为热能。

发光二极管,通常称为LED,内部是具有发光特性的PN结。当给这个PN加正向偏置电压时,PN结导通,依靠少数载流子的注入以及随后的复合而辐射发光。

发光二极管引脚有正负之分,一般长的为正,短的为负。也可以从内部看到,接触面小的为正,接触面大的为负。外边有切口的为负,另一边就为正。发光二极管外形如下图所示。

图3 发光二极管外形

轻触开关,又叫按键开关,由嵌件、基座、弹片、按钮、盖板等组成,轻轻按下开关接通,松开即断开。本电路使用的是四脚轻触开关,在轻触开关底部我们可以看“北”字图形,如下图所示。

连接导线和控制器(开关)是电源和负载之间的连接设备,用来传输、分配和控制电能和电信号。

电路有三种工作状态,即是通路、开路、短路。

开关K1按下后,电路处于导通状态,既是通路,发光二极管被点亮;

开关K1弹起(打开)后,电路处于断开状态,既是开路路,发光二极管被熄灭;

还有一种短路状态,就是负载两端被导线短路,或者用电器不应该接触的地方被连接起来了,电路中出现很大的电流,可能会损坏电气设备。尤其是电源直接短路会形成很强的电流,在没有保护设置下很容易烧毁电源。

二、电路中常见的几个参数

1、什么是电流?

导体中的自由电子在电场力的作用下做有规则的定向运动就形成了电流。科学上把单位时间里通过导体任一横截面的电量叫做电流强度,简称电流。通常用字母 I 表示,它的单位是安培,符号A。

物理上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,电流运动方向与电子运动方向相反。

电流的国际单位制为安培(A),常用的单位还有毫安(mA)、微安(μA)等。

2、什么是电压?

电压,也称作电势差或电位差,是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所作的功。

电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向,电压的国际单位制为伏特(V),常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(μV)、千伏(kV)等。

用万用表电流档测试电路中的电流,可以接在轻触开关两端测电流,注意轻触开关要断开;用万用表直流电压档测电阻和发光二极管两端的电压,注意轻触开关要闭合;下图是电路参数检测方法:

测到的支路电流为:3.15mA,电路导通时的二极管电压为:1.83V,    电路导通时的电阻电压为:3.14v。我们使用的是数字万用表检测,有一点点误差。

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