電路分析基礎(chǔ)(第四版)第一章 - 集總電路中電壓、電流的約束關(guān)系

1、多媒體教學(xué)課件多媒體教學(xué)課件 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) AFundamentals of Electric Circuits主講課程：電路分析基礎(chǔ)主講課程：電路分析基礎(chǔ)(1995(1995年起年起) ) 電路仿真（電路仿真（19981998年起）年起）關(guān)于學(xué)習(xí)和考試：關(guān)于學(xué)習(xí)和考試： 電路分析基礎(chǔ)是電類專業(yè)尤其是后續(xù)課程電路分析基礎(chǔ)是電類專業(yè)尤其是后續(xù)課程-模擬電子線路的的基礎(chǔ)課，模擬電子線路的的基礎(chǔ)課，非常重非常重要要考試題目：考試題目：上課講的內(nèi)容均為考試范圍，上課講的內(nèi)容均為考試范圍，不講的則不講的則 不考。必須聽課，只看書不聽課不行。不考。必須聽課，只看書不聽課不行?？荚嚪?jǐn)?shù)考試分?jǐn)?shù)：

2、期末成績(jī)：期末成績(jī) +平時(shí)考核平時(shí)考核 作業(yè)作業(yè)考勤考勤:有時(shí)必須請(qǐng)假，學(xué)有時(shí)必須請(qǐng)假，學(xué)院批準(zhǔn)或醫(yī)院假條院批準(zhǔn)或醫(yī)院假條課程難點(diǎn)課程難點(diǎn)：第二部分動(dòng)態(tài)電路起，有些同學(xué)開始跟不上，：第二部分動(dòng)態(tài)電路起，有些同學(xué)開始跟不上， 不來(lái)上課，本學(xué)期杜絕此類現(xiàn)象。不來(lái)上課，本學(xué)期杜絕此類現(xiàn)象。如何取得好成績(jī)：如何取得好成績(jī)：認(rèn)真聽課，按時(shí)完成作業(yè)。認(rèn)真聽課，按時(shí)完成作業(yè)。 多做題，如歷屆考題多做題，如歷屆考題第一章第一章 集總電路中電壓、電流的約束關(guān)系集總電路中電壓、電流的約束關(guān)系第二章第二章 網(wǎng)孔分析和節(jié)點(diǎn)分析網(wǎng)孔分析和節(jié)點(diǎn)分析第四章第四章 分解法及單口網(wǎng)絡(luò)分解法及單口網(wǎng)絡(luò)第五章第五章 電容元件和電感

3、元件電容元件和電感元件第六章第六章 一階電路一階電路第七章第七章 二階電路二階電路目目 錄錄第九章第九章 正弦穩(wěn)態(tài)功率和能量正弦穩(wěn)態(tài)功率和能量第八章第八章 阻抗與導(dǎo)納阻抗與導(dǎo)納第第三三章章 疊加方法與網(wǎng)絡(luò)函數(shù)疊加方法與網(wǎng)絡(luò)函數(shù)第十章第十章 電路的頻率響應(yīng)電路的頻率響應(yīng) 多頻正弦穩(wěn)態(tài)電路多頻正弦穩(wěn)態(tài)電路第十一章第十一章 耦合電感和理想變壓器耦合電感和理想變壓器期末不做為考試內(nèi)容的章節(jié)：期末不做為考試內(nèi)容的章節(jié)：第二章第二章 2-22-2互易定理互易定理第三章第三章 3-3 3-3 疊加方法與功率計(jì)算疊加方法與功率計(jì)算 3-4 3-4 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的基本原理數(shù)模轉(zhuǎn)換器的基本原理第四章第四章 4-9

4、T4-9 T形網(wǎng)絡(luò)和形網(wǎng)絡(luò)和形網(wǎng)絡(luò)的等效變換形網(wǎng)絡(luò)的等效變換第六章第六章 6-3 6-3 沖激響應(yīng)（階躍響應(yīng)講概念）沖激響應(yīng)（階躍響應(yīng)講概念）第九章第九章 9-6 9-6 復(fù)功率復(fù)功率 復(fù)功率守恒復(fù)功率守恒 第十一章第十一章 11-7 11-7 理想變壓器的實(shí)現(xiàn)理想變壓器的實(shí)現(xiàn) 11-8 11-8 鐵心變壓器的模型鐵心變壓器的模型第十二章全部第十二章全部 拉普拉斯變換在電路分析中的應(yīng)用拉普拉斯變換在電路分析中的應(yīng)用第一章第一章 作業(yè)作業(yè) 1-7 1 13 （3、4） 1 16 1-20 1-25 1-27 1 28（2、3）1 3 (1、5)第一章第一章 練習(xí)練習(xí)1 29 1-34 1 361

5、-6 1-10 1-21 1-22 1-24 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1.1.基本概念：電路及電路模型、集總假設(shè)；電路基本概念：電路及電路模型、集總假設(shè)；電路 變量；電流、電壓、電功率；變量；電流、電壓、電功率； 電流參考方向、電壓參考極性、電流參考方向、電壓參考極性、 關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向2.2.電路元件：電路元件： 電阻元件、獨(dú)立電源、受控源。電阻元件、獨(dú)立電源、受控源。3.3.基本定律：基爾霍夫定律，歐姆定律基本定律：基爾霍夫定律，歐姆定律( (VAR)VAR)1-1 1-1 電路及集總電路模型電路及集總電路模型一、一、電路電路 若干個(gè)電氣設(shè)備或電子器件按照一定的方式連接起來(lái)構(gòu)成電流的通

6、路若干個(gè)電氣設(shè)備或電子器件按照一定的方式連接起來(lái)構(gòu)成電流的通路 叫叫作作 電路電路開關(guān)開關(guān)燈泡燈泡 干電池干電池實(shí)際電路實(shí)際電路例如手電筒電路：例如手電筒電路：二、二、集總假設(shè)、集總假設(shè)、集總元件集總元件 、集總假設(shè)的集總假設(shè)的定義：定義： 在器件的尺寸遠(yuǎn)小于正常工作頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)時(shí)，可將它所反映的物理現(xiàn)在器件的尺寸遠(yuǎn)小于正常工作頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)時(shí)，可將它所反映的物理現(xiàn)象分別進(jìn)行研究，即用三種基本元件表示其三種物理現(xiàn)象，這就是集總假設(shè)。象分別進(jìn)行研究，即用三種基本元件表示其三種物理現(xiàn)象，這就是集總假設(shè)。 、集總假設(shè)的條件：集總假設(shè)的條件：器件的尺寸遠(yuǎn)小于正常器件的尺寸遠(yuǎn)小于正常 工作頻率所對(duì)

7、應(yīng)的波長(zhǎng)工作頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。解釋：解釋： 實(shí)際中一些器件所反映的物理現(xiàn)象非常復(fù)雜，可以進(jìn)行實(shí)際中一些器件所反映的物理現(xiàn)象非常復(fù)雜，可以進(jìn)行理想化（集總假設(shè)）理想化（集總假設(shè)）處理，用足以表征其主要性能的模型表示，忽略其次要性能，以便于分析。這種處理，用足以表征其主要性能的模型表示，忽略其次要性能，以便于分析。這種理想化不會(huì)對(duì)實(shí)際問(wèn)題的求解帶來(lái)多大影響。理想化不會(huì)對(duì)實(shí)際問(wèn)題的求解帶來(lái)多大影響。 c f = = 式中：式中：C=3=310108 8 m/sm/s設(shè)設(shè)f=50Hz,=50Hz,則：則：=6=610106 6 m m設(shè)設(shè)f=300MHz,=300MHz,則：則：=1m=1m可見：當(dāng)頻

8、率較低時(shí)，滿足集總假設(shè)條件；可見：當(dāng)頻率較低時(shí)，滿足集總假設(shè)條件； 當(dāng)頻率較高時(shí)，不能按集總電路處理。當(dāng)頻率較高時(shí)，不能按集總電路處理。 本課程范圍內(nèi)均滿足集總假設(shè)條件。本課程范圍內(nèi)均滿足集總假設(shè)條件。 、集總元件（、集總元件（理想元件理想元件）電阻元件：電阻元件：只表示消耗電能的元件只表示消耗電能的元件 電容元件：電容元件：只表示儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的元件只表示儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的元件電感元件：電感元件：只表示儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的元件只表示儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的元件 電源元件：電源元件：電流源、電壓源電流源、電壓源 耦合元件：耦合元件：受控源、耦合電感、理想變壓器受控源、耦合電感、理想變壓器 二端元件二端元件 ：四端元

9、件四端元件 ：無(wú)源元件：無(wú)源元件：有源元件：有源元件：集總元件分類集總元件分類電電壓壓源源電電流流源源VCVS VCCS CCCS CCVS 電阻元件電阻元件、電感元件電感元件、電容元件電容元件 電壓源電壓源、 電流源。電流源。受控源受控源、 耦合電感耦合電感、 理想變壓器理想變壓器。電阻元件、電容元件、電感元件、電阻元件、電容元件、電感元件、耦合電感、理想變壓器。耦合電感、理想變壓器。 獨(dú)立源、獨(dú)立源、 受控源受控源 . .實(shí)際元件的模型實(shí)際元件的模型: : 一個(gè)實(shí)際元件在某種條件下都可以找到它的模型。有些實(shí)際元件的一個(gè)實(shí)際元件在某種條件下都可以找到它的模型。有些實(shí)際元件的模型比較簡(jiǎn)單，可以

10、由一種理想元件構(gòu)成，有些實(shí)際元件的模型比較模型比較簡(jiǎn)單，可以由一種理想元件構(gòu)成，有些實(shí)際元件的模型比較復(fù)雜，要用幾種理想元件來(lái)構(gòu)成。復(fù)雜，要用幾種理想元件來(lái)構(gòu)成。三三. .電路模型電路模型-由集總元件構(gòu)成的電路。由集總元件構(gòu)成的電路。 以后的分析中，只考慮電路模型，不研究實(shí)際電路！以后的分析中，只考慮電路模型，不研究實(shí)際電路！ 忽略元件的次要特征，用足以表征其主要性能的模型忽略元件的次要特征，用足以表征其主要性能的模型來(lái)表示（集總化），來(lái)表示（集總化）， 則實(shí)際電路則實(shí)際電路 電路模型。電路模型。 這對(duì)我們的分析影響不大。這對(duì)我們的分析影響不大。例如手電筒電路：例如手電筒電路：開關(guān)開關(guān)燈泡燈泡

11、 干電池干電池實(shí)際電路實(shí)際電路 燈泡既表現(xiàn)電阻的性質(zhì)，又燈泡既表現(xiàn)電阻的性質(zhì)，又有電感的性質(zhì)，但主要表現(xiàn)為電有電感的性質(zhì)，但主要表現(xiàn)為電阻的性質(zhì)。阻的性質(zhì)。電路模型電路模型UsRsRL用電阻用電阻表示燈泡表示燈泡理想化理想化電路分析電路分析：給定電路結(jié)構(gòu)及電路參數(shù)，求各給定電路結(jié)構(gòu)及電路參數(shù)，求各 部分的電壓、電流叫電路分析。部分的電壓、電流叫電路分析。一、電流一、電流大小大小： i(t)=dq/dt 電荷的變化率電荷的變化率 單位：?jiǎn)挝唬篈 方向：正電荷運(yùn)動(dòng)的方向方向：正電荷運(yùn)動(dòng)的方向 大小和方向都不隨時(shí)間改變的電流叫直大小和方向都不隨時(shí)間改變的電流叫直流流 。 大小和方向隨時(shí)間變化的大小和

12、方向隨時(shí)間變化的電流叫交流電流叫交流- -交變電流。交變電流。 ti0it02 2. 電流的參考方向電流的參考方向12918V2448V6V+-R問(wèn)題的引入：求下面電路圖中各支路的電流問(wèn)題的引入：求下面電路圖中各支路的電流(1) 復(fù)雜的直流電阻電路復(fù)雜的直流電阻電路(2) 簡(jiǎn)單的交流電路簡(jiǎn)單的交流電路 對(duì)于交流電路和復(fù)雜的直流電路，無(wú)法在計(jì)算前確定某一支路電流對(duì)于交流電路和復(fù)雜的直流電路，無(wú)法在計(jì)算前確定某一支路電流的真實(shí)方向。的真實(shí)方向。 如何求解？如何求解？i 在電路分析中，電路中標(biāo)出的電流方向都是參考方向。如果圖中沒有給出方向，在電路分析中，電路中標(biāo)出的電流方向都是參考方向。如果圖中沒有

13、給出方向，自己要設(shè)一個(gè)參考方向，在圖上標(biāo)出，按所標(biāo)參考方向進(jìn)行計(jì)算。若不設(shè)參考方向，自己要設(shè)一個(gè)參考方向，在圖上標(biāo)出，按所標(biāo)參考方向進(jìn)行計(jì)算。若不設(shè)參考方向，算出的結(jié)果沒有意義。算出的結(jié)果沒有意義。 算得結(jié)果的正負(fù)配合參考方向就可確定真實(shí)方向，但計(jì)算完畢后不必把參考方算得結(jié)果的正負(fù)配合參考方向就可確定真實(shí)方向，但計(jì)算完畢后不必把參考方向改為真實(shí)方向。向改為真實(shí)方向。以后解題必須畫圖！以后解題必須畫圖?。ǔ菆D已給出，并且不需進(jìn)行任何標(biāo)注。）（除非圖已給出，并且不需進(jìn)行任何標(biāo)注。） 1.1.電壓電壓定義定義：?jiǎn)挝徽姾捎桑簡(jiǎn)挝徽姾捎蒩 a點(diǎn)移動(dòng)到點(diǎn)移動(dòng)到b b點(diǎn)所獲得或失去的能量，即為點(diǎn)所獲得

14、或失去的能量，即為a,ba,b兩點(diǎn)之間的電壓。兩點(diǎn)之間的電壓。2.2.電壓參考極性電壓參考極性： 與電流一樣，電壓也需要參考極性。這是與電流一樣，電壓也需要參考極性。這是人為假設(shè)的極性。人為假設(shè)的極性。電壓大小電壓大小ababuab+-二二 電壓電壓獲得能量，獲得能量，a a點(diǎn)電位低，點(diǎn)電位低，b b點(diǎn)電位高。點(diǎn)電位高。失去能量，失去能量，a a點(diǎn)電位高，點(diǎn)電位高，b b點(diǎn)電位低。點(diǎn)電位低。三三 關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向 關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向的關(guān)聯(lián)參考方向的關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向iu+-ab非關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向iau+-buab0ab 解題時(shí)，當(dāng)題中給出電壓參考極性時(shí)

15、，按此參考極性進(jìn)行計(jì)算，若沒給出，則解題時(shí)，當(dāng)題中給出電壓參考極性時(shí)，按此參考極性進(jìn)行計(jì)算，若沒給出，則要求自己假設(shè)。要求自己假設(shè)。 + + - - u u i N1N1 N2N2對(duì)于對(duì)于N1N1而言，而言，u、i是非是非關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向?qū)τ趯?duì)于N2N2而言，而言，u、i是是關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向這段電路吸收的能量這段電路吸收的能量：dw w =u dq四、電路四、電路M M的功率的功率- 設(shè)在設(shè)在dt時(shí)間內(nèi)由時(shí)間內(nèi)由a a點(diǎn)轉(zhuǎn)移到點(diǎn)轉(zhuǎn)移到b b點(diǎn)的正電荷為點(diǎn)的正電荷為dq（ i0 ），），且由且由a到到b為電為電壓降壓降u（u0），則則 dq失去能量，也就是這段電路實(shí)際上吸收能量失

16、去能量，也就是這段電路實(shí)際上吸收能量這段電路吸收的功率這段電路吸收的功率: : p=dw/dt =dw/dt =（udqudq）/dt=u/dt=u（dq/dtdq/dt）= = ui iu+-abM圖中按照關(guān)聯(lián)參考方向進(jìn)行分析。也可按非關(guān)聯(lián)方向加以研究。圖中按照關(guān)聯(lián)參考方向進(jìn)行分析。也可按非關(guān)聯(lián)方向加以研究。正電荷正電荷dq失去的失去的能量：能量：dw w =u dq 結(jié)論：結(jié)論： （1）此圖中：此圖中：i0 ， u0，計(jì)算出，計(jì)算出p0 說(shuō)明：說(shuō)明： p0時(shí)，時(shí)，電路實(shí)際吸收了功率。電路實(shí)際吸收了功率。通過(guò)各種情況的分析，結(jié)論如下：通過(guò)各種情況的分析，結(jié)論如下： p(t)0 電路吸收功率電

17、路吸收功率 p(t)0 0 則電路吸收功率則電路吸收功率 若若 p(t)0 則電路產(chǎn)生功率則電路產(chǎn)生功率例題：求下圖的例題：求下圖的p(t)p(t)已知已知 u= -1v, i=2Ap(t)=ui=(-1) 2=-2W0 產(chǎn)生功率產(chǎn)生功率2Wp(t)=ui=2 1=2W 0 吸收功率吸收功率2W解：解：已知已知 u=2V, i=1A 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 是集總電路中電流和電壓分別遵循的基本規(guī)律，是是集總電路中電流和電壓分別遵循的基本規(guī)律，是分析集總電路的基本依據(jù)。首先，要學(xué)習(xí)電路中的幾個(gè)名詞。分析集總電路的基本依據(jù)。首先，要學(xué)習(xí)電路中的幾個(gè)名詞。 1.1.支路支路 ：任何一個(gè)二端元件稱為

18、一條支路任何一個(gè)二端元件稱為一條支路 2.2.節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn) ：兩條或兩條以上支路的連接點(diǎn)兩條或兩條以上支路的連接點(diǎn) 3.3.回路回路 ：任何一個(gè)閉合的路徑叫回路任何一個(gè)閉合的路徑叫回路 4.4.網(wǎng)孔網(wǎng)孔 ：在回路中不含有其它支路的回路稱為網(wǎng)孔在回路中不含有其它支路的回路稱為網(wǎng)孔5 5個(gè)支路個(gè)支路3 3個(gè)節(jié)點(diǎn)個(gè)節(jié)點(diǎn)6 6個(gè)回路個(gè)回路3 3個(gè)網(wǎng)孔個(gè)網(wǎng)孔 1 2 3 5 4n1n3n2 對(duì)于任一集總電路中的任一節(jié)點(diǎn)，在任一時(shí)刻，流出（流入）該對(duì)于任一集總電路中的任一節(jié)點(diǎn)，在任一時(shí)刻，流出（流入）該節(jié)點(diǎn)的電流的代數(shù)和為零。節(jié)點(diǎn)的電流的代數(shù)和為零。某節(jié)點(diǎn)的電流方程，某節(jié)點(diǎn)的電流方程，k表示和該節(jié)點(diǎn)相表示和該

19、節(jié)點(diǎn)相連的支路連的支路 = =nkik10一一 、基爾霍夫電流定律、基爾霍夫電流定律- KCL- KCL注意：公式中所有電流的方向均為參考方向。注意：公式中所有電流的方向均為參考方向。設(shè)流入為正設(shè)流入為正43152iiiii+ + += =+ +1ii23i4i5i21 05= = i3+ +iii4+ +i流入流入= =流出流出流入的電流代數(shù)和為流入的電流代數(shù)和為0 0。設(shè)流入為正設(shè)流入為正21+ +05= =+ +i3+ +iii4+ +i1ii23i4ii5KCL也可以表述為：也可以表述為： 對(duì)于任一集總參數(shù)電路中的任一節(jié)點(diǎn)，在任一時(shí)刻，流入節(jié)點(diǎn)的電流對(duì)于任一集總參數(shù)電路中的任一節(jié)點(diǎn)，在

20、任一時(shí)刻，流入節(jié)點(diǎn)的電流的總和等于流出這個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流的總和。的總和等于流出這個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流的總和。 KCL也適用于任一也適用于任一閉合面閉合面。 i1i10i7i2i3i4i5i9i6i8i7 7 、i8 、i9 、i10 從一個(gè)節(jié)點(diǎn)流出，流入另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。從一個(gè)節(jié)點(diǎn)流出，流入另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。設(shè)流入為正設(shè)流入為正 i1-i2-i3+i4+i5-i6=0 總結(jié)：總結(jié)：KCLKCL方程中各支路電流線性相關(guān)。方程中各支路電流線性相關(guān)。I1I3I4I2009I382（）I1I2I3I49A若I1I22AI48A求：I3例例1:解解:設(shè)流入為正設(shè)流入為正I319A得到得到:例例2 2：求圖示電路中的未知電流。：

21、求圖示電路中的未知電流。 已知已知 I1=2A 1=2A I2= -1A 2= -1A I6=4A6=4ADBACI4I5I6I2I1I3A點(diǎn)點(diǎn)：解：設(shè)流出為正解：設(shè)流出為正I1 - I2 +I3= 0I3 = -3A I4 4= I3 = -3AC點(diǎn)點(diǎn)：I2 - I4 4 +I5- I6 = 0 I5= - I2 +I4 4 + I6 = -(-1)+(-3)+(4 4)= 2A2 (-1) +I3= 0D點(diǎn)點(diǎn)：解后總結(jié)：解后總結(jié)： 注意兩套符號(hào)注意兩套符號(hào): : 求出的值無(wú)論正負(fù)，都不要把參考方向改求出的值無(wú)論正負(fù)，都不要把參考方向改 成真實(shí)方向。成真實(shí)方向。 括號(hào)前的符號(hào)括號(hào)前的符號(hào)取決

22、于參考方向相對(duì)于節(jié)點(diǎn)的關(guān)系。若設(shè)流入為正，取決于參考方向相對(duì)于節(jié)點(diǎn)的關(guān)系。若設(shè)流入為正，則流出為負(fù)，是列方程出現(xiàn)的符號(hào)。則流出為負(fù)，是列方程出現(xiàn)的符號(hào)。 括號(hào)里的符號(hào)括號(hào)里的符號(hào)是電流本身的符號(hào)，反映真實(shí)方向和參考方向的關(guān)系是電流本身的符號(hào)，反映真實(shí)方向和參考方向的關(guān)系，正的相同，負(fù)的相反。，正的相同，負(fù)的相反。 二二. .基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律 - - KVL- KVL = = =nkuk10回路的電壓方程，回路的電壓方程，k表示支路表示支路+ u3 - u5 + u1 - -u4 +u2-A 從從A A點(diǎn)出發(fā)，沿順時(shí)針?lè)较颍ㄒ部上喾矗?，電壓降取正，電壓升取?fù)。點(diǎn)出發(fā)，沿順時(shí)針?lè)较?/p>

23、（也可相反），電壓降取正，電壓升取負(fù)。u2-u2-u3+u4-u5+u1=0u3+u4-u5+u1=0 這五個(gè)電壓線性相關(guān)。如果只有一個(gè)未知電壓，這個(gè)電壓可求出。這五個(gè)電壓線性相關(guān)。如果只有一個(gè)未知電壓，這個(gè)電壓可求出。對(duì)于任一集總電路中的任一回路，在任一時(shí)刻，沿回路電壓降的代數(shù)和對(duì)于任一集總電路中的任一回路，在任一時(shí)刻，沿回路電壓降的代數(shù)和等于零。等于零。 此定律反映了能量守恒原理，單位正電荷從此定律反映了能量守恒原理，單位正電荷從A A點(diǎn)出發(fā)繞行一周回點(diǎn)出發(fā)繞行一周回到到A A點(diǎn)得到或失去的能量之和為零。點(diǎn)得到或失去的能量之和為零。 KVLKVL與元件性質(zhì)無(wú)關(guān)，是對(duì)支路電壓所加的約束。與元

24、件性質(zhì)無(wú)關(guān)，是對(duì)支路電壓所加的約束。 V V：例例 2 2 求圖示電路中的求圖示電路中的U1、U2、U312v6vU2U32vU1U U1-6-2=01-6-2=0U U3-6-12=03-6-12=0 U2+U3-U1=0U2= -U3+U1= -18+8 = -10 VU U1=6+2=8V1=6+2=8VU U3=6+12=18V3=6+12=18V解題中需要注意的問(wèn)題解題中需要注意的問(wèn)題一一 電阻電阻 R R 如果一個(gè)二端元件在任一瞬間其如果一個(gè)二端元件在任一瞬間其端電壓和電流之間的關(guān)系可由端電壓和電流之間的關(guān)系可由u-i平平面上的一條曲線所決定，則此二端元面上的一條曲線所決定，則此二

25、端元件稱為電阻。單位：件稱為電阻。單位： 請(qǐng)看右面圖示電請(qǐng)看右面圖示電阻的阻的 iu曲線曲線iui非線性電阻非線性電阻 線性時(shí)變電阻線性時(shí)變電阻uit1t2 線性電阻線性電阻ui線性電阻：線性電阻： 線性時(shí)變線性時(shí)變 線性非時(shí)變（我們熟悉的電阻）線性非時(shí)變（我們熟悉的電阻）非線性電阻：非線性電阻： 非線性時(shí)變非線性時(shí)變 非線性非時(shí)變非線性非時(shí)變二、二、 線性非時(shí)變電阻、歐姆定律線性非時(shí)變電阻、歐姆定律 uiR uiRA AA A 1 1、 線性非時(shí)變電阻：其伏安特性曲線是一條不隨時(shí)間變化的且經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線性非時(shí)變電阻：其伏安特性曲線是一條不隨時(shí)間變化的且經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線。線。 ui0=

26、= = =iR開路開路ui0=0=Ru短路短路4 4、典型的非線性電阻、典型的非線性電阻二極管二極管uiiudu三、三、 電阻的功率電阻的功率 NoImageiutp=)(UPRURII22=直流直流解：解： 練習(xí)：求練習(xí)：求I 3A(I+3)A(I+2)AKVL：1 1（I+3I+3）+ 3I + 2+ 3I + 2（I+2I+2）=0=0 7 7 6 6 I= - AI= - A 電壓源其端電壓為定值或一定的時(shí)間函數(shù)，與流過(guò)的電流無(wú)關(guān)，流過(guò)它電壓源其端電壓為定值或一定的時(shí)間函數(shù)，與流過(guò)的電流無(wú)關(guān)，流過(guò)它的電流為不定值，其大小由外電路決定。的電流為不定值，其大小由外電路決定。uius(t1）

27、0 t t1 1時(shí)刻的伏安特性時(shí)刻的伏安特性+Us,us- 符號(hào)符號(hào)Us 理想電壓源和電阻元件的串聯(lián)組合可以構(gòu)成實(shí)際電壓源的模型。理想電壓源和電阻元件的串聯(lián)組合可以構(gòu)成實(shí)際電壓源的模型。 電流源供出定值的電流或一定時(shí)間函數(shù)的電流，與端電壓無(wú)關(guān)，端電電流源供出定值的電流或一定時(shí)間函數(shù)的電流，與端電壓無(wú)關(guān)，端電壓為不定值，由外電路決定。壓為不定值，由外電路決定。 電流源和電阻的并聯(lián)可以構(gòu)成實(shí)際電流源的模型。電流源和電阻的并聯(lián)可以構(gòu)成實(shí)際電流源的模型。 iuis(t1）0 t t1 1時(shí)刻的伏安特性時(shí)刻的伏安特性Is ,is 符號(hào)符號(hào)例題例題1 1：含源支路含源支路ab，已知已知us1=6V，us2

28、=14V， uab=5V，R1=2 ，R2=3 ，求求i。解：解： 由由 uab=R1i+us1+R2i-us2 abiR1R2us1us2得得 i=(uab-us1+us2) (R1+R2) =(5 - 6+14 ) (2+3) =2.6A練習(xí)練習(xí): 解：解： uRuR=1=110=10V10=10VKVL：uR+U1-5=0U1=-5V例題例題2 2 求下圖電路中各個(gè)電源的功率求下圖電路中各個(gè)電源的功率解解: :U-5+1 10=0U=5-10=-5VKVL:求功率求功率: :u1u2U10A5V5V1I110AI2從上面例題中可以看出從上面例題中可以看出: :1.1.電壓源的電流不能由其

29、本身確定，要由與之相連的電壓源的電流不能由其本身確定，要由與之相連的 外電路確定。電流源兩端的電壓不能由其本身確外電路確定。電流源兩端的電壓不能由其本身確 定，要由與之相連的外電路確定。定，要由與之相連的外電路確定。電流源可以吸收能量，如左電流源可以吸收能量，如左1010A A電流源；也可放出電流源；也可放出 能量，如右能量，如右1010A A電流源。電流源。 電壓源可以吸收能量，如右電壓源可以吸收能量，如右5 5V V電壓源；也可放出電壓源；也可放出 能量，如左能量，如左5 5V V電壓源。電壓源。3. 3. 電流源、電壓源均為有源元件。電流源、電壓源均為有源元件。例例3 3：求下圖中開關(guān)在

30、：求下圖中開關(guān)在A A或者或者B B時(shí)電流時(shí)電流i=i=？解：解： 開關(guān)在開關(guān)在A A時(shí)時(shí) ： i=2 Ai=2 A開關(guān)在開關(guān)在B時(shí)時(shí) ： i=1 A例例4 4：下列答案那個(gè)正確？：下列答案那個(gè)正確？（1） R 時(shí)，時(shí)，I1（2） R 時(shí)，時(shí)，I2 （3） R 時(shí)，時(shí)，I3不變不變 i10V 105ABR10VI1I22V 4I3例例5 5：求下圖中開關(guān)在求下圖中開關(guān)在A A和和B B時(shí)的電壓時(shí)的電壓U U。例例6 6：下圖所示，哪個(gè)答案：下圖所示，哪個(gè)答案正確？正確？（1 1）R R增大，增大，U1U1增大增大 （2 2）R R增大，增大，U2U2增大增大（3 3）R R增大，增大，U3U3

31、不變不變答（答（2 2）正確）正確 10A 105ABU 10A2A4U1RU3U2一一 、電位、電位 在電路中任選一點(diǎn)作參考點(diǎn)（零電位點(diǎn)），某點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓降叫在電路中任選一點(diǎn)作參考點(diǎn)（零電位點(diǎn)），某點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓降叫該點(diǎn)的電位，如該點(diǎn)的電位，如uaua、ubub、uc,uc,等等。由于參考點(diǎn)是任意選擇的，因此電位等等。由于參考點(diǎn)是任意選擇的，因此電位是一個(gè)相對(duì)的概念。是一個(gè)相對(duì)的概念。例題：求圖示電路中的例題：求圖示電路中的Ua、Ub 、 Uc 、 Ud 、 Ubc。adbcR1=2R2=6+Us1=8V-+Us2=4V-I解：解：I=(US1-US2)(R1+R2)=(8-4)/8=

32、0.5 A Ua=UaC =2I+US2= 20.5+4=5Ub=US2=4 VUC=0Ud = -6I = -60.5= -3VUbC= US2=4 V adbcR1=2R2=6+Us1=8V-+Us2=4V-IUab=Ua-Ub=5-4=1VIR1+Us2+IR2-Us1=0 可見，參考點(diǎn)選的不同，電位不同，而兩點(diǎn)之間的電壓不隨參考點(diǎn)的可見，參考點(diǎn)選的不同，電位不同，而兩點(diǎn)之間的電壓不隨參考點(diǎn)的變化而變變化而變化化！以為參考點(diǎn)以為參考點(diǎn)I=0.5A Ua=US1=8VUb = US2+6I =4+60.5=7VUC= 6I=60.5=3VUab= Ua -Ub=87=1V UbC= Ub-

33、UC=7-3=4V Ud=0adbcR1=2R2=6+Us1=8V-+Us2=4V-I電路的習(xí)慣畫法：電路的習(xí)慣畫法：R1R2+US1-US2+R3R2R1+US1-US2R3二二 、電阻的串聯(lián)、并聯(lián)及分壓分流、電阻的串聯(lián)、并聯(lián)及分壓分流1.串聯(lián)電阻：串聯(lián)電阻：若干個(gè)電阻流過(guò)同一個(gè)電流叫串聯(lián)若干個(gè)電阻流過(guò)同一個(gè)電流叫串聯(lián).這些電阻叫串聯(lián)電阻，這些電阻叫串聯(lián)電阻，串聯(lián)電阻的總電阻值等于各個(gè)電阻值相加。串聯(lián)電阻的總電阻值等于各個(gè)電阻值相加。R1RnR2+ +u- -iU=R1i1+R2i2+Rnin =(R1+R2+Rn)in =Ri R=R1+R2+Rn+U1-+U-R1R2 2R3U2+-分壓

34、電路分壓電路2分壓：分壓：URjuj=RURRjUu1 =R1+R2+R3R2+R32Uu=R3R1+R2+R33.電阻的并聯(lián)電阻的并聯(lián): 若干個(gè)承受同一個(gè)電壓的電阻是并聯(lián)電阻。若干個(gè)承受同一個(gè)電壓的電阻是并聯(lián)電阻。 并聯(lián)電并聯(lián)電的總電導(dǎo)等于各個(gè)電導(dǎo)相加的總電導(dǎo)等于各個(gè)電導(dǎo)相加.nGGGG+ + + += =21ini2i1i+ + + += =UGUG+ += =nUG+ + +21nUGUGGG= =+ + + += =21)(GnG2G1i1i2in+U-i4.分流分流 并聯(lián)電導(dǎo)可作成分流電路并聯(lián)電導(dǎo)可作成分流電路i1i2iR1R2兩個(gè)電阻的并聯(lián)兩個(gè)電阻的并聯(lián):R=R1+R2R1R2i1

35、=iR1+R2R2i2=iR1+R2R1Ij=GjU=GiGjGGII=例題：求右下圖示電路中的例題：求右下圖示電路中的R1、R2。解：解：R2 = 150/(20-5)10-3 =10K R1=(300-150)/(2010-3)=7.5K R1R2RL+300V20mA A5mA A+ +150V150V- -一、受控源：受電路中其它支路電壓或電流控制一、受控源：受電路中其它支路電壓或電流控制 的電壓源或電流源的電壓源或電流源-雙口電阻元件雙口電阻元件電壓放大器+ +u1- -+-u2=u1u1+u1-+-二、受控源的種類二、受控源的種類 理想情況理想情況電壓控制電壓源電壓控制電壓源 VC

36、VS+ +u1- -+ +- -u1i1,r ,g,都是常數(shù)都是常數(shù) 電流控制電壓源電流控制電壓源 CCVS +u1-+ +- -ri1i1電流控制電流源電流控制電流源 CCCS +u1-ai1i1電壓控制電流源電壓控制電流源 VCCS + +u1- -gu1i1VCVS的代數(shù)方程的代數(shù)方程:三、三、雙口電阻元件的代數(shù)方程：雙口電阻元件的代數(shù)方程： f1(u1,u2,i1,i2)=i1=0 f2(u1,u2,i1,i2)= u2 -u1=0電壓控制電壓源電壓控制電壓源 VCVS+ +u1- -+ +- -u1i1u2i2 f1(u1,u2,i1,i2)=0 f2(u1,u2,i1,i2)=0四

37、、受控源的輸出特性四、受控源的輸出特性 輸出端口電壓、電流的關(guān)系輸出端口電壓、電流的關(guān)系VCVS的輸出特性的輸出特性 u1i2u2u1五、五、 受控源的轉(zhuǎn)移特性受控源的轉(zhuǎn)移特性-輸出與輸入的關(guān)系輸出與輸入的關(guān)系 u2=u1u1u2VCVS的轉(zhuǎn)移特性的轉(zhuǎn)移特性電壓控制電壓源電壓控制電壓源 VCVS+ +u1- -+ +- -u1i1u2i2六、六、 受控源的伏安特性（了解）受控源的伏安特性（了解）七、七、 受控源功率受控源功率受控電流源伏安特性曲線受控電流源伏安特性曲線x =x1x=x2x=x3u2i2p(t)=u1i1+u2i2=u2i2 (u1、i1中有一個(gè)為零）中有一個(gè)為零）注意：以后受控

38、源均指受控支路，注意：以后受控源均指受控支路， 不必畫其理想模型。不必畫其理想模型。 受控電壓源伏安特性曲線受控電壓源伏安特性曲線x=x1x=x2x=x3i2u2電壓控制電壓源電壓控制電壓源 VCVS+ +u1- -+ +- -u1i1u2i2八、獨(dú)立源與受控源的區(qū)別八、獨(dú)立源與受控源的區(qū)別例例1 1-14.-14.試求圖示電路中試求圖示電路中u0u0和流經(jīng)受控源的電流和流經(jīng)受控源的電流u0u0610A10A+ +- -4 4II12化簡(jiǎn)化簡(jiǎn)u0u0610A10A+ +- -4 4II12u0u0610A10A+ +- -4 4II12解：設(shè)解：設(shè)6上電流為上電流為IxIxIx=4I-I-10

39、=3I-106Ix=3II=4A4I=16AU0=2I=8V注：以后給出的電路是化簡(jiǎn)后的電路注：以后給出的電路是化簡(jiǎn)后的電路例例2.2.試求圖示電路中受控源提供的電流及每個(gè)試求圖示電路中受控源提供的電流及每個(gè) 元件的功率。元件的功率。 P1=1x(I3)2 =1W解：解：-1+2I+2=0 I=(-2+1)/2=-0.5A受控源提供的電流受控源提供的電流2I= 2(-0.5)=-1A2V2V2I+ +1V1V- -+ +- -1 1I1 12 2II3I2 2 I3=-1A I1=I+I3= -1.5AI2=I1+2I= -1.5-1= -2.5AP1V=-1I1=-1(-1.5)=1.5WP

40、2V=2I2=2 (-2.5)= - 5WP控控=-2 2= - 4 (-0.5)=2WP2= 2 I2 = 0.5W功率是平衡的。功率是平衡的。例例3 3：求：求I及受控源的功率。及受控源的功率。解：解：120VI302UU153030I+2U-U=120U=-15 IU=-120VI=8AP受受=2UI=-1920W一一. .兩類約束：兩類約束：:KCLn01= = =kik節(jié)點(diǎn)電流方程節(jié)點(diǎn)電流方程拓?fù)潢P(guān)系拓?fù)潢P(guān)系根據(jù)兩類約束可列方程求出所需的電壓、電流。根據(jù)兩類約束可列方程求出所需的電壓、電流。VCR ( (元件的伏安特性元件的伏安特性 ) ) 元件約束元件約束:KVL回路電壓方程回路電

41、壓方程01= = =kukn 二、二、 2b2b法法電路分析的目的：求解出電路中所有支路上的電路分析的目的：求解出電路中所有支路上的 電壓和電流。電壓和電流。 若一個(gè)電路有若一個(gè)電路有b條支路，每個(gè)支路上的電壓和電流有條支路，每個(gè)支路上的電壓和電流有2 2個(gè)未知數(shù)，所個(gè)未知數(shù)，所以全部未知數(shù)共以全部未知數(shù)共2b2b個(gè)，需要列個(gè)，需要列2b個(gè)方程進(jìn)行求解個(gè)方程進(jìn)行求解-2b2b法法。 2b2b法過(guò)程講解：法過(guò)程講解： 以支路電壓、支路電流為變量，要列以支路電壓、支路電流為變量，要列1010個(gè)方程。個(gè)方程。圖示電路有圖示電路有b=b=5 5條支路，條支路，n=n=4 4個(gè)節(jié)點(diǎn)，個(gè)節(jié)點(diǎn)，m=m=2 2個(gè)個(gè)網(wǎng)孔。網(wǎng)孔。 這這10個(gè)方程由個(gè)方程由KCL、KVL、VCR構(gòu)成。構(gòu)成。i2 1 234i1i0i4i3u1u2u3Us1Us23 2 6 6V8V列列 KCLKCL方程：方程：設(shè)電流流出節(jié)點(diǎn)為正，流入為