電路教案第1章

1、西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作電路基礎電路基礎fundamentals of electric circuitsfundamentals of electric circuits 主講：呂曉洲主講：呂曉洲Email: 西安電子科技大學西安電子科技大學西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作1.1.班長及課代表；班長及課代表；2.2.作業(yè)及平時成績；作業(yè)及平時成績；3.3.考試（期中、期末）考試（期中、期末）課前溝通：課前溝通：西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作1.1.為什么學習？為什么學習？2.2.學習什么？學習什么？3.3.怎樣學習？怎樣學習？課前思考：課前思考：

2、西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作第一章第一章 電路的基本規(guī)律（電路、電流、電壓、電源、電路的基本規(guī)律（電路、電流、電壓、電源、電阻；吉爾霍夫；電路的等效和串并聯(lián)）；電阻；吉爾霍夫；電路的等效和串并聯(lián)）；第二章第二章 電阻電路分析（回路法與節(jié)點法、齊次定理電阻電路分析（回路法與節(jié)點法、齊次定理與疊加定理、替代定理、等效電源定理、特勒根與疊加定理、替代定理、等效電源定理、特勒根定理與互易定理）；定理與互易定理）；第三章第三章 動態(tài)電路動態(tài)電路 （動態(tài)元件：電容和電感；電路方（動態(tài)元件：電容和電感；電路方程及其響應；一階電路三要素法、二階短路響應）程及其響應；一階電路三要素法、二階短路響應）期

3、中考試期中考試課程構架：課程構架：西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作第四章第四章 正弦穩(wěn)態(tài)分析（相量法、阻抗與導納、互感正弦穩(wěn)態(tài)分析（相量法、阻抗與導納、互感耦合、變壓器）耦合、變壓器）第五章第五章 電路頻率響應和諧振現(xiàn)象電路頻率響應和諧振現(xiàn)象第六章第六章 二端口電路二端口電路期末考試期末考試課程構架：課程構架：西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作下一頁前一頁第 1-6 頁退出本章1.1 1.1 引引 言言 一、電路模型一、電路模型 二、電路的分類二、電路的分類1.2 1.2 電路變量電路變量 一、電流一、電流 二、電壓二、電壓 三、功率三、功率1.3 1.3 基爾霍夫定律基爾霍夫定律

4、一、電路圖一、電路圖 二、基爾霍夫電流定律二、基爾霍夫電流定律 三、基爾霍夫電壓定律三、基爾霍夫電壓定律1.4 1.4 電阻元件電阻元件 一、電阻元件與歐姆定律一、電阻元件與歐姆定律 二、電阻元件吸收的功率二、電阻元件吸收的功率 三、舉例三、舉例 四、分立電阻與集成電阻四、分立電阻與集成電阻 1.5 1.5 電電 源源 一、電壓源一、電壓源 二、電流源二、電流源 三、受控源三、受控源 1.6 1.6 不含獨立源電路的等效不含獨立源電路的等效 一、電路等效的概念一、電路等效的概念 二、電阻的串聯(lián)與并聯(lián)等效二、電阻的串聯(lián)與并聯(lián)等效 三、電阻的三、電阻的Y Y形電路與形電路形電路與形電路 的等效變換

5、的等效變換 四、等效電阻四、等效電阻 1.7 1.7 含獨立源電路的等效含獨立源電路的等效 一、獨立源的串聯(lián)與并聯(lián)一、獨立源的串聯(lián)與并聯(lián) 二、實際電源兩種模型及其等效二、實際電源兩種模型及其等效 三、電源的等效轉移三、電源的等效轉移1.8 1.8 運算放大器運算放大器 一、運放的外部特性和電路模型一、運放的外部特性和電路模型 二、理想運放二、理想運放 三、含運放的電路分析三、含運放的電路分析點擊目錄 ，進入相關章節(jié)西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 由電器件相互連接所構成的電流通路稱為電路。2、 實際電路的組成實際電路的組成提供電能的能源,簡稱電源；電源、負載、導線是任何實際電路都不可缺少

6、的三個是任何實際電路都不可缺少的三個組成部分。組成部分。1.1 1.1 引言引言用電裝置，統(tǒng)稱其為負載。 它將電源提供的能量轉換為其他形式的能量；連接電源與負載而傳輸電 能的金屬導線，簡稱導線。下一頁前一頁第 1-7 頁返回本章目錄1、 何謂電路何謂電路(circuit)?手電筒電路手電筒電路10BASE-T wall plate開關開關西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作實際電路種類繁多，功能各異。電路的主要作用可概括為兩個方面： 進行能量的傳輸與轉換； 如電力系統(tǒng)的發(fā)電、傳輸?shù)?。實現(xiàn)信號的傳遞與處理。 如電視機、通信電路等。1.1 1.1 引言引言下一頁前一頁第 1-8 頁返回本章目錄3

7、 3、 實際電路的功能實際電路的功能發(fā)電機發(fā)電機輸電線輸電線變電站變電站西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 實際電路在運行過程中的表現(xiàn)相當復雜，如：實際電路在運行過程中的表現(xiàn)相當復雜，如：制作一個電阻器是要利用它對電流呈現(xiàn)阻力的性質，制作一個電阻器是要利用它對電流呈現(xiàn)阻力的性質，然而當電流通過時還會產生磁場。要在數(shù)學上精確然而當電流通過時還會產生磁場。要在數(shù)學上精確描述這些現(xiàn)象相當困難。為了用數(shù)學的方法從理論描述這些現(xiàn)象相當困難。為了用數(shù)學的方法從理論上判斷電路的主要性能，必須對實際器件在一定條上判斷電路的主要性能，必須對實際器件在一定條件下，件下，忽略其次要性質忽略其次要性質，按其，按其

8、主要性質主要性質加以理想化，加以理想化，從而得到一系列從而得到一系列理想化理想化元件。元件。這種理想化的元件稱為實際器件的“器件模型”。1.1 1.1 引言引言下一頁前一頁第 1-9 頁返回本章目錄4、 為什么要引入電路模型為什么要引入電路模型西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作理想電阻元件理想電阻元件：只消耗電能只消耗電能，如電阻器、燈泡、電爐等，可以用理想電如電阻器、燈泡、電爐等，可以用理想電阻來反映其消耗電能的這一主要特征；阻來反映其消耗電能的這一主要特征；理想電容元件理想電容元件：只儲存電能只儲存電能，如各種電容器，可以用理想電容來反映其如各種電容器，可以用理想電容來反映其儲存電能的

9、特征；儲存電能的特征；理想電感元件理想電感元件：只儲存磁能只儲存磁能，如各種電感線圈，可以用理想電感來反映如各種電感線圈，可以用理想電感來反映其儲存磁能的特征；其儲存磁能的特征；R理想電阻模型符號C理想電容模型符號L理想電感模型符號1.1 1.1 引言引言下一頁前一頁第 1-10 頁返回本章目錄5 5、 幾種常見的理想化元件幾種常見的理想化元件（器件模型器件模型）西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作電路模型電路模型是由若干理想化元是由若干理想化元件組成的；將實際電路中各個件組成的；將實際電路中各個器件用其模型符號表示，這樣器件用其模型符號表示，這樣畫出的圖稱為稱為實際電路的畫出的圖稱為稱為實

10、際電路的電路模型圖電路模型圖，常簡稱為，常簡稱為電路圖電路圖。SUSRSR手電筒的電路圖電源的模型1.1 1.1 引言引言下一頁前一頁第 1-11 頁返回本章目錄6、 電路模型和電路圖電路模型和電路圖西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作實際器件在不同的應用條件下，其模型可以有不同實際器件在不同的應用條件下，其模型可以有不同的形式；的形式；不同的實際器件只要有相同的主要電氣特性，在一不同的實際器件只要有相同的主要電氣特性，在一定的條件下可用相同的模型表示。如燈泡、電爐等在定的條件下可用相同的模型表示。如燈泡、電爐等在低頻電路中都可用理想電阻表示。低頻電路中都可用理想電阻表示。說明如：電感線圈的

11、電路模型如：電感線圈的電路模型直流直流低頻低頻高精高精高頻高頻下一頁前一頁第 1-12 頁返回本章目錄西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作1.1 1.1 引言引言 如果實際電路的幾何尺寸l 遠小于其工作時電磁波的波長，可以認為傳送到電路各處的電磁能量是同時到達的，這時整個電路可以看成電磁空間的一個點。 電路幾何尺寸l 遠小于其工作時電磁波波長的電路稱為集中參數(shù)電路，否則稱為分布參數(shù)電路。 因此可以認為，交織在器件內部的電磁現(xiàn)象可以分開考慮；耗能都集中于電阻元件，電能只集中于電容元件，磁能只集中于電感元件。下一頁前一頁第 1-13 頁返回本章目錄1、集中參數(shù)電路、集中參數(shù)電路與與分布參數(shù)電路分

12、布參數(shù)電路(lumped circuit &distributed circuit)西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 （1）電力輸電線，其工作頻率為50Hz，相應波長(=C/f )為6000km。故30km長的輸電線，可以看作是集中參數(shù)電路。 （2）而對于電視天線及其傳輸線來說，其工作頻率為108Hz的數(shù)量級，如10頻道，其工作頻率約為200MHz，相應工作波長為1.5m。此時0.2m長的傳輸線也是分布參數(shù)電路。例：例：下一頁前一頁第 1-14 頁返回本章目錄西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作1.1 1.1 引言引言 若描述電路特性的所有方程都是線性代數(shù)或微積分方程，則稱這類

13、電路是線性電路；否則為非線性電路。 非線性電路在工程中應用更為普遍，線性電路常常僅是非線性電路的近似模型。但線性電路理論是分析非線性電路的基礎。下一頁前一頁第 1-15 頁返回本章目錄2、 線性電路與非線性電路線性電路與非線性電路(linear circuit &nonlinear circuit)西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 時不變電路指電路中元件的參數(shù)值不隨時間變化的電路；描述它的電路方程是常系數(shù)的代數(shù)或微積分方程。反之，由變系數(shù)方程描述的電路稱為時變電路。 時不變電路是最基本的電路模型，是研究時變電路的基礎。 本書主要討論集中參數(shù)電路中的線性時不變電路。1.1 1.1

14、引言引言下一頁前一頁第 1-16 頁返回本章目錄3、 時不變電路與時變電路時不變電路與時變電路(time-invariant circuit &time-varying circuit)西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 為了定量地描述電路的性能，電路中引入一些物理量作為電路變量；通常分為兩類：基本變量和復合變量。電流、電壓由于易測量而常被選為基本變量。復合變量包括功率和能量等。 一般它們都是時間t的函數(shù)。下一頁前一頁第 1-17 頁返回本章目錄西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作1,2 1,2 電路變量電路變量 在電場力作用下，電荷有規(guī)則的定向移動形成 電流，用 i (t)或i

15、表示。單位：安培（A）。 2、電流的大小、電流的大小-電流強度，簡稱電流強度，簡稱電流電流式中dq 為通過導體橫截面的電荷量，電荷的單位：庫侖（C）。若dq/dt即單位時間內通過導體橫截面的電荷量為常數(shù)，這種電流叫做恒定電流，簡稱直流電流，常用大寫字母I表示。E自由電子自由電子s下一頁前一頁第 1-18 頁返回本章目錄1、電流的形成、電流的形成tqtqtitddlim)(0def西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作規(guī)定：正電荷的運動方向為電流的實際方向。 1,2 1,2 電路變量電路變量下一頁前一頁第 1-19 頁返回本章目錄3、電流的方向、電流的方向 對于復雜電路或電路中的電流隨時間變對于

16、復雜電路或電路中的電流隨時間變化時，電流的實際方向往往很難事先判斷?；瘯r，電流的實際方向往往很難事先判斷。問題II1I2I3?R1R2R3R4R5US如：判斷R3上電流I3的方向？西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作下一頁前一頁第 1-20 頁返回本章目錄l參考方向參考方向 大小大小方向方向( (正負）正負）電流電流( (代數(shù)量代數(shù)量) )任意假定一個正電荷運動的方任意假定一個正電荷運動的方向即為電流的參考方向。向即為電流的參考方向。i 0i 0，則表示電路N確實消耗（吸收）功率；若p0，則表示電路N吸收的功率為負值，實質上它將產生（提供或發(fā)出）功率。當電路N的u和i非關聯(lián)（如圖b） ，則N

17、產生功率的公式為由此容易得出，當電路N的u和i關聯(lián)（如圖a），N產生功率的公式為P產(t) = - u(t) i(t)p產(t) = u(t) i(t)1.2 1.2 電路變量電路變量下一頁前一頁第 1-27 頁返回本章目錄3、功率的計算、功率的計算西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 對于一個二端元件（或電路），如果w(t)0，則稱該元件（或電路）是無源的或是耗能元件（或電路）。 ddiuptwtt 根據(jù)功率的定義 ，兩邊從-到t積分，并考慮w(-) = 0，得（設u和i關聯(lián)） dttdwtp1.2 1.2 電路變量電路變量下一頁前一頁第 1-28 頁返回本章目錄4、能量的計算、能量的計算

18、西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 前面介紹的電流、電壓、功率和能量的基本單位分別是安（A)、伏（V)、瓦（W)、焦耳（J)，有時嫌單位太大（無線電接收），有時又嫌單位太小（電力系統(tǒng)），使用不便。我們便在這些單位前加上國際單位制（SI）詞頭用以表示這些單位被一個以10為底的正次冪或負次冪相乘后所得的SI單位的倍數(shù)單位。因數(shù)因數(shù)原文名稱原文名稱（法）（法）中文名稱中文名稱符號符號109giga吉吉G106mega兆兆M103kilo千千k10-3milli毫毫m10-6micro微微10-9nano納納n10-12pico皮皮p1.2 1.2 電路變量電路變量下一頁前一頁第 1-29 頁返回

19、本章目錄5、常用國際單位制（、常用國際單位制（SI）詞頭）詞頭西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 18471847年，德國物理學家年，德國物理學家基爾霍夫基爾霍夫 (G.R.Kirchhoff)對于集對于集中參數(shù)提出兩個定律：基爾霍夫電流定律中參數(shù)提出兩個定律：基爾霍夫電流定律(Kirchhoffs Current Law,簡記簡記KCL)和基爾霍夫電壓定律和基爾霍夫電壓定律(Kirchhoffs Voltage Law,簡記簡記KVL)。它只與電路的結構有關，而與構成。它只與電路的結構有關，而與構成電路的元件性質無關。為了敘述方便，先介紹電路圖中有關的電路的元件性質無關。為了敘述方便，先

20、介紹電路圖中有關的幾個名詞術語。幾個名詞術語。1、支路：、支路：每個電路元件可稱為一條支路；每個電路的分支也可稱為一條支路。2、節(jié)點（結點）：、節(jié)點（結點）：支路的連接點。3、回路：、回路：由支路組成的任何一個閉合路徑。123456aabbcd注：注：若將每個電路元件作為一個支路；則圖中有若將每個電路元件作為一個支路；則圖中有6 6條支路，條支路，4 4個節(jié)點個節(jié)點(a(a、b b、c c、d)d)，注意：由于，注意：由于a a點與點與a a點是用理想導線相連，從電氣角度看，它們是同點是用理想導線相連，從電氣角度看，它們是同一節(jié)點，可以合并為一點。一節(jié)點，可以合并為一點。 b b點與點與b b

21、點也一樣。若將每個電路分支作為一點也一樣。若將每個電路分支作為一個支路；則圖中只有個支路；則圖中只有4 4條支路，條支路，2 2個節(jié)點個節(jié)點(a(a和和b) b) 。下一頁前一頁第 1-30 頁返回本章目錄西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 KCL描述了電路中與節(jié)點相連各支路電流之間的相互關系，它是電荷守恒在集中參數(shù)電路中的體現(xiàn)。 對于集中參數(shù)電路中的任一節(jié)點，在任一時刻，流入該節(jié)點的電流之和等于流出該節(jié)點的電流之和。1.3 1.3 基氏定律基氏定律1234i1ai2i3i4例：對右圖所示電路a節(jié)點，利用KCL得KCL方程為： i2 + i3 = i1+ i4或流入節(jié)點a 電流的代數(shù)和為零

22、，即： - i1+ i2+ i3- i4= 0 或流出節(jié)點a 電流的代數(shù)和為零即： i1- i2- i3 + i4= 0下一頁前一頁第 1-31 頁返回本章目錄1、KCL內內容容西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 不僅適用于節(jié)點，而且適用于任何一個封閉曲面。1.3 1.3 基氏定律基氏定律24i1i2i3i=?165S3(a)AB(b)CD(c)i1i2例：對圖(a)有 i1+ i2 - i3 = 0，對圖(b)有 i = 0，對圖(c)有 i1 = i2 。下一頁前一頁第 1-32 頁返回本章目錄2、對、對KCL的說明的說明西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 應用KCL列寫節(jié)點或閉合

23、曲面方程時，首先要設出每一支路電流的參考方向，然后根據(jù)參考方向取符號：選流出節(jié)點的電流取正號則流入電流取負號或選流入節(jié)點的電流取正號則流出電流取負號均可以，但在列寫的同一個KCL方程中取號規(guī)則應一致。2、對KCL的說明應將KCL代數(shù)方程中各項前的正負號與電流本身數(shù)值的正負號區(qū)別開來。KCL實質上是電荷守恒原理在集中電路中的體現(xiàn)。即，到達任何節(jié)點的電荷既不可能增生，也不可能消失，電流必須連續(xù)流動。1.3 1.3 基氏定律基氏定律下一頁前一頁第 1-33 頁返回本章目錄西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 KVL描述了回路中各支路（元件）電壓之間的關系，它是能量守恒在集中參數(shù)電路中的體現(xiàn)。 對于

24、集中參數(shù)電路，在任一時刻，沿任一回路巡行一周，各支路（元件）電壓降的代數(shù)和為零。1.3 1.3 基氏定律基氏定律列寫列寫KVLKVL方程具體步驟為：方程具體步驟為：（1 1）首先設定各支路的電壓參考方向；）首先設定各支路的電壓參考方向；（2 2）標出回路的巡行方向）標出回路的巡行方向（3 3）凡支路電壓方向（支路電壓）凡支路電壓方向（支路電壓“+ +”極到極到“- -”極的方向）極的方向）與巡行方向相同者取與巡行方向相同者取“+ +”，反之取，反之取“- -”。下一頁前一頁第 1-34 頁返回本章目錄1、KVL內容內容西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作1.3 1.3 基氏定律基氏定律123

25、45u1u2u3u4u5abcde 右圖為某電路中一回路，從a點開始按順時針方向(也可按逆時針方向）繞行一周，有：3、說明、說明: KVL推廣形式：在假設回路中，同樣滿足KVL方程。在a、d之間設有一假想支路6，其上電壓記為u6。6u6則對回路a-d-e有 u6 + u 4 u2 = 0 u6 = u 2 u4則對回路a-b-c-d有 u1 u3+ u5 u6 = 0 u6 = u1- u3+ u5 故有a、d兩點之間的電壓 uad = u6 = u 2 u4 = u1 u3+ u5求a點到d點的電壓： uad= 自a點始沿任一路徑，巡行至d點，沿途各支路電壓降的代數(shù)和。 u1 u3+ u5+

26、 u4 u2 = 0當繞行方向與電壓參考方向一致（從正極到負極），電壓為正，反之為負。下一頁前一頁第 1-35 頁返回本章目錄2、舉例、舉例西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 對回路中各支路電壓要規(guī)定參考方向；并設定回路的巡行方向，選順時針巡行和逆時針巡行均可。巡行中，遇到與巡行方向相反的電壓取負號；3、說明: 應將KVL代數(shù)方程中各項前的正負號與電壓本身數(shù)值的正負號區(qū)別開來。KVL實質上是能量守恒原理在集中電路中的體現(xiàn)。因為在任何回路中，電壓的代數(shù)和為零，實際上是從某一點出發(fā)又回到該點時，電壓的升高等于電壓的降低。1.3 1.3 基氏定律基氏定律下一頁前一頁第 1-36 頁返回本章目錄西

27、安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 電路中最簡單、最常用的元件是二端電阻元件，它是實際二端電阻器件的理想模型。 若一個二端元件在任意時刻，其上電壓和電流之間的關系(Voltage Current Relation，縮寫為VCR)，能用ui平面上的一條曲線表示，即有代數(shù)關系 f (u，i) = 0則此二端元件稱為電阻元件。ui電阻元件的電阻元件的電路符號電路符號R 元件上的電壓電流關系VCR也常稱為伏安關系(VAR)或伏安特性下一頁前一頁第 1-37 頁返回本章目錄1、電阻元件的定義、電阻元件的定義西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作1.4 1.4 電阻元件電阻元件 如果電阻元件的VCR在任

28、意時刻都是通過ui平面坐標原點的一條直線，如圖(a)所示，則稱該電阻為線性時不變電阻，其電阻值為常量，用R表示。 若直線的斜率隨時間變化(如圖(b)所示)，則稱為線性時變電阻。 若電阻元件的VCR不是線性的(如圖(c)所示) ，則稱此電阻是非線性電阻。 本書重點討論線性時不變電阻，簡稱為電阻。ui0(a)ui0(b)t=t1t=t2t=t3ui0(c)下一頁前一頁第 1-38 頁返回本章目錄2、電阻的分類、電阻的分類西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 對于（線性時不變）電阻而言，其VCR由著名的歐姆定律(Ohms Law)確定。uRiu與i關聯(lián)時：u(t) = R i(t)uRiu與i非關

29、聯(lián)時：u(t) = - - R i(t)電阻的單位為：歐姆()。電阻的倒數(shù)稱為電導(conductance)，用G表示，即 G = 1/R , 電導的單位是：西門子(S)。應用OL時注意：歐姆定律只適用于線性電阻，非線性電阻不適用；電阻上電壓電流參考方向的關聯(lián)性。1.4 1.4 電阻元件電阻元件下一頁前一頁第 1-39 頁返回本章目錄3、歐姆定律、歐姆定律西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作開路(Open circuit)：R=，G=0，伏安特性短路(Short circuit) ： R=0 ，G=，伏安特性t)(0)(任意tutit)(0)(任意tituGuRiuitp22)(Rui對于正

30、電阻R來說，吸收的功率總是大于或等于零。1.4 1.4 電阻元件電阻元件下一頁前一頁第 1-40 頁返回本章目錄4、兩種特殊情況、兩種特殊情況西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作1.4 1.4 電阻元件電阻元件例1 阻值為2的電阻上的電壓、電流參考方向關聯(lián)，已知電阻上電壓u(t) = 4cost (V)，求其上電流i(t)和消耗的功率p(t)。解： 因電阻上電壓、電流參考方向關聯(lián)，由OL得其上電流 i(t) = u(t) /R = 4cost/2 = 2cost (A)消耗的功率 p(t) = R i2(t) = 8 cos2t (W)。例2 如圖所示部分電路，求電流i和18 電阻消耗的功率

31、。解：在b點列KCL有 i1 = i + 12，在c點列KCL有 i2 = i1 + 6 = i + 18 ， 在回路abc中，由KVL和OL有 18i + 12i1 +6i2 = 0即 18 i + 12(i + 12) +6(i + 18 ) = 0解得 i = -7(A) ，PR = i218 = 882(W)i126186A12Ai1i2abc下一頁前一頁第 1-41 頁返回本章目錄西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作下一頁前一頁第 1-42 頁返回本章目錄 任何材料都有電阻。導體、半導體和絕緣體三任何材料都有電阻。導體、半導體和絕緣體三者的區(qū)別是由材料的電阻率者的區(qū)別是由材料的電阻

32、率而定。而定。 通常通常104m的的材料稱為絕緣體，半導體的材料稱為絕緣體，半導體的介于導體和絕緣體之間。介于導體和絕緣體之間。 一段長度為一段長度為L、截面積為、截面積為S、電阻率為、電阻率為的材料，的材料，其電阻值為其電阻值為 SLR西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作下一頁前一頁第 1-43 頁返回本章目錄1. 分立電阻器的主要參數(shù)分立電阻器的主要參數(shù) 電子電路中單個使用的具有電阻特性的元件，電子電路中單個使用的具有電阻特性的元件，稱為分立電阻器。稱為分立電阻器。 電阻元件和電阻元件和電阻器電阻器這兩個概念是有區(qū)別的。這兩個概念是有區(qū)別的。電阻元件的參數(shù)只有一個電阻值，而電阻器的元電阻

33、元件的參數(shù)只有一個電阻值，而電阻器的元件參數(shù)包括：件參數(shù)包括：標稱值、容差、額定功率、溫度系標稱值、容差、額定功率、溫度系數(shù)數(shù)等。等。 標稱值標稱值(標準電阻值標準電阻值)是指標志在電阻器上的是指標志在電阻器上的電阻值。標稱阻值是有規(guī)定的。電阻值。標稱阻值是有規(guī)定的。西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作電阻標稱值可以是：電阻標稱值可以是：1.0，1.1，1.2，1.3，1.5，1.6，1.8，2.0，2.2，2.4，2.7，3.0，3.3，3.6，3.9，4.3，4.7，5.1，5.6，6.2，6.8，7.5，8.2，9.1等以及乘等以及乘10次冪的阻值。次冪的阻值。不同系列的電阻器，其標稱

34、阻值會有所不同。不同系列的電阻器，其標稱阻值會有所不同。下一頁前一頁第 1-44 頁返回本章目錄西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作下一頁前一頁第 1-45 頁返回本章目錄 批量生產的電阻器很難具有完全一樣的阻批量生產的電阻器很難具有完全一樣的阻值。值。 電阻器的實際阻值與標稱值之間的相對誤電阻器的實際阻值與標稱值之間的相對誤差稱為電阻的誤差，即差稱為電阻的誤差，即 誤差誤差=(實際阻值標稱值實際阻值標稱值)/標稱值標稱值100%阻值的誤差容限稱為電阻器的容差阻值的誤差容限稱為電阻器的容差，記為，記為。容。容差大小一般分三級：差大小一般分三級：=5%為為級，級，=10%為為級，級，=20%為

35、為級。對于精密電阻，容差等級。對于精密電阻，容差等級有級有0.05%、0.2%、0.5%、1%等。等。 西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作下一頁前一頁第 1-46 頁返回本章目錄 電阻器所允許消耗的最大功率稱為電阻器的電阻器所允許消耗的最大功率稱為電阻器的額定功率額定功率。 當電阻器的額定功率是實際承受功率的當電阻器的額定功率是實際承受功率的1.52倍以上時才能保證電阻器可靠工作。倍以上時才能保證電阻器可靠工作。 實際中，常用實際中，常用色碼色碼標注這些參數(shù)。標注這些參數(shù)。 此外，隨著溫度變化，材料的電阻率也發(fā)生此外，隨著溫度變化，材料的電阻率也發(fā)生變化，從而導致電阻器的阻值變化。某些材料

36、構變化，從而導致電阻器的阻值變化。某些材料構成的電阻器的溫度降到一定值后，其阻值可能迅成的電阻器的溫度降到一定值后，其阻值可能迅速減至零，此時稱該電阻器進入了速減至零，此時稱該電阻器進入了超導超導狀態(tài)。狀態(tài)。 西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作下一頁前一頁第 1-47 頁返回本章目錄2. 集成電阻集成電阻(又稱擴散電阻、薄層電阻又稱擴散電阻、薄層電阻) 1960年之前，組成電路的都是一些分立元件。年之前，組成電路的都是一些分立元件。在在1959年發(fā)現(xiàn)了將固體工藝和制造印刷電路板中年發(fā)現(xiàn)了將固體工藝和制造印刷電路板中所用的光刻技術結合起來，可以在一塊半導體硅所用的光刻技術結合起來，可以在一塊

37、半導體硅片上同時制作很多元件，并且可以在硅片上淀積片上同時制作很多元件，并且可以在硅片上淀積金屬薄膜而將它們互連成電路。這樣的電路稱為金屬薄膜而將它們互連成電路。這樣的電路稱為集成電路。集成電路。 在集成電路中，除了以在集成電路中，除了以PN結作為電阻外，還結作為電阻外，還有多種與晶體管工藝兼容方式制作的集成電阻。有多種與晶體管工藝兼容方式制作的集成電阻。最常用的是最常用的是擴散電阻擴散電阻。西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作下一頁前一頁第 1-48 頁返回本章目錄 通過復雜的擴散工藝在硅片上生成一定尺寸通過復雜的擴散工藝在硅片上生成一定尺寸的薄層而制成的電阻，稱為擴散電阻。的薄層而制成的

38、電阻，稱為擴散電阻。材料的電阻率材料的電阻率和擴散電阻和擴散電阻的擴散厚度的擴散厚度x由集成電路生由集成電路生產線的工藝所決定。通常產線的工藝所決定。通常/x為固定值為固定值 。WLxWxLSLR西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作下一頁前一頁第 1-49 頁返回本章目錄 集成電路設計中將集成電路設計中將/x定義為定義為方塊電方塊電阻阻(也稱薄層電阻也稱薄層電阻)，記為，記為R，單位為，單位為/(每方歐姆每方歐姆)。 WLRR口 利用方塊電阻的概念就把版圖幾何平面尺寸和工藝利用方塊電阻的概念就把版圖幾何平面尺寸和工藝縱向參數(shù)分開了，設計人員根據(jù)生產線工藝所提供的方縱向參數(shù)分開了，設計人員根據(jù)

39、生產線工藝所提供的方塊電阻值，通過改變擴散電阻的長和寬就可改變其阻值。塊電阻值，通過改變擴散電阻的長和寬就可改變其阻值?？梢姡瑢Υ笞柚档碾娮鑼加煤芏嘈酒娣e。可見，對大阻值的電阻將會占用很多芯片面積。 一般來說，擴散電阻的容差為一般來說，擴散電阻的容差為20%，并且不可能，并且不可能修整的更精確。由于電路中所有電阻是同時擴散成的，修整的更精確。由于電路中所有電阻是同時擴散成的，所以阻值誤差一般是所以阻值誤差一般是同符號同符號的。的。 無論是分立電阻器，還是集成電阻，分析它們時無論是分立電阻器，還是集成電阻，分析它們時都抽象為電阻元件。所以在電路分析中是一樣的。都抽象為電阻元件。所以在電路分

40、析中是一樣的。西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作電源獨立電源獨立電壓源，簡稱電壓源(Voltage Source)獨立電流源，簡稱電流源(Current Source)非獨立電源，常稱為受控源(Controlled Source)下一頁前一頁第 1-50 頁返回本章目錄 電源是有源的電路元件，它是各種電能量（電功率）產生器的理想化模型。西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作1.5 1.5 電源電源 若一個二端元件接到任何電路后，該元件兩端電壓總能保持給定的時間函數(shù)uS(t)，與通過它的電流大小無關，則此二端元件稱為電壓源。0uSiUSuS(t1)u電壓源符號電池符號伏安特性u(t) = u

41、S(t)，任何ti(t)任意uSiRu6VR = 6 ，u = 6V，i =1 AR = 3，u = 6V，i = 2AR = 0，u = 6V，i = 下一頁前一頁第 1-51 頁返回本章目錄1、電壓源定義、電壓源定義西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作1.5 1.5 電源電源從定義可看出它有兩個基本性質:其端電壓是定值或是一定的時間函數(shù)，與流過的電流無關，當uS = 0，電壓源相當于短路。電壓源的電壓是由它本身決定的，流過它的電流則是任意的，由電壓源與外電路共同決定。 理想電壓源在現(xiàn)實中是不存在的； 實際電壓源不能隨意短路。3、需注意的問題、需注意的問題下一頁前一頁第 1-52 頁返回本

42、章目錄2、電壓源的性質、電壓源的性質西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作1.5 1.5 電源電源 若一個二端元件接到任何電路后，該元件上的電流總能保持給定的時間函數(shù)iS(t)，與其兩端的電壓的大小無關，則此二端元件稱為電流源。i(t) = iS(t)，任何tu(t)任意R = 0 ，i = 2A，u = 0 VR = 3， i = 2A，u = 6 VR = 6， i = 2A，u = 12 V0iSiiS(t1)u電流源符號伏安特性iSiRu2A下一頁前一頁第 1-53 頁返回本章目錄1、電流源定義、電流源定義西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作1.5 1.5 電源電源從定義可看出它有兩

43、個基本性質:其上電流是定值或是一定的時間函數(shù)，與它兩端的電壓無關。當 iS = 0，電流源相當于開路。電流源的電流是由它本身決定的，其上的電壓則是任意的，由電流源與外電路共同決定。理想電流源在現(xiàn)實中是不存在的；實際電流源不能隨意開路。3、需注意的問、需注意的問題題下一頁前一頁第 1-54 頁返回本章目錄2、電流源的性質、電流源的性質西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作例1 如圖電路，已知i2 =1A，試求電流i1、電壓u、電阻R和兩電源產生的功率。解：由KCL i1 = iS i2 = 1A故電壓 u = 3 i1 + uS =3+5 = 8(V)電阻 R = u / i2 = 8/1 =

44、8iS產生的功率 P1 = u iS = 82 = 16 (W)uS產生的功率 P2 = - uS i1 = - 51 = - 5 (W)可見，獨立電源可能產生功率，也可能吸收功率。uS3u2AiS5Vi2i1R1.5 1.5 電源電源下一頁前一頁第 1-55 頁返回本章目錄4、舉例、舉例西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作4、舉例例2 如圖電路，求電流i和電壓uAB。解：由KVL從A點出發(fā)按順時針巡行一周有 1 i + 10 + 4 i 5 + 1 i + 4 i = 0解得 i = - 0.5 (A) uAB應是從A到B任一條路徑上各元件的電壓降的代數(shù)和，即uAB= 1 i + 10 =

45、 - 0.5 + 10 = 9.5(V)或uAB= - 4 i 1 i + 5 - 4 i = 9.5(V)i1A5V44110VB1.5 1.5 電源電源下一頁前一頁第 1-56 頁返回本章目錄西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作1.5 1.5 電源電源 在電力系統(tǒng)中，常選大地為參考點；而在電子線路中，常規(guī)定一條公共導線作為參考點，這條公共導線常是眾多元件的匯集點。參考點用接地符號表示。2666V3Vabcd266+6V-3Vabcd(a)(b) 簡略畫法-極性數(shù)值法 如圖(a)，選d為參考點，b點的節(jié)點電壓實際上即為b點至參考點d的電壓降ubd，可記為ub。顯然參考點的電壓ud = ud

46、d = 0，故參考點又稱為“零電位點”。 根據(jù)以上特點，電子線路中常用一種簡化的習慣畫法極性數(shù)值法，來簡畫有一端接地的電壓源，如圖(b)所示。下一頁前一頁第 1-57 頁返回本章目錄 在電路分析中，常常指定電路中的某節(jié)點為參考點零電位點，計算或測量其它各節(jié)點對參考點的電位差，稱為各節(jié)點的電位，或各節(jié)點的電壓。西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作1.5 1.5 電源電源 強調指出：電路中某點的電位隨參考點選取位置的不同而改變；電壓是兩點之間的電位差，與參考點的選取無關。例 如圖電路，求節(jié)點電壓Ua。265Vab5V3i1i2c解： 在回路abc，由KVL和OL列方程得 3i1 5 + 2i1

47、= 0，故i1 = 1 (A)顯然有 i2 = 0，因此Ua = 3i1 + 6i2 5 = 3 5 = - 2(V)下一頁前一頁第 1-58 頁返回本章目錄西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作1.5 1.5 電源電源 為了描述一些電子器件內部的一種受控現(xiàn)象，在電路模型中常包含另一類電源受控源。 所謂受控源是指大小方向受電路中其它地方的電壓或電流控制的電源。2、四種受控源、四種受控源受控電壓源受控電流源電壓控制電壓源(Voltage Controlled Voltage Source，簡記VCVS)電流控制電壓源(Current Controlled Voltage Source，簡記CCV

48、S)電壓控制電流源(Voltage Controlled Current Source，簡記VCCS)電流控制電流源(Current Controlled Current Source，簡記CCCS)下一頁前一頁第 1-59 頁返回本章目錄1、受控源的定義、受控源的定義西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作1.5 1.5 電源電源(a) VCVSucucricicucgucicic(b) CCVS(c) VCCS(d) CCCS 其中，控制系數(shù)、無量剛，r的單位是，g的單位為S。下一頁前一頁第 1-60 頁返回本章目錄3、四種線性受控源的電路模型西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 獨立源與

49、受控源是兩個本質不同的物理概念。獨立源在電路中起著“激勵”的作用，它是實際電路中能量“源泉”的理想化模型；而受控源是為了描述電子器件中一種受控的物理現(xiàn)象而引入的理想化模型，它不是激勵源。對包含受控源電路進行分析時，首先把它看作獨立源處理。例 如圖電路，求電壓U。A22I1I8IU20V解： 由KCL，得 I1 = 8I + I = 9I在回路A利用KVL列方程為 2I + U - 20 = 0利用OL，有 U = 2I1 = 18I 解上兩式得， U = 18V1.5 1.5 電源電源下一頁前一頁第 1-61 頁返回本章目錄4、說明、說明西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作電路理論中，等效的

50、概念極其重要。利用它可以簡化電路分析。 設有兩個二端電路N1和N2，如圖(a)(b)所示，若N1與N2的外部端口處(u，i)具有相同的電壓電流關系(VCR），則稱N1與N2的相互等效，而不管N1與N2內部的結構如何。uN1i(a)uN2i(b)a231010abb(c)(d)例如圖(c)和(d)兩個結構并不相同的電路，但對于外部a、b端口而言，兩電路的等效電阻均為5，因而端口處的VCR相同，故兩者是互相等效的。下一頁前一頁第 1-62 頁返回本章目錄1、電路等效的定義、電路等效的定義西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作1.6 1.6 不含獨立源的等效不含獨立源的等效AB(a)AC(b)用C代

51、B 對任何電路A，如果用C代B后，能做到A中的電流、電壓、功率不變，則稱C與B等效。 或者說，若C與B等效，則用(b)圖求A中的電流、電壓、功率與用(a)圖求A中的電流、電壓、功率的效果完全一樣。 可見，等效是對兩端子之外的電流、電壓、功率，而不是指B，C中的電流、電壓等效。下一頁前一頁第 1-63 頁返回本章目錄2、等效的含義、等效的含義西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作i1 - + + - u1 N1 2V 2 圖圖（a） 2 i2 - + u2 N2 1A 圖（圖（b） 下圖所示電路問N1和N2是否等效？u1= =2V i1= =1A u2 = =2V i2= =1A 可求得：因為，

52、 N1為理想電壓源，N1的VAR為 ：u1 = 2v ，i1可為任意值；N2為理想電流源，N2的VAR為 ：i2 = 1A ，u2可為任意值。所以，N1和N2不等效！等效是指兩電路端口的VCR完全相同，即，這兩個電路外接任何相同電路時，端口上的電流電壓均對應相等。1.6 1.6 不含獨立源的等效不含獨立源的等效下一頁前一頁第 1-64 頁返回本章目錄思考：西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 如圖(a)電路，求電流i和i1。 解：首先求電流i。3與6等效為R=3/6 = 2,如圖(b)所示。故電流 i = 9/(1+R) = 3(A) u = R i = 23 = 6(V)再回到圖(a)，得

53、i1 = u/6 =1(A)A19Vi1i3619Vi(a)(b)RuuABC1.6 1.6 不含獨立源的等效不含獨立源的等效下一頁前一頁第 1-65 頁返回本章目錄3、舉例、舉例西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作1.6 1.6 不含獨立源的等效不含獨立源的等效電阻串聯(lián)的特征：流過各電阻的電流是同一電流。ui(a) n個電阻串聯(lián)電路N1u1u2unR1R2Rnui(b) N2Req對對N1,根據(jù)根據(jù)KVL和和OL,其端口伏安特性其端口伏安特性：iRRRuuuunn)(2121對對N2，其端口伏安特性為：，其端口伏安特性為：iRueq 根據(jù)等效定義，根據(jù)等效定義，N1與與N2的伏安特性完全相

54、同，從而得：的伏安特性完全相同，從而得：Req = R1 + R2 + + Rn串聯(lián)電阻等效公式：串聯(lián)電阻等效公式：串聯(lián)電阻分壓公式：串聯(lián)電阻分壓公式：uRRiRueqkkk，k =1,2,n下一頁前一頁第 1-66 頁返回本章目錄1、電阻的串聯(lián)等效、電阻的串聯(lián)等效西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作1.6 1.6 不含獨立源的等效不含獨立源的等效1、電阻的串聯(lián)等效例例：如圖所示兩個電阻：如圖所示兩個電阻R1 、R2串聯(lián)的電路。串聯(lián)的電路。uiu1u2R1R2各自分得的電壓u1 、u2分別為：電阻R1 、R2的功率為：PR1 = R1 i2 ，PR2 = R2 i2故有uRRRuuRRRu2

55、1222111,21212121,RRPPRRuuRR 可見，對電阻串聯(lián)，電阻值越大者分得的電壓大，吸收的功率也大。下一頁前一頁第 1-67 頁返回本章目錄西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作ui(b) N2Geq對對N1,根據(jù)根據(jù)KCL和和OL,其端口伏安特性：其端口伏安特性：uGGGiiiinn)(2121對對N2，其端口伏安特性為：，其端口伏安特性為：uGieq 根據(jù)等效定義，根據(jù)等效定義，N1與與N2的伏安特性完全相同，從而得：的伏安特性完全相同，從而得：Geq = G1 + G2 + + Gn并聯(lián)電導等效公式：并聯(lián)電導等效公式：并聯(lián)電阻分流公式：并聯(lián)電阻分流公式：iGGuGieqk

56、kk，k =1,2,nuii1G1G2Gni2in(a) n個電導并聯(lián)電路N1電阻并聯(lián)的特征：各電阻兩端的電壓是同一電壓。1.6 1.6 不含獨立源的等效不含獨立源的等效下一頁前一頁第 1-68 頁返回本章目錄2、電阻的并聯(lián)等效、電阻的并聯(lián)等效西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作2、電阻的并聯(lián)等效例例：如圖所示兩個電阻：如圖所示兩個電阻R1 、R2并聯(lián)的電路。并聯(lián)的電路。等效電阻等效電阻電阻R1 、R2分得的電流 i1 、i2分別為：電阻R1 、R2的功率為：PR1 = G1 u2 ，PR1 = G2 u2故有iRRRiGGGiiRRRiGGGi21121222122111,12212112

57、2121,RRGGPPRRGGiiRR 可見，對電阻并聯(lián)，電阻值越大者分得的電流小，吸收的功率也小。uii1R1R2i22121RRRRReq1.6 1.6 不含獨立源的等效不含獨立源的等效下一頁前一頁第 1-69 頁返回本章目錄西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作既有電阻串聯(lián)又有并聯(lián)的電路稱為電阻混聯(lián)電路。分析混聯(lián)電路的關鍵問題是如何判斷串并聯(lián)。下面介紹判別方法： 看電路的結構特點。若兩電阻是首尾相聯(lián)且中間又無分岔，就是串聯(lián)；若兩電阻是首首尾尾相聯(lián)，就是并聯(lián)。 看電壓、電流關系。若流經兩電阻的電流是同一個電流，就是串聯(lián)；若施加到兩電阻的是同一電壓，該兩電阻就是并聯(lián)。 在保持電路連接關系不變

58、的情況下，對電路作變形等效。即對電路作扭動變形，如對短路線進行任意壓縮與伸長等。例例：如圖電路，求：如圖電路，求ab的的等效電阻等效電阻R Reqeq。a23c(a)22444bdecde合1a23(b)22444bRab = 1.51.6 1.6 不含獨立源的等效不含獨立源的等效下一頁前一頁第 1-70 頁返回本章目錄3、混聯(lián)等效、混聯(lián)等效西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作1.6 1.6 不含獨立源的等效不含獨立源的等效 如圖(a)電路，各電阻之間既不是串聯(lián)又不是并聯(lián)，如何求a、b端的等效電阻？。a(a)b123R4R5R12R13R23B123R5R4R1R2R3(b)abC電路(a)

59、中，三個電阻R12、 R13、 R23的連接結構常稱為(或)形電路；而電路(b)中，三個電阻R1、 R2、 R3的連接結構常稱為Y(或T)形電路。若能將電路(a)中虛線圍起來的B電路等效替換為電路(b)中虛線圍起來的C電路，則由圖(b)用電阻串并聯(lián)公式很容易求得ab端的等效電阻。下一頁前一頁第 1-71 頁返回本章目錄1、問題提出、問題提出西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作1.6 1.6 不含獨立源的等效不含獨立源的等效(a)Y形電阻電路123123R1R2R12R13R23(b)形電阻電路R3對圖(a)(b)電路，由KCL、KVL可知 i3 = i1 + i2 u12 = u13 u23

60、顯然，圖中3個電流和3個電壓中各有兩個是相互獨立的。由圖(a)，根據(jù)KVL，有 u13 = R1i1 + R3i3 = (R1 + R3) i1 + R3 i2 (1) u23 = R2i2 + R3i3 = R3 i1 + (R2 + R3) i2 (2)由圖(b)，根據(jù)OL和KCL，有 i1 = u13 /R13 + u12 / R12 = (1/R13 + 1/R12) u13 (1/ R23) u23 (3) i2 = u23 /R23 u12 / R12 = (1/R12) u13 (1/ R23 + 1/R12) u23 (4) 聯(lián)立求解式(3)(4)得 u13 = R13(R12+ R23) /(R1