電路與電子學(xué)第一章總結(jié)

1、第一章電路分析基礎(chǔ)一、基本要求能熟練應(yīng)用電路的基本定律；深刻理解電壓、電流正方向的意義；了解電路的各種工作狀態(tài)、額定值及功率平衡的意義；理解電流源和電壓源模型及其等效變換；能熟練分析與計(jì)算電路中各點(diǎn)的電位；掌握電路的幾種基本分析方法并能熟練應(yīng)用。二、主要內(nèi)容本章著重講授電壓和電流的參考方向、基爾霍夫定律、電位的計(jì)算、電壓源 和電流源的概念及復(fù)雜電路的基本分析方法。這些基本概念和基本方法，如：參 考方向、等效、額定值、功率平衡、參考電位、復(fù)雜電路的分析方法等，對(duì)電工 電子技術(shù)來(lái)講都是很重要的。本章主要內(nèi)容是本課程的分析依據(jù)和基礎(chǔ)。電壓、電流的參考方向參考方向是一個(gè)假設(shè)的方向，也稱正方向，當(dāng)參考方

2、向選定以后，電流和電 壓的值才有正負(fù)之分。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，讀者一定要知道什么是參考方向（假設(shè)方 向、正方向），什么是實(shí)際方向，參考方向和實(shí)際方向的關(guān)系。對(duì)于電流來(lái)講， 按照設(shè)定的參考方向，當(dāng)計(jì)算結(jié)果為正時(shí)，說(shuō)明電流的實(shí)際方向與其參考方向一 致；當(dāng)計(jì)算結(jié)果為負(fù)時(shí)，說(shuō)明電流的實(shí)際方向與其參考方向相反。對(duì)于電壓和電 源的電動(dòng)勢(shì)，一般規(guī)定高電位端為正，低電位端為負(fù)，電壓的正方向由高電位指 向低電位，電源電動(dòng)勢(shì)的正方向由低電位指向高電位。它們的實(shí)際方向同樣由計(jì) 算結(jié)果的正、負(fù)號(hào)來(lái)判斷。歐姆定律歐姆定律是我們熟悉的定律之一，這里要注意兩點(diǎn)：第一，應(yīng)用歐姆定律列 式子時(shí)，首先要標(biāo)出電流、電壓或電動(dòng)勢(shì)的正方向，

3、當(dāng)電壓和電流的正方向相同 （稱關(guān)聯(lián)方向）時(shí)，歐姆定律表達(dá)式應(yīng)取正號(hào)，當(dāng)電壓和電流的正方向相反（稱 非關(guān)聯(lián)方向）時(shí)，歐姆定律表達(dá)式應(yīng)取負(fù)號(hào)；第二，在正方向選定后，電壓和電 流本身也有正值和負(fù)值之分，所以這里有兩套正負(fù)號(hào)，這一概念應(yīng)明確。電路的有載、開(kāi)路與短路工作狀態(tài)電路的有載、開(kāi)路與短路這三種狀態(tài)在電流、電壓和功率方面的特點(diǎn)，我們 應(yīng)弄清下面幾個(gè)問(wèn)題。（1）功率的平衡在一個(gè)電路中，電源產(chǎn)生的功率與負(fù)載取用的功率、電源內(nèi)阻及線路電阻所 損耗的功率是平衡的。（2）電源與負(fù)載具體電路中，根據(jù)電壓和電流的實(shí)際方向可判斷一個(gè)元件是電源還是負(fù)載。當(dāng)U和/的實(shí)際方向相同，且電流從“ + ”極流入，是負(fù)載；當(dāng)U

4、和/的實(shí)際方向相反，且電流從“ + ”極流出，是電源。（3）額定值與實(shí)際值額定值是一個(gè)重要的概念，它是廠家對(duì)設(shè)備綜合各種因素后規(guī)定的值，各種 電氣設(shè)備使用時(shí)的實(shí)際值（電流和功率等）不一定等于它們的額定值。電源輸出 的（實(shí)際）功率和電流的大小決定于負(fù)載的大小，負(fù)載需要多少功率和電流，電 源就供給多少，所以通常電源不一定處于額定工作狀態(tài)，這是一個(gè)很重要的概念。 如電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)中，它的實(shí)際功率和電流取決于它軸上所帶的機(jī)械負(fù)載的大小， 不一定處于額定工作狀態(tài)，故有滿載、欠載、超載的概念。（4）電源的開(kāi)路和短路電源開(kāi)路時(shí)，1=0，U =U0=EE電源短路時(shí)，U=0，I = I = 一s R0電源開(kāi)路和

5、短路的特點(diǎn)一方面說(shuō)明了實(shí)際電路中開(kāi)路和短路狀態(tài)的電路特 征，我們應(yīng)注意到，實(shí)際電路中是要嚴(yán)禁短路的。另一方面電源的開(kāi)路和短路可 作為分析電路的一種手段，在電路分析計(jì)算中經(jīng)常用到?；鶢柣舴蚨桑?）基爾霍夫電流定律（KCL）EI=0，描述了電路中任一節(jié)點(diǎn)的各支路電 流間的關(guān)系，即流向節(jié)點(diǎn)的電流必然等于流出這個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流；基爾霍夫電流定律同時(shí)適用于 任意假想的閉合面。（2）基爾霍夫電壓定律（KVL）EU =0,描述了回路中各段電壓間的相互 關(guān)系，即從回路中任一點(diǎn)出發(fā)，沿回路循行一周，電位降之和必然等于電位升之 和，基爾霍夫電壓定律同樣適用于開(kāi)口電路。（3）基爾霍夫定律具有普遍適用性，直流、交流電路

6、，線性、非線性電路 均可適用，所以基爾霍夫定律是貫穿電工電子技術(shù)課程的基本定律之一。（4）應(yīng)用基爾霍夫定律列式子時(shí)，也要在電路圖上標(biāo)出電壓、電流和電動(dòng) 勢(shì)的正方向，按照所標(biāo)正方向確定式子中各項(xiàng)的正負(fù)號(hào)。今后在分析計(jì)算電路問(wèn)題時(shí)，首 先必需的第一步是標(biāo)出各電壓、電流和電動(dòng)勢(shì)的正方向，然后分析解題，這是一 部分同學(xué)易忽視的問(wèn)題。電阻的串并聯(lián)電阻的串并聯(lián)早在物理課中學(xué)過(guò)，同學(xué)們應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。（1）電路結(jié)構(gòu)上看懂電阻的串并聯(lián)關(guān)系，即串聯(lián)電阻通過(guò)的是同一電流， 并聯(lián)電阻兩端承受的是同一電壓。（2）電阻串聯(lián)起分壓作用，并聯(lián)電阻起分流作用，兩個(gè)電阻的分壓公式和 兩個(gè)電阻的分流公式在分析計(jì)算電路問(wèn)題時(shí)經(jīng)常用

7、到，應(yīng)熟記。（3）幾個(gè)串聯(lián)電阻或幾個(gè)并聯(lián)電阻可以用一個(gè)等效電阻來(lái)代替?！暗刃А?的概念很重要，是分析電路的一種方法，在本課程中常用到。所謂等效（如等效電阻、等效電路、等效電源），就是在一定條件下，兩種不同 的事物在某些方面具有相等的效果。電路中電位的計(jì)算電位是指某一點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓。在一個(gè)電路中，求電位，必須設(shè)定一個(gè)參 考點(diǎn)，設(shè)其電位為零，其它各點(diǎn)的電位可用KVL來(lái)求，求電位可加深對(duì)KVL的 理解，這里要避免停留在物理課時(shí)的初級(jí)方法。另外，必須注意參考點(diǎn)選的不同， 則各點(diǎn)的電位就不同，但任意兩點(diǎn)間的電壓不變。電壓源與電流源及其等效變換（1）電壓源引出電流源我們經(jīng)常接觸的電源是電壓源，電流源是從

8、電壓源變化而來(lái)，其根據(jù)是外特 性相同，實(shí)際的電流源一般都是由電子線路搭成的。（2）電源都可以等效為電壓源或電流源這兩種電路模型，而理想電壓源和理想電流源是不能等效的，理想電壓源和理想電流源實(shí)際上并不存在，只是一種抽 象出來(lái)的理想元件模型。（3）理想電壓源和理想電流源必須建立恒壓和恒流的概念，如圖1-1，與理 想電壓源并聯(lián)的電阻R并不影響外電路電阻R2上的電壓U2和電流72，只是改變 了理想電壓源中的電流/。如圖1-2與理想電流源串聯(lián)的電阻R1也并不影響流過(guò) R2的電流和它的電壓，只是改變了理想電流源上的電壓U。圖1-1圖1-2如圖1-3中，對(duì)電阻R而言，理想電壓源起決定作用；而在圖1-4中，對(duì)

9、電 阻而言，理想電流源起決定作用。圖1-3圖1-4（4）電壓源與電流源的等效變換也是分析與計(jì)算電路的一種方法。只要是一 個(gè)電動(dòng)勢(shì)為E的理想電壓源與某個(gè)電阻R串聯(lián)，都可以等效為一個(gè)電流為7S的理 想電流源和這個(gè)電阻并聯(lián)的電路。由此，可利用二者的等效關(guān)系對(duì)電路進(jìn)行化簡(jiǎn)， 以便于分析和計(jì)算。電路的幾種分析方法（1）支路電流法支路電流法是最基本的一種方法，它應(yīng)用基爾霍夫兩個(gè)定律對(duì)電路列方程，然 后聯(lián)立求解。解題步驟：1）在電路圖上標(biāo)出各電流和電壓的正方向；2）找出支 路數(shù)b和節(jié)點(diǎn)數(shù)n，以支路電流為未知數(shù)，共需列出b個(gè)方程；3）用KCL對(duì)節(jié) 點(diǎn)列出n-1個(gè)獨(dú)立方程；4）用KVL對(duì)網(wǎng)孔列出其余的b - （

10、n -1）個(gè)獨(dú)立方程。 而網(wǎng)孔數(shù)恰好等于b - （n-1）。（2）節(jié)點(diǎn)電壓法以節(jié)點(diǎn)電壓為變量，通過(guò)對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)列寫(xiě)節(jié)點(diǎn)電流方程，求取各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓 來(lái)進(jìn)行電路求解的方法。自導(dǎo)與互導(dǎo)概念以注入節(jié)點(diǎn)的電流方向?yàn)檎较颍娮韬碗妷涸吹拇?lián)用電阻同電流源的并 聯(lián)替代列入方程中。（3）疊加原理疊加原理只適用于線性電路。在疊加過(guò)程中，應(yīng)注意：1）當(dāng)設(shè)某一電源單獨(dú)作用時(shí)，其余電源應(yīng)設(shè)為零。理想電壓源為零時(shí)，應(yīng)短 路；理想電流源為零時(shí)，應(yīng)開(kāi)路；2）每個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)所產(chǎn)生電流或電壓的正 負(fù)號(hào)切不可忽視，疊加時(shí)應(yīng)取代數(shù)和。（4）等效電源定理任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)都可以簡(jiǎn)化為一個(gè)等效電源；這個(gè)等效電源可以 是電壓源

11、，也可以是電流源。由此得出戴維寧定理和諾頓定理兩個(gè)等效電源定理。應(yīng)重點(diǎn)掌握戴維寧定理，而應(yīng)用戴維寧定理解題的關(guān)鍵是如何計(jì)算等效電動(dòng) 勢(shì)E和等效內(nèi)阻R。其解題步驟：a）將待求支路從電路中斷開(kāi)，求剩下的有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓U。，即為戴維寧等效電路中的電動(dòng)勢(shì)E；b）將有源二端網(wǎng)絡(luò)變成無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)，求無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻R。，即為 等效電源的內(nèi)阻。C）將待求支路接入所求出的等效電源，由全電路歐姆定律可求得待求支路電 流。應(yīng)特別注意：U。為有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓，而非待求支路的端電壓。受控電源的幾種形式獨(dú)立電源的電壓或電流不受外電路的控制，獨(dú)立存在。而在電子線路中還會(huì) 遇到另一種電源，其電壓和電流的大小是由電路中另一個(gè)電壓或電流控制而不能 獨(dú)立存在，這種電源稱為受控源。由于控制量的不同，受控源有教材中所述的四 種形式。受控源的大小是由控制量決定的，所以分析受控源電路時(shí)要同時(shí)考慮，不得 分割，不得化簡(jiǎn)掉。當(dāng)控制量為零時(shí)，受控電源的電壓或電流也將為零。由于受 控源不同于獨(dú)立電源，求等效電阻時(shí)，受控源不能去除，所以，求等效電阻時(shí)要 保留受控源，并采用加壓求流法或開(kāi)路短路法。除此以外，受控源在電路的處理 方面和獨(dú)立電源一樣對(duì)待。三、考試主要內(nèi)容以電路求解為目標(biāo)，運(yùn)用所學(xué)的電路求解方法：基爾霍夫電壓、電流定律歐姆定律節(jié)點(diǎn)電壓法支路電流法疊加定理戴維南定理注意：題目中明確用什么方法的