電子學基礎01電路基礎1

第一章電路基礎楊勇QQ：365925141Tel績構(gòu)成平時成績：15期末考試：55理論課程（70）實驗課程（30）實驗操作：15實驗報告：151.1直流電路1.1.1

電路的基本概念1.1.2

基爾霍夫定律1.1.3

電壓源與電流源1.1.4

戴維南定理1.1.1

電路的基本概念

電路是電流的通路，它是為了某種需要由某些電工、電子器件或設備組合而成的。電路的組成：電源、負載和中間環(huán)節(jié)（導線、開關）等。實際電路電路模型E+–SIR

各種蓄電池和干電池由化學能轉(zhuǎn)換成電能。電源

汽輪發(fā)電機和風力發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換成電能。

實際的負載包括電動機、電動工具和家用電器等等。電動機手電鉆吸塵器負載電力系統(tǒng)擴音器電路的作用實現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換實現(xiàn)信號的傳遞和處理電路的作用電燈電爐電動機發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器話筒揚聲器放大器幾種常見的電阻元件普通金屬膜電阻繞線電阻電阻排熱敏電阻幾種常見的電感元件帶有磁心的電感陶瓷電感鐵氧體電感幾種常見的電容器普通電容器電力電容器電解電容器

1.1.2基爾霍夫定律

基爾霍夫定律是電路作為一個整體所服從的基本規(guī)律，它闡述了電路各部分電壓或各部分電流相互之間的內(nèi)在聯(lián)系。

基爾霍夫電流定律(KCL)(Kirchhoff’sCurrentLaw)基爾霍夫電壓定律(KVL)(Kirchhoff’sVoltageLaw)名詞注釋：支路：連接兩個節(jié)點之間電路。同一支路流過電流相同。回路：電路中任一閉合路徑稱為回路。支路：ab,ad,…(b=6）回路：abda,bcdb…(L=7）節(jié)點：a,b,…(n=4）節(jié)點：三個或三個以上電路元件的聯(lián)結(jié)點。網(wǎng)孔：單孔回路。網(wǎng)孔（m=3）aUS1dbc_+R1_+_+R6R5R4R3R2US6US51.基爾霍夫電流定律(KCL)依據(jù)：電流的連續(xù)性。內(nèi)容：在任何電路中，任何結(jié)點上的所有支路電流的代數(shù)和在任何時刻都等于零。其數(shù)學表達式為

I1I2I3I4表明聯(lián)接電路中同一結(jié)點處各支路電流之間的關系I=0

規(guī)定：進正出負

應用步驟（以節(jié)點a為例）：若已知I1

=1A,I5

=4A則：I2=I1-I5

=-3AR5US5US1I5I1d_aR6I2bc_+R1+_+R4R3R2US6

根據(jù)KCL（設流入為正）列方程，求解。

*

在電路圖上標出各支路電流的參考方向。*0521=--III廣義節(jié)點

包圍部分電路的任意封閉面

基爾霍夫電流定律的擴展應用

--用于包圍部分電路的任意封閉面I1-I3-I6=0R5US5US1I1d_aR6I3bc_+R1+_+R4R3R2US6I6I=?KCL的擴展應用舉例IsR2R3US2+_R4US1+_R1II=02.基爾霍夫電壓定律(KVL)

內(nèi)容：在任何電路中，形成任何一個回路的所沿同一循行方向電壓的代數(shù)和在任何時刻都等于零?；芈罚篴-b-d-aUS1_+R6R5US5I2I1I3dbc_E1+R1_+R4R3R2US6aE6

KVL的擴展應用--用于開口電路。KVL的意義：表明了電路中各部分電壓間的相互關系。US+_RabUabI+－電位升電位降支路電流法

1.思路：應用KCL、KVL分別對結(jié)點和回路列方程，聯(lián)立求解。R1R2abd+_US4R4R5US3R3+_R6cI1I6I3I2I4I52.解題步驟：節(jié)點a：節(jié)點c：節(jié)點b：節(jié)點d：節(jié)點數(shù)n=4支路數(shù)b=66條支路6個未知電流，應列6個方程可列“n-1”個獨立的電流方程。R1R2abd+_US4R4R5US3R3+_R6cI1I6I3I2I4I5

設各支路電流的參考方向如圖所示?！?/p>

根據(jù)KCL列方程。▲

設各回路的循行方向如圖示。6條支路6個未知電流應列6個方程?？闪?/p>

m個獨立的回路電壓方程。-I1R1+I6R6-I4R4+US4=0bCd:adc:-US4+I4R4+I5R5+US3-I3R3=0abd:-I2R2-I5R5-I6R6=0應用KVL列方程?！蠼?/p>

聯(lián)立以上方程組▲61~IIR1R2abd+_US4R4R5US3R3+_R6cI1I6I3I2I4I51.應用支路電流法解題步驟：

小結(jié)設定支路電流的參考方向。根據(jù)KCL可列“n-1”個獨立的電流方程。設各回路的循行方向。應用KVL可列

m個獨立的回路電壓方程。解聯(lián)立方程組求解。2.支路電流法是電路分析的基本方法,適用于任何電路。缺點是當支路較多時，需列的方程數(shù)多，求解繁瑣。

1.1.3

電壓源和電流源

1.電壓源外特性：輸出電壓與輸出電流的關系。U

特點：_U+IUS+_RLIO

1.輸出電壓恒定不變

2.輸出電流是任意的,即隨負載不同而不同I=US/RL

1.輸出電流恒定不變

2.端電壓是任意的,即隨負載不同而不同IUIS＋－

2.電流源RLU=IS.RLI=IS外特性方程特點IUISO分析：IS

固定不變,US

固定不變。USIRU-=IsU=?＋－IUS+-R所以：

I=Is,

已知：Is

，US

，R

問：I

等于多少？U

又等于多少？[例]解：1.Uab=US

,

2.若R

減小為1Ω，電流源的功率不變！電壓源的功率IUs

=I–Is=3A

增大！P=USIUs=12WI=USR=4A為什麼？

已知：Is

，US

，R0試分析：[例]US+bRIsIIUsa-1A4V2ΩI=USR=42=2A2.若使R減小為1Ω，I如何變？兩個電源的功率如何變？1.I等于多少？實際電源的模型1.實際電源的模型電源模型電壓源模型電流源模型具有相同的外特性ISUSIU+-實際電源實際電源的外特性IUORba2.電壓源模型U=US-IR0--外特性方程IR+U-USR0+–外特性曲線IUUSUSR0

O3.電流源模型I=IS-IR0---外特性方程外特性曲線baIR+U-R0IR0IsUIISO兩種電源的等效互換U＋－RLI

電源IUS+UR0＋－－IsR0U＋－I等效互換條件U=UsI·R0U=IR0·R0

=Is·R0I·R0=(

IsI)·R0IUS+UR0＋－－IsR0U＋－IIUIR0

Us=

R0=R0Is·R0電壓源模型電流源模型電流源模型電壓源模型R0USIs=R0=R0US=Is·R0

R0=R0IUS+UR0＋－－IsR0U＋－IIsR0U＋－IIUS+UR0＋－－2）所謂“等效”是指“對外電路”等效（即對外電路的伏－安特性一致），對于電源內(nèi)部并不一定等效。例如，在電源開路時：1）電壓源模型與電流源模型互換前后電流的方向保持不變，即IS和Us方向一致。R0

不消耗能量

消耗

能量R0

說明IUS+UR0＋－－IsR0U＋－I3）電壓源（恒壓源）與電流源（恒流源）之間不能互換。為什么?

IsUS+–

1.1.4

等效電源定理

有源二端網(wǎng)絡無源二端網(wǎng)絡Two-terminals

無源二端網(wǎng)絡abNPabb有源二端網(wǎng)絡aNA

等效電源定理思路：當求解對象為某一支路的電壓或電流時，可將所求支路以外的電路，用一個有源二端網(wǎng)絡等效代替。R1R2R3R4+-USIRIabRNAR1R2R3R4+-USIabRIabRNA戴維南定理+-UOR0ab諾頓定理baISCR0

內(nèi)容：對外電路來說，任意一個線性有源二端網(wǎng)絡可以用一個電壓源模型來等效代替。戴維南定理

“等效”是指端口對外電路等效。!bU0R0+_RaRab有源二端網(wǎng)絡

等效電壓源模型的電動勢，等于有源二端網(wǎng)絡的開路電壓；R0無源二端網(wǎng)絡US

=0，應予以短路Is=0，應予以開路abUSR0+_Rba有源二端網(wǎng)絡+_U0▲

等效電壓源模型的內(nèi)阻，等于該有源二端網(wǎng)絡內(nèi)所有電源為零時，所得到的相應的無源二端網(wǎng)絡的等效電阻。▲如R3abR1R2US1+_US2+_ISU0＋－+ab–R0U0[例]

求R支路的電流。abIR+-+-EIRIabR+–R0E0NA[解]5155101010vR2R1R3R41.求開路電壓UabUab=10v101015515105+15–101010+10=2.5V2.求R0R0=5//15+5=8.753.求II=2.55+8.75=0.18A求圖示電路I。R0UO+_R4IabR1R2R3R4+_USI2083416VR53IS1Aab[例]U0

=Va–Vb設：

C點為零電位。Vb

=IS

R5=3v步驟1：斷開被求支路，求開路電壓U0。CR1R2R3+_US208416VR53IS1AabU0＋－R1R2R3R4+_USI2083416VR53IS1Aab采用疊加原理求UR1求a

點電位：US單獨作用時: