第一章 電路模型與電路定理

1、電路理論電路理論主講主講 謝東壘謝東壘 河南河南理工大學(xué)理工大學(xué)電氣電氣學(xué)院學(xué)院 電話電話一門重要的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課專業(yè)基礎(chǔ)課 電電 路路 理理 論論1.1.性質(zhì)：性質(zhì)：入門性入門性專業(yè)基礎(chǔ)課。專業(yè)基礎(chǔ)課。一、本課程幾點(diǎn)說明：一、本課程幾點(diǎn)說明： 本課程是電氣、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、電信、電科、本課程是電氣、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、電信、電科、電儀、測控、通信等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是研究電儀、測控、通信等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是研究電方面的電方面的入門入門課程。課程。 通過本課程，掌握電路的基本理論、基本通過本課程，掌握電路的基本理論、基本分析計(jì)分析計(jì)算方法算方法，為后續(xù)課程

2、的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。2 2 課程的內(nèi)容課程的內(nèi)容電路分析電路分析 電路綜合電路綜合 實(shí)際電路實(shí)際電路電路模型電路模型電氣特性電氣特性電路分析電路分析電路綜合電路綜合計(jì)算計(jì)算列方程列方程線性電路線性電路非線性電路非線性電路電路分析電路分析穩(wěn)態(tài)電路穩(wěn)態(tài)電路暫態(tài)電路暫態(tài)電路正弦穩(wěn)態(tài)電路正弦穩(wěn)態(tài)電路非正弦周期電路非正弦周期電路直流電路直流電路交流電路交流電路直流電路直流電路交流電路交流電路問題問題1 1 為什么電力系統(tǒng)采用三相電路為什么電力系統(tǒng)采用三相電路問題問題4 4 為什么收音機(jī)調(diào)臺旋鈕調(diào)節(jié)時(shí)可以收到不同電臺的信號為什么收音機(jī)調(diào)臺旋鈕調(diào)節(jié)時(shí)可以收到不同電臺的信號

3、 問題問題3 3 為什么我國電網(wǎng)頻率為為什么我國電網(wǎng)頻率為50Hz50Hz問題問題5 5 為什么經(jīng)常開、關(guān)燈容易出現(xiàn)燈壞掉的情況為什么經(jīng)常開、關(guān)燈容易出現(xiàn)燈壞掉的情況問題問題2 2 為什么低壓電力網(wǎng)采用四線制為什么低壓電力網(wǎng)采用四線制問題問題6 6 濾波器如何實(shí)現(xiàn)濾波濾波器如何實(shí)現(xiàn)濾波問題問題7 7 交流電如何變成直流電交流電如何變成直流電問題問題8 8 諧波問題諧波問題問題問題9 9 變頻技術(shù)變頻技術(shù)問題問題10 10 如何超限識別如何超限識別問題問題11 11 為什么會出現(xiàn)電弧現(xiàn)象為什么會出現(xiàn)電弧現(xiàn)象問題問題12 12 為什么要進(jìn)行無功補(bǔ)償為什么要進(jìn)行無功補(bǔ)償先修課程先修課程后續(xù)課程后續(xù)課

4、程 高等數(shù)學(xué)高等數(shù)學(xué)大學(xué)物理大學(xué)物理線性代數(shù)線性代數(shù)電子技術(shù)、電機(jī)學(xué)、電力系統(tǒng)、自動(dòng)控制等后續(xù)專業(yè)課電子技術(shù)、電機(jī)學(xué)、電力系統(tǒng)、自動(dòng)控制等后續(xù)專業(yè)課 3 3 先修與后續(xù)課程先修與后續(xù)課程解決計(jì)算能力解決計(jì)算能力 RBRCuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicBCEiiicRBRCuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibBCEiiREibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiirbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREEbeL) 1(RrRAu beL

5、rRAu 要想了解一門學(xué)科，最好的要想了解一門學(xué)科，最好的 辦法是先讀讀它的歷史。辦法是先讀讀它的歷史。4 4 電路分析的發(fā)展簡史電路分析的發(fā)展簡史n電報(bào)的出現(xiàn)，增加了對電路分電報(bào)的出現(xiàn)，增加了對電路分析和計(jì)算的需要。析和計(jì)算的需要。 n 德國科學(xué)家德國科學(xué)家基爾霍夫基爾霍夫于于 18451845年提出了電路的兩大基年提出了電路的兩大基本定律，電流定律（本定律，電流定律（KCL) )和電壓定律和電壓定律( (KVL) )。n1883 1883 法國電報(bào)工程師和教育家戴維寧，發(fā)現(xiàn)等法國電報(bào)工程師和教育家戴維寧，發(fā)現(xiàn)等效發(fā)電機(jī)定理（效發(fā)電機(jī)定理（戴維寧定理戴維寧定理）4 4 電路分析的發(fā)展簡史電路

6、分析的發(fā)展簡史n 1919世紀(jì)末，交流電技術(shù)的迅速發(fā)展，促進(jìn)交流世紀(jì)末，交流電技術(shù)的迅速發(fā)展，促進(jìn)交流 電路理論的建立。電路理論的建立。 n18931893年，年，施泰因梅茨施泰因梅茨提出分析交流電路的提出分析交流電路的相量法相量法，采用復(fù)數(shù)表示正弦的交流電，簡化了交流電路的計(jì)采用復(fù)數(shù)表示正弦的交流電，簡化了交流電路的計(jì)算。算。 n瑞士數(shù)學(xué)家瑞士數(shù)學(xué)家 J.R. J.R. 阿爾甘提出的矢量圖（相量阿爾甘提出的矢量圖（相量圖），也成為分析交流電路的有力工具。圖），也成為分析交流電路的有力工具。 n 這些理論和方法，為電路理論的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)這些理論和方法，為電路理論的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 二、要求

7、重視聽課；抓概念、抓基礎(chǔ)、抓規(guī)律；課后復(fù)習(xí)重視聽課；抓概念、抓基礎(chǔ)、抓規(guī)律；課后復(fù)習(xí); ;重視作業(yè)、作業(yè)重視作業(yè)、作業(yè)要要獨(dú)立獨(dú)立、認(rèn)真、規(guī)范（、認(rèn)真、規(guī)范（必須畫電路圖必須畫電路圖；給出主要的求解步驟），重視給出主要的求解步驟），重視實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)?？荚嚕嚎荚嚕浩綍r(shí)成績：平時(shí)成績：20%（作業(yè)、考勤、課堂提問、討論作業(yè)、考勤、課堂提問、討論）期末成績：期末成績：80%第第1 1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律電路和電路模型電路和電路模型1.1電阻元件電阻元件1.5電流和電壓的參考方向電流和電壓的參考方向1.2電壓源和電流源電壓源和電流源1.6電功率和能量電功率和能量1.3受控電源受控電

8、源1.7電路元件電路元件1.4基爾霍夫定律基爾霍夫定律1.8本章內(nèi)容本章內(nèi)容1.1.電壓、電流的參考方向電壓、電流的參考方向3. 基爾霍夫定律（基爾霍夫定律（KCL、KVL） 重點(diǎn)重點(diǎn)2. 理想元件的電壓、電流關(guān)系理想元件的電壓、電流關(guān)系 （元件的（元件的VCR）一一 實(shí)際電路實(shí)際電路：由電工設(shè)備和電氣器件按預(yù)期目的連接由電工設(shè)備和電氣器件按預(yù)期目的連接構(gòu)成的電流通路。構(gòu)成的電流通路。10BASE-T wall plate導(dǎo)線導(dǎo)線電池電池開關(guān)開關(guān)燈泡燈泡 實(shí)際電路的功能實(shí)際電路的功能(1) (1) 能量的傳輸與轉(zhuǎn)換；能量的傳輸與轉(zhuǎn)換；n電力系統(tǒng)，往往又稱為強(qiáng)電電路。電力系統(tǒng)，往往又稱為強(qiáng)電電路

9、。電能產(chǎn)生電能產(chǎn)生電能傳輸電能傳輸電能使用電能使用為什么要用高壓為什么要用高壓輸電呢？輸電呢？n主要在電子電路中，一般稱為弱電電路。主要在電子電路中，一般稱為弱電電路。（2 2）信息的傳遞、控制與處理。）信息的傳遞、控制與處理。 實(shí)際電路的功能實(shí)際電路的功能電源電源提供能量或信號的設(shè)備提供能量或信號的設(shè)備負(fù)載：指負(fù)載：指用電設(shè)備用電設(shè)備 實(shí)際電路基本組成部分實(shí)際電路基本組成部分: :電源電源 負(fù)載負(fù)載 中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)10BASE-T wall plate導(dǎo)線導(dǎo)線電池電池開關(guān)開關(guān)燈泡燈泡激勵(lì)在電路中所產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應(yīng)。激勵(lì)在電路中所產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應(yīng)。 電路中各處的電壓、電流是在

10、電源的作用下產(chǎn)生的，電路中各處的電壓、電流是在電源的作用下產(chǎn)生的，因此電源又被稱為激勵(lì)源（激勵(lì)）。因此電源又被稱為激勵(lì)源（激勵(lì)）。在電路分析中電源或信號源都稱為電源。在電路分析中電源或信號源都稱為電源。 實(shí)際電路基本組成部分實(shí)際電路基本組成部分: :激勵(lì)源（激勵(lì)）激勵(lì)源（激勵(lì)）喚起原因的能量；發(fā)送信息給終端喚起原因的能量；發(fā)送信息給終端用戶，為繼續(xù)處理提供所必須的信息。用戶，為繼續(xù)處理提供所必須的信息。響應(yīng)響應(yīng) 對一定刺激所引起的發(fā)應(yīng)。對一定刺激所引起的發(fā)應(yīng)。電源電源（source）激勵(lì)（源）激勵(lì)（源）輸入（信號）輸入（信號） 響應(yīng)（電壓、電流響應(yīng)（電壓、電流) )輸出（信號）輸出（信號）二、

11、二、 電路模型（實(shí)際電路的理想化電路模型（實(shí)際電路的理想化/ /模型化）模型化）電阻絲電阻絲實(shí)際電氣器件實(shí)際電氣器件便于計(jì)算便于計(jì)算電路模型電路模型消耗電能消耗電能理想電阻元件理想電阻元件 理想電路元件理想電路元件：是組成電路模型的最小單元，具有是組成電路模型的最小單元，具有某種確定的電磁性質(zhì)，具有精確的數(shù)學(xué)定義的一種某種確定的電磁性質(zhì)，具有精確的數(shù)學(xué)定義的一種理想化的模型。理想化的模型。理想元件理想元件電阻器電阻器電容器電容器線圈線圈電池電池晶體管晶體管發(fā)光二極管發(fā)光二極管燈泡燈泡開關(guān)開關(guān)電位器電位器保險(xiǎn)絲保險(xiǎn)絲運(yùn)放運(yùn)放接線柱接線柱指示燈座指示燈座實(shí)際電路器件實(shí)際電路器件理想電路元件理想電路

12、元件電阻元件：表示消耗電能的元件電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：表示產(chǎn)生磁場，儲存磁場能量的元件電感元件：表示產(chǎn)生磁場，儲存磁場能量的元件電容元件：表示產(chǎn)生電場，儲存電場能量的元件電容元件：表示產(chǎn)生電場，儲存電場能量的元件電壓源和電流源（電源電壓源和電流源（電源/激勵(lì)）：表示將其它形式的激勵(lì)）：表示將其它形式的 能量轉(zhuǎn)變成電能的元件。能量轉(zhuǎn)變成電能的元件。受控源：受控源：表示一處控制另一處的電磁現(xiàn)象。表示一處控制另一處的電磁現(xiàn)象。R+RoE-手電筒電路的電路模型手電筒電路的電路模型燈燈泡泡開關(guān)開關(guān)電電池池導(dǎo)線導(dǎo)線S手電筒實(shí)際電路手電筒實(shí)際電路 反映實(shí)際電路部件的主要電磁性質(zhì)的理想反映實(shí)際

13、電路部件的主要電磁性質(zhì)的理想電路元件及其組合。電路元件及其組合。二、電路模型二、電路模型(a)(a)實(shí)際電路實(shí)際電路(b)(b)電路模型電路模型具有相同的主要電磁性能的實(shí)際電路部件，在一具有相同的主要電磁性能的實(shí)際電路部件，在一定條件下可用同一電路模型表示。定條件下可用同一電路模型表示。同一實(shí)際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，其電路同一實(shí)際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，其電路模型可以有不同的形式。模型可以有不同的形式。電感線圈的電路模型電感線圈的電路模型注意 電路中的主要物理量有電壓、電流、電荷、能電路中的主要物理量有電壓、電流、電荷、能量、電功率等，但是電路分析中主要關(guān)心的物理量量、電功率等，但是

14、電路分析中主要關(guān)心的物理量是電流、電壓、功率以及能量。是電流、電壓、功率以及能量。電壓電壓:單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量電流：電流：單位電荷由單位電荷由a點(diǎn)到點(diǎn)到b點(diǎn)電場力所做的功點(diǎn)電場力所做的功tqtqitddlim)(0deftqwudd) t (def1.2 電壓和電流的參考方向電壓和電流的參考方向1. 1. 電壓、電流的實(shí)際方向及其單位電壓、電流的實(shí)際方向及其單位物理量物理量實(shí)實(shí) 際際 方方 向向電流電流 I I正電荷運(yùn)動(dòng)的方向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向 電壓電壓 U U( (電位降低的方向電位降低的方向) )高電位高電位 低電位低電位 國際單位制國際單位制(

15、SI)(SI)kA 、A、mA、AkV 、V、mV、VAl實(shí)際方向?qū)嶋H方向正電荷的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向。正電荷的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向。元件元件( (導(dǎo)線導(dǎo)線) )中電流流動(dòng)的實(shí)際方向只有兩種可能中電流流動(dòng)的實(shí)際方向只有兩種可能: : 實(shí)際方向?qū)嶋H方向AB實(shí)際方向?qū)嶋H方向AB電流電流10V1051025V8V復(fù)雜電路復(fù)雜電路判斷流過判斷流過2 2 電阻的電阻的電流、兩端電壓的實(shí)際方向？電流、兩端電壓的實(shí)際方向？實(shí)際方向不易判斷實(shí)際方向不易判斷電流的實(shí)際方向：電流的實(shí)際方向：R電流的參考方向電流的參考方向引入?yún)⒖挤较蚝?，引入?yún)⒖挤较蚝?，電流成為電流成為代?shù)量代數(shù)量。任意假定一個(gè)方向?yàn)殡娏鞯?/p>

16、正方向，這個(gè)任意假定一個(gè)方向?yàn)殡娏鞯恼较颍@個(gè)假定的正方向稱為電流的參考方向。假定的正方向稱為電流的參考方向。i 0i 0參考方向參考方向U+參考方向參考方向U+ 0 吸收正功率吸收正功率 ( (實(shí)際吸收實(shí)際吸收) )P0 發(fā)出正功率發(fā)出正功率 ( (實(shí)際發(fā)出實(shí)際發(fā)出) )P0 發(fā)出負(fù)功率發(fā)出負(fù)功率 ( (實(shí)際吸收實(shí)際吸收) )l u, i 取非取非關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向+ +- -iu+ +- -iu2 2 元件吸收或者發(fā)出功率的判斷元件吸收或者發(fā)出功率的判斷 例例 求圖示電路中各求圖示電路中各方框所代表的元件吸方框所代表的元件吸收或產(chǎn)生的功率。收或產(chǎn)生的功率。已知： U1=1V, U2

17、= -3V，U3=8V, U4= -4V,U5=7V, U6= -3V，I1=2A, I2=1A,，I3= -1A 564123I2I3I1+U6U5U4U3U2U1解解W221111IUPW62)3(122IUP功率守恒：對任意電路，滿足：功率守恒：對任意電路，滿足： 發(fā)出的功率吸收的功率發(fā)出的功率吸收的功率U6U1564123I2I3I1+U5U4U3U2注意已知： U1=1V, U2= -3V，U3=8V, U4= -4V,U5=7V, U6= -3V，I1=2A, I2=1A,，I3= -1A 從從 t0 時(shí)刻到時(shí)刻到 t 時(shí)刻時(shí)刻能量能量的的變化：變化：ttttuipW00ddl 能

18、量能量單位：單位：J ( (焦焦) () (Joule，焦耳焦耳) )在圖所示電路中，試求：(1)若元件A吸收10W功率，求其電壓UA；(2)若元件D吸收 10W功率，求其電流ID。 AUA 4 A D10VID1.4 1.4 電路元件電路元件是電路中最基本的組成單元。是電路中最基本的組成單元。 如果表征元件特性（元件性質(zhì)）的數(shù)學(xué)關(guān)系如果表征元件特性（元件性質(zhì)）的數(shù)學(xué)關(guān)系式是線性關(guān)系，該元件稱為式是線性關(guān)系，該元件稱為線性元件線性元件，否則稱為，否則稱為非線性元件。非線性元件。電路元件電路元件由集總元件構(gòu)成的電路由集總元件構(gòu)成的電路集總元件集總元件任何時(shí)刻，流入元件一個(gè)端子的電流任何時(shí)刻，流入

19、元件一個(gè)端子的電流等于從另一端子流出的電流。等于從另一端子流出的電流。集總條件集總條件d集總參數(shù)電路集總參數(shù)電路已知電磁波波速：已知電磁波波速：km/s1035v周期周期ns02. 0T波長波長km0006 vT一般電路尺寸都遠(yuǎn)小于波長，視為集總參數(shù)電路一般電路尺寸都遠(yuǎn)小于波長，視為集總參數(shù)電路若電路工作頻率為若電路工作頻率為MHz50f周期周期6m vT波長波長一般電路尺寸都與波長可比，視為分布參數(shù)電路一般電路尺寸都與波長可比，視為分布參數(shù)電路s02. 0T若電路工作頻率為若電路工作頻率為Hz50f元件伏安特性（元件伏安特性（VCR）元件端電壓與端電流之間的關(guān)系元件端電壓與端電流之間的關(guān)系V

20、oltage Current Relation+-uiVCR)(ifu 1.4 1.4 電路元件電路元件l 電路符號電路符號R電阻元件電阻元件端電壓與端電流可以表示為代數(shù)關(guān)端電壓與端電流可以表示為代數(shù)關(guān)系的元件。其特性可用系的元件。其特性可用ui平面上平面上的一條曲線來描述。的一條曲線來描述。0),(iufiu任何時(shí)刻端電壓與其端電流成正比的電阻元件。任何時(shí)刻端電壓與其端電流成正比的電阻元件。伏安伏安特性特性01 1 定義定義2 2 線性電阻元件線性電阻元件1-5 1-5 電阻元件電阻元件l ui 關(guān)系（關(guān)系（VCR）滿足歐姆定律滿足歐姆定律GuRuiiuR u、i 取關(guān)聯(lián)取關(guān)聯(lián)參考方向參考方

21、向Riu 伏安特伏安特性為一性為一條過原條過原點(diǎn)的直點(diǎn)的直線線ui0Rui+R 稱為電阻，單位：稱為電阻，單位： (Ohm)l 單位單位G 稱為電導(dǎo)，單位稱為電導(dǎo)，單位：S (Siemens) R如電阻上的電壓與電流參考方向非關(guān)如電阻上的電壓與電流參考方向非關(guān)聯(lián)，公式中應(yīng)冠以負(fù)號；聯(lián)，公式中應(yīng)冠以負(fù)號；線性電阻是無記憶、雙向性的元件。線性電阻是無記憶、雙向性的元件。歐姆定律歐姆定律只適用于線性電阻只適用于線性電阻( R 為常數(shù)為常數(shù)）；）；則歐姆定律寫為則歐姆定律寫為u R i i G u公式和參考方向必須配套使用！公式和參考方向必須配套使用！注意Rui-+通常電阻元件的電壓電流取關(guān)聯(lián)參考方向

22、！通常電阻元件的電壓電流取關(guān)聯(lián)參考方向！解：解：對圖對圖(a)(a)有有, U = IR例：例：應(yīng)用歐姆定律對下圖電路列出式子，并求電阻應(yīng)用歐姆定律對下圖電路列出式子，并求電阻R R。對圖對圖(b)(b)有有, , U = IR326 : IUR所以所以326: IUR所以所以RU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A 電阻元件在任何時(shí)刻總是消耗功率的，電阻元件在任何時(shí)刻總是消耗功率的，因此電阻又稱為因此電阻又稱為“耗能元件耗能元件” 。p u i (R i) i i2 R - u2/ Rp u i i2R u2 / RRui+ +- -Rui- -+ +4 4 電阻元件的功率與能量電阻元

23、件的功率與能量從從 t0 到到 t 電阻消耗的能量：電阻消耗的能量：ttttRuipW00ddl 能量能量普通金屬普通金屬膜電阻膜電阻繞線繞線電阻電阻電阻排電阻排變頻器鋁合變頻器鋁合金線繞電阻金線繞電阻大功率電阻器大功率電阻器 精密電阻器精密電阻器水泥電阻器水泥電阻器貼片超低阻值電阻貼片超低阻值電阻熱敏電阻熱敏電阻壓敏電阻壓敏電阻光敏電阻光敏電阻電阻成型機(jī)電阻成型機(jī)1-6 1-6 理想電壓源和理想電流源理想電壓源和理想電流源（獨(dú)立源（獨(dú)立源/ /激勵(lì)源）激勵(lì)源）l電路符號電路符號1.1.理想電壓源理想電壓源l定義定義端電壓與端電流端電壓與端電流 i 無關(guān)，端電壓無關(guān)，端電壓保持定值或一定的時(shí)間

24、函數(shù)。保持定值或一定的時(shí)間函數(shù)。+_Su電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無關(guān)。電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無關(guān)。電壓源的電流受外電路的影響。電壓源的電流受外電路的影響。l理想電壓源的電壓、電流關(guān)系理想電壓源的電壓、電流關(guān)系直流電壓源直流電壓源的伏安關(guān)系的伏安關(guān)系例例Ri-+Su外電路外電路RuiS)( 0Ri)0( Ri電壓源不能短路！電壓源不能短路！0uiSUuS(t0)ui 0uS(t1)uS(t2)uS(t3)uS(t4)交流電壓源伏安特性實(shí)際電壓源實(shí)際電壓源干電池鈕扣電池1. 1. 干電池和鈕扣電池（化學(xué)電源）干電池和鈕扣電池（化學(xué)電源） 干電池電動(dòng)勢干電池電動(dòng)勢1.5V，

25、僅取決于（糊狀）化學(xué)材料，其大，僅取決于（糊狀）化學(xué)材料，其大小決定儲存的能量，化學(xué)反應(yīng)不可逆。小決定儲存的能量，化學(xué)反應(yīng)不可逆。鈕扣電池電動(dòng)勢鈕扣電池電動(dòng)勢1.35V V，用固體化學(xué)材料，化學(xué)反應(yīng)不可逆。，用固體化學(xué)材料，化學(xué)反應(yīng)不可逆。 氫氧燃料電池示意圖氫氧燃料電池示意圖2. 2. 燃料電池（化學(xué)電源）燃料電池（化學(xué)電源） 電池電動(dòng)勢電池電動(dòng)勢1.23V。以氫、氧作為燃料。約。以氫、氧作為燃料。約40-45%的化學(xué)能的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。?shí)驗(yàn)階段加燃料可繼續(xù)工作。轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。?shí)驗(yàn)階段加燃料可繼續(xù)工作。 3. 3. 太陽能電池（光能電源）太陽能電池（光能電源） 一塊太陽能電池電動(dòng)勢一塊太陽能

26、電池電動(dòng)勢0.6V。太陽光照射到。太陽光照射到P-N結(jié)上，結(jié)上，形成一個(gè)從形成一個(gè)從N區(qū)流向區(qū)流向P區(qū)的電流。約區(qū)的電流。約 11%的光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷墓饽苻D(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，故常用太陽能電池板。能，故常用太陽能電池板?一個(gè)一個(gè)50cm2太陽能電池的電動(dòng)勢太陽能電池的電動(dòng)勢0.6V,電流電流0.1A 太陽能電池示意圖太陽能電池示意圖太陽能電池板太陽能電池板蓄電池示意圖蓄電池示意圖4. 4. 蓄電池（化學(xué)電源）蓄電池（化學(xué)電源） 電池電動(dòng)勢電池電動(dòng)勢2V。使用時(shí)，電池放電，當(dāng)電解液濃度小。使用時(shí)，電池放電，當(dāng)電解液濃度小于一定值時(shí)，電動(dòng)勢低于于一定值時(shí)，電動(dòng)勢低于2V，常要充電，化學(xué)反應(yīng)可逆。，常要充電，

27、化學(xué)反應(yīng)可逆。直流穩(wěn)壓源直流穩(wěn)壓源函數(shù)發(fā)生器函數(shù)發(fā)生器發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)組端電流與其端電壓端電流與其端電壓u 無關(guān)，端電流無關(guān)，端電流總能保持定值或一定的時(shí)間函數(shù)?？偰鼙３侄ㄖ祷蛞欢ǖ臅r(shí)間函數(shù)。l 電路符號電路符號2.2.理想電流源理想電流源l 定義定義l 理想電流源的電壓、電流關(guān)系理想電流源的電壓、電流關(guān)系電流源的輸出電流由電源本身決定，與外電路無電流源的輸出電流由電源本身決定，與外電路無關(guān)。關(guān)。Si電流源兩端的電壓受外電路的影響。電流源兩端的電壓受外電路的影響。直流電流源的直流電流源的伏安關(guān)系伏安關(guān)系例例Ru-+Si外電路外電路SRiu )0( 0Ru)( Ru電流源不能開路！電流源不能開路！

28、ui0SIiS(t0)iuoiS(t1)iS(t2)iS(t3)iS(t4) 可由穩(wěn)流電子設(shè)備產(chǎn)生，如晶體管的集電極可由穩(wěn)流電子設(shè)備產(chǎn)生，如晶體管的集電極電流與負(fù)載無關(guān)；光電池在一定光線照射下光電電流與負(fù)載無關(guān)；光電池在一定光線照射下光電子被激發(fā)產(chǎn)生一定值的電流等。子被激發(fā)產(chǎn)生一定值的電流等。電流源電流源小結(jié)小結(jié)電壓源電壓源電流源電流源不變量不變量變化量變化量US+_abIUabUab = US 輸出輸出Uab的的大小、方向大小、方向均與外電路無關(guān)均與外電路無關(guān)IabUabIsI = Is 輸出輸出I的大小、方向均與的大小、方向均與外電路無關(guān)外電路無關(guān)端電流端電流I受外電路影響受外電路影響端電

29、壓端電壓Uab受外電路影響受外電路影響不能短路不能短路不能開路不能開路1-7 1-7 受控源（非獨(dú)立源）受控源（非獨(dú)立源）獨(dú)立源：獨(dú)立源：電壓源的電壓或電流源的電流不受外電電壓源的電壓或電流源的電流不受外電 路的控制而獨(dú)立存在。路的控制而獨(dú)立存在。 受控源：受控源：受控源又稱為非獨(dú)立源，受控源又稱為非獨(dú)立源，不是激勵(lì)不是激勵(lì)，它表，它表 示電路中一處電壓或者電流受電路中另一示電路中一處電壓或者電流受電路中另一 處電壓或電流的控制。處電壓或電流的控制。 受控水源受控水源受控電源受控電源ecb+_ibicubeuce三、解釋1.電流控制電流源（CCCS）bec+_晶體管放大器電路晶體管放大器電路

30、晶體三極管晶體三極管uiRbRcEcceb1 1、電流控制電流源、電流控制電流源 CCCS.CCCS. 拓寬拓寬2.電壓控制電流源（VCCS）+_場效應(yīng)管放大器電路場效應(yīng)管放大器電路 場效應(yīng)管場效應(yīng)管uiRg1Rg2GiGSSDDGiDRDEc2 2、電壓控制電流源、電壓控制電流源 VCCS. VCCS. 3.電流控制電壓源（CCVS）+_直流發(fā)電機(jī)示意圖直流發(fā)電機(jī)示意圖直流發(fā)電機(jī)的電路模型IfIfRIf+_u+_u3 3、電流控制電壓源電流控制電壓源 CCVS.CCVS.4.電壓控制電壓源（VCVS）+_8+_R2R1au1bu2+_u1ba112u)RR1( 由運(yùn)放構(gòu)成的比例器由運(yùn)放構(gòu)成的

31、比例器121112211RRuu)RR(u 4 4、電壓控制電壓源、電壓控制電壓源 VCVS.VCVS.12riu 12gui 12 ii12 uur具有電阻量綱，稱為轉(zhuǎn)移電阻。具有電阻量綱，稱為轉(zhuǎn)移電阻。g具有電導(dǎo)量綱，稱為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。具有電導(dǎo)量綱，稱為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。 無量綱，稱為轉(zhuǎn)移電流比。無量綱，稱為轉(zhuǎn)移電流比。 亦無量綱，稱為轉(zhuǎn)移電壓比。亦無量綱，稱為轉(zhuǎn)移電壓比。4 4、電壓控制的電壓源（、電壓控制的電壓源（VCVSVCVS）二、四種類型二、四種類型1 1、電流控制的電壓源（電流控制的電壓源（CCVSCCVS）2 2、電壓控制的電流源（電壓控制的電流源（VCCSVCCS）3 3、電流控制的電

32、流源（電流控制的電流源（CCCSCCCS）+_US+_R3R2R1i1ri1受控源與獨(dú)立源的比較受控源與獨(dú)立源的比較獨(dú)立源電壓獨(dú)立源電壓( (或電流或電流) )由電源本身決定，與電路由電源本身決定，與電路 中其它電壓、電流無關(guān)，而受控源電壓中其它電壓、電流無關(guān)，而受控源電壓( (或電流或電流) ) 由控制量決定，由控制量決定，當(dāng)控制電壓或電流消失或等于零當(dāng)控制電壓或電流消失或等于零 時(shí)，受控源的電壓或電流也將為零。時(shí)，受控源的電壓或電流也將為零。獨(dú)立源在電路中起獨(dú)立源在電路中起“激勵(lì)激勵(lì)”作用，在電路中產(chǎn)作用，在電路中產(chǎn)生電壓、電流，而受控源是反映電路中某處的生電壓、電流，而受控源是反映電路中

33、某處的電壓或電流對另一處的電壓或電流對另一處的電壓或電流電壓或電流的控制關(guān)系的控制關(guān)系，在電路中不能作為，在電路中不能作為“激勵(lì)激勵(lì)”。古斯塔夫羅伯特基爾霍夫 Gustav Robert Kirchhoff，18241887 ,德國物理學(xué)家德國物理學(xué)家 18451845年，發(fā)表了第一篇論文，提出了年，發(fā)表了第一篇論文，提出了電路網(wǎng)絡(luò)中電流、電壓、關(guān)系的電路網(wǎng)絡(luò)中電流、電壓、關(guān)系的兩條電路定律，即著名的基爾霍夫電兩條電路定律，即著名的基爾霍夫電流定律（流定律（KCLKCL）、基爾霍夫電壓電壓）、基爾霍夫電壓電壓（KVLKVL）。）。 “電路求解大師電路求解大師”。 熱輻射熱輻射 化學(xué)化學(xué) 光學(xué)理

34、論光學(xué)理論 10RV10uA1i100RV10uA1 . 0i21ii 21uu 1.8 基爾霍夫定律 分析電路的基本依據(jù)分析電路的基本依據(jù) 兩類約束兩類約束2. 2. 拓?fù)浼s束拓?fù)浼s束 連接方式方面的約束連接方式方面的約束1. 1. 元件約束元件約束 元件性質(zhì)的約束（元件性質(zhì)的約束（VCRVCR）基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律比如比如 歐姆定律歐姆定律1.8 基爾霍夫定律 基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律 （KCL）和基爾霍夫電壓定律和基爾霍夫電壓定律( KVL )。它反它反映了電路中所有支路電壓和電流所遵循的基映了電路中所有

35、支路電壓和電流所遵循的基本規(guī)律，是分析集總參數(shù)電路的基本定律。本規(guī)律，是分析集總參數(shù)電路的基本定律。 基爾霍夫定律與元件基爾霍夫定律與元件VCR構(gòu)成了電路分構(gòu)成了電路分析的基礎(chǔ)。析的基礎(chǔ)。 1.8 基爾霍夫定律基爾霍夫定律支路：支路：電路中流過同一電流的一個(gè)分支。電路中流過同一電流的一個(gè)分支。 流過流過支路的電流，稱為支路電流。支路的電流，稱為支路電流。 支路兩端的電壓，稱為支路電壓。支路兩端的電壓，稱為支路電壓。結(jié)點(diǎn)：結(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)。三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)?；芈坊芈罚河芍方M成的閉合路徑：由支路組成的閉合路徑。網(wǎng)孔：網(wǎng)孔：電路中的自然孔。（內(nèi)部不含支路的回路）電路中的自

36、然孔。（內(nèi)部不含支路的回路）I1I2I3ba E2R2 R3R1E1例例支路：支路：abab、bcbc、caca、 （共（共6 6條）條）回路：回路：abdaabda、abcaabca、 adbcaadbca （共共7 7 個(gè)）個(gè)）結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)：a a、 b b、c c、d d ( (共共4 4個(gè)）個(gè)）網(wǎng)孔：網(wǎng)孔：abdabd、 abcabc、 bcdbcd （共共3 3 個(gè)）個(gè)）青藏高原青藏高原東海東海長江水系長江水系 即即: 入入= 出出 在任一時(shí)刻，對于任一結(jié)點(diǎn)，流入此結(jié)點(diǎn)的電在任一時(shí)刻，對于任一結(jié)點(diǎn)，流入此結(jié)點(diǎn)的電流等于流出此結(jié)點(diǎn)的電流。流等于流出此結(jié)點(diǎn)的電流。 實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì): : 電流連續(xù)性

37、的體現(xiàn)。電流連續(xù)性的體現(xiàn)。結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn) a a： 基爾霍夫電流定律（基爾霍夫電流定律（KCLKCL）反映了電路中任一反映了電路中任一結(jié)點(diǎn)所關(guān)聯(lián)的支路電流間的約束關(guān)系。結(jié)點(diǎn)所關(guān)聯(lián)的支路電流間的約束關(guān)系。結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn) b b：213III321IIIbaI1I3I2即即 = 0 = 0 （代數(shù)和）（代數(shù)和）結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn) a a：結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn) b b：213III321III0213III0321III整理得：整理得： 在任一時(shí)刻，對于任一結(jié)點(diǎn)，此結(jié)點(diǎn)所關(guān)聯(lián)的所在任一時(shí)刻，對于任一結(jié)點(diǎn)，此結(jié)點(diǎn)所關(guān)聯(lián)的所有支路電流的有支路電流的代數(shù)和代數(shù)和為零。為零。baI1I3I2KCL是電荷守恒和電流連續(xù)性原理在電路中是電荷守恒

38、和電流連續(xù)性原理在電路中任意結(jié)點(diǎn)處的反映；任意結(jié)點(diǎn)處的反映；KCL是對結(jié)點(diǎn)處支路電流加的約束，是對結(jié)點(diǎn)處支路電流加的約束，與支路與支路上接的是什么元件無關(guān)，與電路是線性還是上接的是什么元件無關(guān)，與電路是線性還是非線性無關(guān)；非線性無關(guān)；KCL方程是按電流參考方向列寫的，與電流實(shí)方程是按電流參考方向列寫的，與電流實(shí)際方向無關(guān)。在方程中一般取流出為正，流入際方向無關(guān)。在方程中一般取流出為正，流入為負(fù)。為負(fù)。明確例例054321 iiiii1i5i4i3i2i例：已知：例：已知：A1 . 01iA2 . 02iA3 . 03iA5 . 05i求求6i解解04321iiii0654iiiA7 . 06i

39、 KCLKCL可以推廣應(yīng)用于包圍部分電路的任一假可以推廣應(yīng)用于包圍部分電路的任一假設(shè)的閉合面（廣義結(jié)點(diǎn)）。設(shè)的閉合面（廣義結(jié)點(diǎn)）。I =?例例:廣義結(jié)點(diǎn)廣義結(jié)點(diǎn)I = 0IA IB IC = 0ABCIAIBIC2 +_+_I5 1 1 5 6V12V 在任一瞬間，從回路中任一點(diǎn)出發(fā)，沿回路繞行在任一瞬間，從回路中任一點(diǎn)出發(fā)，沿回路繞行一周，電位升之和等于電位降之和。一周，電位升之和等于電位降之和?；芈坊芈? 1：回路回路2 2： 基爾霍夫電壓定律（基爾霍夫電壓定律（KVLKVL） 反映了電路中任反映了電路中任一回路中各支路電壓滿足的約束關(guān)系。一回路中各支路電壓滿足的約束關(guān)系。6231uuuu

40、5467uuuu+u7+u5+u6+u1+u4+u2+u3 在任一瞬間，沿任一回路繞行一周，回路中各支路電在任一瞬間，沿任一回路繞行一周，回路中各支路電壓的代數(shù)和等于零。壓的代數(shù)和等于零。即：即： U U = 0 = 0回路回路1 1：回路回路2 2：即即03162uuuu即即07654uuuu標(biāo)定各元件電壓參考方向。標(biāo)定各元件電壓參考方向。 選定回路繞行方向，順時(shí)針或逆時(shí)針。選定回路繞行方向，順時(shí)針或逆時(shí)針。支路電壓的參考方向與回路的繞行方向一致，該電壓在支路電壓的參考方向與回路的繞行方向一致，該電壓在和式中取，否則取。和式中取，否則取。+u7+u5+u6+u1+u4+u2+u36231uuuu5467uuuu例例 如圖所示電路，已知如圖所示電路，已知u1=u3=1V，u2=