電子科技大學(xué)電路的基本概念和分析方法演示文稿

電子科技大學(xué)電路的基本概念和分析方法演示文稿現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日

電路（electriccircuits）就是由若干個(gè)電子器件或電氣元件（electricalelements）按一定方式相互連接構(gòu)成的電流的通路，能實(shí)現(xiàn)某種特定的功能，叫實(shí)際電路。電阻、電容、電感、理想運(yùn)算放大器（OperationalAmplifier）、互感線圈、理想變壓器等。什么是電路？本課程中要接觸的電子器件有

引言現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日電路元件☆線性元件與非線性元件☆有源元件與無(wú)源元件☆二端元件與多端元件☆靜態(tài)元件與動(dòng)態(tài)元件☆集總參數(shù)元件與分布參數(shù)元件。1.5V9014分類(lèi):OP07現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日實(shí)際電路元件a

能量的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換；------強(qiáng)電b

信息的傳遞與處理。------弱電電路有什么作用？現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日低頻信號(hào)發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日+24VuiRLT7T8RC8-24VR2R3T6Rc1T1T2Rb1Rb2C1RfR1D1D2T3Re3T4Re4C2T5Re5C3C4T9T10Re10Re7Re9C5R4BX差動(dòng)放大級(jí)反饋級(jí)偏置電路共射放大級(jí)UBE倍增電路恒流源負(fù)載準(zhǔn)互補(bǔ)功放級(jí)保險(xiǎn)負(fù)載實(shí)用的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)功放電路：現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日為什么要學(xué)習(xí)電路？從學(xué)術(shù)的觀點(diǎn)來(lái)看電路是電氣工程（ElectricalEngineering）的基礎(chǔ)。電路是計(jì)算機(jī)科學(xué)（ComputerScience）的基礎(chǔ)。從實(shí)際情況來(lái)看電路原理是許多高級(jí)課程的先修課程。熟練掌握電路原理對(duì)現(xiàn)實(shí)生活有幫助?，F(xiàn)在是9頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日電路理論（電路原理）電路分析(Analysis)電路綜合(Synthesis)現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日課程總學(xué)時(shí)：64;

課程學(xué)分：

4學(xué)分；課程類(lèi)型：校統(tǒng)考課;成績(jī)：平時(shí)成績(jī)、

半期考試40分,期末考試60分教學(xué)形式:課堂采用多媒體授課；課后練習(xí)鞏固;課件地址:學(xué)校主頁(yè)/互動(dòng)教師社區(qū)/網(wǎng)絡(luò)課堂/電工學(xué)院/課件下載密碼:

無(wú)。一、課程教學(xué)安排現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日學(xué)習(xí)內(nèi)容：學(xué)習(xí)方法：教材：《電路分析基礎(chǔ)》第二版胡翔駿電阻電路：第一、二、三、四、五（部分）、六（部分）動(dòng)態(tài)電路：七、八、九（部分）、十、十一、十二、十三章1、重視基本概念；2、重視基本方法的同時(shí)重視方法的由來(lái)；3、注重電路分析的應(yīng)用實(shí)例；4、認(rèn)真完成適量的練習(xí)?，F(xiàn)在是12頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日2.參考方向、關(guān)聯(lián)參考方向3.基爾霍夫定律第1章電路的基本概念和分析方法

重點(diǎn)：1.建立電路模型的概念現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日1.1電路和電路模型（model)1.電路組成電源(發(fā)電廠、干電池、光電池)負(fù)荷(電動(dòng)機(jī),揚(yáng)聲器)導(dǎo)線與開(kāi)關(guān)(輸電線路,電路板)導(dǎo)線電池開(kāi)關(guān)燈泡現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日理想電阻元件只消耗電能理想電壓源端電壓為恒定值理想電流源端電流為恒定值理想電感元件只產(chǎn)生或貯存磁場(chǎng)能理想電容元件只產(chǎn)生或貯存電場(chǎng)能－＋

在集總假設(shè)條件下，對(duì)實(shí)際電路元件加以理想化，只用一個(gè)足以表征該元件主要性質(zhì)的模型來(lái)表示該元件，這個(gè)元件模型就叫理想化元件模型。2.理想化元件現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日

用理想導(dǎo)線把理想電路元件按照器件的連接方式連接起來(lái)組成的電路導(dǎo)線電池開(kāi)關(guān)燈泡3.電路模型(circuitmodel)電路模型電路模型注意

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模型表示；同一實(shí)際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，其模型可以有不同的形式現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日

(a)線圈的理想模型

(b)線圈通過(guò)低頻交流的模型

(c)線圈通過(guò)高頻交流的模型(a)(b)(c)例1、電感器件模型其中RO為電感內(nèi)阻，CO為電感導(dǎo)線分布電容。LROLROLCO現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日例2、BJT晶體管器件模型CBEgmvb'evb'eCeCc+b'混合π模型（BJT高頻模型）3DG5CEBBJTNPN現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日?qǐng)D1－2晶體管放大電路(a)實(shí)際電路(b)電原理圖(c)電路模型(d)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日3.集總假設(shè)與集總參數(shù)電路1.集總假設(shè)與集總參數(shù)電路存在的條件：

當(dāng)構(gòu)成電路本身最大尺寸(

d)遠(yuǎn)小于電路工作時(shí)電磁波的波長(zhǎng)(

)時(shí)，由電磁場(chǎng)理論和實(shí)際可證明：任意時(shí)刻，流入電路中任一端鈕的電流和任意兩個(gè)端鈕間的電壓都將是一個(gè)確定的量，與器件的幾何尺寸和空間位置無(wú)關(guān)。2.根據(jù)實(shí)際電路的幾何尺寸(d)與其工作信號(hào)波長(zhǎng)()的關(guān)系，可以將電路分為兩大類(lèi)：1）.滿足d<<條件的電路稱為集總參數(shù)電路。2）.不滿足d<<條件的另一類(lèi)電路稱為分布參數(shù)電路。本課程只討論集總參數(shù)電路。現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日音頻信號(hào)f：20Hz~25kHz例1工頻供電電路f=50赫茲,c=30萬(wàn)公里/秒。當(dāng)工頻供電電路尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于6千公里時(shí)，可滿足集總假設(shè)，對(duì)應(yīng)的電路為集總參數(shù)電路。例2當(dāng)電路尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于12公里時(shí)，電路為集總參數(shù)電路。問(wèn)題：雷達(dá)信號(hào)100GHz，波長(zhǎng)為3mm現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日1.2電路的基本物理量

電路中的主要物理量有電壓、電流、電荷、磁鏈、能量、電功率等。在線性電路分析中我們主要關(guān)心的物理量是電流、電壓和功率。電流和電流的參考方向(currentreferencedirection)電流帶電粒子（電子、離子）有規(guī)則的定向移動(dòng)電流的大小用電流強(qiáng)度表示：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體截面的電荷量現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日

方向規(guī)定正電荷的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向

單位1kA=103A1mA=10-3A1A=10-6AA（安培）、kA、mA、A元件(導(dǎo)線)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AABB問(wèn)題復(fù)雜電路或電路中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，電流的實(shí)際方向往往很難事先判斷?，F(xiàn)在是23頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日i

參考方向參考方向i

參考方向大小方向電流(代數(shù)量)任意假定一個(gè)正電荷運(yùn)動(dòng)的方向即為電流的參考方向。常用箭頭或雙下標(biāo)表示參考方向。ABi

參考方向i>0i<0實(shí)際方向?qū)嶋H方向電流的參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系：AABB現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日電流參考方向的兩種表示：用箭頭表示：箭頭的指向?yàn)殡娏鞯膮⒖挤较?。用雙下標(biāo)表示：如

iAB

,電流的參考方向由A指向B。恒定電流（直流dc或DC

）：用

I

表示。大小和方向均不隨時(shí)間變化的電流。時(shí)變電流：用i

表示大小和方向隨時(shí)間變化的電流。時(shí)變電流在某一時(shí)刻

t的值i(t)

稱為瞬時(shí)值。電流的分類(lèi)現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日交流電流(ac

或AC

)大小和方向作周期性變化且平均值為零的時(shí)變電流。正弦交流電流tiO/TtiOI直流電流現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日兩點(diǎn)間電壓的實(shí)際方向由高電勢(shì)指向低電勢(shì)電壓——電壓降，電位差，電動(dòng)勢(shì)。2.電壓和電壓的參考方向電壓U

單位：V(伏)、kV、mV、V

實(shí)際電壓方向單位正電荷q從電路中一點(diǎn)移至另一點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力做功（W）的大小現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日電路中為分析的方便，常在電路中選某一點(diǎn)為參考點(diǎn)，把任一點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓稱為該點(diǎn)的電位。參考點(diǎn)的電位一般設(shè)為零，所以，參考點(diǎn)也稱為零電位點(diǎn)或接地點(diǎn),用“”表示。電位用u

表示，單位與電壓相同，也是V(伏)。設(shè)c點(diǎn)為電位參考點(diǎn)，則

uc=0ua=Uac，ub=Ubc，ud=Udc電路中任意兩點(diǎn)間的電壓等于該兩點(diǎn)間的電位之差ua=Uab+Ubua=Uad+UdabcdiR1R2R3

電位現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日

abc1.5V1.5V例,已知

uab=1.5V，ubc=1.5V(1)以a點(diǎn)為參考點(diǎn)，ua=0uab=ua–ub=1.5V

ub=

–1.5Vubc=ub–uc=1.5V

uc=–3Vuac=ua–uc=

0

–(–3)=3V(2)以b點(diǎn)為參考點(diǎn)，ub=0uab=

ua–ubua=

ua+uab=1.5Vubc=ub–ucuc=ub–ubc=–1.5Vuac=ua–uc=1.5

–(–1.5)=3V

電路中電位參考點(diǎn)可任意選擇；當(dāng)選擇不同的電位參考時(shí)，電路中各點(diǎn)電位均不同，但任意兩點(diǎn)間電壓保持不變?，F(xiàn)在是29頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日引入接地點(diǎn)后電路圖中與“地”相連的電壓源可以隱含。+-5VR1R2R3R4R5+5VR1R2R3R4R5RW9V9VRW+9V-9V現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日問(wèn)題復(fù)雜電路或交變電路中，兩點(diǎn)間電壓的實(shí)際方向往往不易判別，給實(shí)際電路問(wèn)題的分析計(jì)算帶來(lái)困難。

電壓的參考方向U<0>0參考方向U+–+實(shí)際方向+實(shí)際方向參考方向U+–U假設(shè)的電壓降方向現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日電壓參考方向的三種表示方式：(1)用箭頭表示(2)用正負(fù)極性表示(3)用雙下標(biāo)表示UU+ABUABUAB=-UBA現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向3.關(guān)聯(lián)參考方向i+-+-iUU對(duì)一個(gè)元件，其中電流的參考方向和電壓的參考方向是可以相互獨(dú)立地任意確定的，但為了方便起見(jiàn)，我們常常將其取一致，稱關(guān)聯(lián)方向；如不一致，稱非關(guān)聯(lián)方向。現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日注意(1)分析電路前必須選定電壓或電流的參考方向。(2)參考方向一經(jīng)選定，必須在圖中相應(yīng)位置標(biāo)注(包括方向和符號(hào)），在計(jì)算過(guò)程中不得任意改變。（3）參考方向不同時(shí)，其表達(dá)式相差一負(fù)號(hào)，但實(shí)際方向不變。例ABABi＋－U電壓電流參考方向如圖中所標(biāo)，問(wèn)：對(duì)A、B兩部分電路電壓電流參考方向關(guān)聯(lián)否？答：A電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)；

B電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)?，F(xiàn)在是34頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日N+_ui＋－ui單位時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所做的功或者說(shuō)單位時(shí)間內(nèi)消耗或吸收的能量。4.電功率（power）功率的單位：W(瓦)(Watt，瓦特)能量的單位：J(焦)(Joule，焦耳)在分析電路時(shí)，更多是由u和i來(lái)計(jì)算p(t).問(wèn)題現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日上式表明：當(dāng)電壓電流采用關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，二端元件或二端網(wǎng)絡(luò)吸收的功率。在分析電路時(shí)，更多是由u和i來(lái)計(jì)算p(t).p=-ui

u,i

取非關(guān)聯(lián)參考方向p>0

表明該時(shí)刻元件實(shí)際吸收（消耗）功率p<0表明該時(shí)刻元件吸收負(fù)功率，實(shí)際是發(fā)出（產(chǎn)生）功率＋－ui現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日例求圖示電路中各方框所代表的元件消耗或產(chǎn)生的功率。已知：U1=1V,U2=-3V,U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3VI1=2A,I2=1A,I3=-1A解注對(duì)一完整的電路，發(fā)出的功率＝消耗的功率I2I3I1+++++＋－U6U5U4U3U2U1－－－－－564312現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日§1.3

基爾霍夫定律(Kirchhoff’sLaws)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(KVL)。它反映了電路中所有支路電壓和支路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?；鶢柣舴蚨膳c元件特性構(gòu)成了電路分析的基礎(chǔ)。現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日1.

幾個(gè)名詞電路中通過(guò)同一電流的分支。(b)兩條或兩條以上支路的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。(

n

)b=3an=2b+_R1uS1+_uS2R2R3（1）支路(branch)電路中每一個(gè)兩端元件就叫一條支路。i3i2i1(2)節(jié)點(diǎn)(node)b=5現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日由支路組成的閉合路徑。(l)兩節(jié)點(diǎn)間的一條通路。由支路構(gòu)成。對(duì)平面電路，其內(nèi)部不含任何支路的回路稱網(wǎng)孔。l=3+_R1uS1+_uS2R2R3123(3)路徑(path)(4)回路(loop)(5)網(wǎng)孔(mesh)網(wǎng)孔是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日2.

基爾霍夫電流定律(KCL)令流出為“+”，有：例(1)對(duì)于集總參數(shù)電路中任一結(jié)點(diǎn)，在任一時(shí)刻流出或流入該結(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和等于零。流進(jìn)的電流等于流出的電流現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日廣義節(jié)點(diǎn)BECiBiEiC

iE=iC+iB1

32例三式相加得：（2）KCL可推廣應(yīng)用于電路中包圍多個(gè)結(jié)點(diǎn)的任一假設(shè)閉合面(廣義KCL節(jié)點(diǎn))現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日ABi3i2i1ABii兩條支路電流大小相等，一個(gè)流入，一個(gè)流出。ABi只有一條支路相連，則

i=0。圖示電路中，A、B兩個(gè)電路可視為為廣義KCL節(jié)點(diǎn)?，F(xiàn)在是43頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日i1+i2–10+12=0i2=1A

4–7–i1=0i1=–3A

例1,求

i1、

i2。解:由節(jié)點(diǎn)1由節(jié)點(diǎn)2如題意只要求求

i2時(shí)，可把整個(gè)電路視為廣義KCL節(jié)點(diǎn)7+10–4–12–i2=0i2=1A

10A7A4Ai1-12Ai221現(xiàn)在是44頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日例2,寫(xiě)出下圖所示電路中

a、b、c三個(gè)節(jié)點(diǎn)的

KCL方程。i1215364bi2i3i4i5ac解:由節(jié)點(diǎn)ai1+i2+i3=0由節(jié)點(diǎn)bi3–i4–

i5=0由節(jié)點(diǎn)ci1+i2+

i4+

i5=0KCL方程為i1+i2+i3=0i3–i4–

i5=0i1+i2+

i4+

i5=0注意：三個(gè)方程中，只有二個(gè)是獨(dú)立方程?，F(xiàn)在是45頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日若已知i1=1A、i3=3A、i5=5A，則由

KCL可求出i2、i4。i1215364bi2i3i4i5ac解：由i1+i2+i3=0i3–i4–

i5=01+i2+3

=0i2=–4A

3–i4–

5

=0i4=–2A

此例說(shuō)明，根據(jù)KCL，可以從一部分已知電流求出另一些未知電流。而KCL獨(dú)立方程數(shù)比節(jié)點(diǎn)數(shù)少一個(gè)。現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日（2）選定回路繞行方向(順時(shí)針或逆時(shí)針)，凡電壓降取正，凡電壓升取負(fù)；U1–U2–U3+U4=03.

基爾霍夫電壓定律(KVL)

對(duì)于任何集總參數(shù)電路中任一回路，在任一時(shí)刻，沿該回路全部支路電壓降的代數(shù)和等于零。（1）標(biāo)定各元件電壓參考方向–U4+U3+U2–U1=0或：4321+U3_+U2U1U4_+_+_現(xiàn)在是47頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日例KVL也適用于電路中任一假想的回路結(jié)論：4321+U3_+U2U1U4_+_+_abU4+U1–Uab=0Uab–U2–U3=0或：Uab=U1+U4=U2+U3

Uab與所經(jīng)路徑無(wú)關(guān)。利用這一結(jié)論，可求電路中任意兩點(diǎn)之間的電壓。電路中任意兩結(jié)點(diǎn)之間的電壓Uab等于從a點(diǎn)到b點(diǎn)沿任一條路徑上所有元件電壓降的代數(shù)和。現(xiàn)在是48頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日兩節(jié)點(diǎn)之間的電壓與路徑無(wú)關(guān)UAB(沿l1)=UAB(沿l2）

=UAB(沿l3）ABl2l3l1l4例求

U1和

U2。U1=-20+5+10=-5VU2=–（-5）+U1=0

+_+10VU120V_+_+_-5V+_U2+_5V現(xiàn)在是49頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日？A==B?i3

==i4?A==B?AB+_1111113+_22.i4i3AB+_1111113+_21.i2i1i1

==i2?i1

=i2A=BA=Bi3

=i4現(xiàn)在是50頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日4.

KCL、KVL小結(jié)：(1)KCL是對(duì)支路電流的線性約束，KVL是對(duì)回路電壓的線性約束。(2)KCL、KVL與組成支路的元件性質(zhì)及參數(shù)無(wú)關(guān)。(3)

KCL表明在每一節(jié)點(diǎn)上電荷是守恒的；KVL是能量守恒的具體體現(xiàn)(電壓與路徑無(wú)關(guān))。(4)KCL、KVL只適用于集總參數(shù)的電路?，F(xiàn)在是51頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日§1.4電阻元件(resistance)二端電阻元件對(duì)電流呈現(xiàn)阻力的元件。其伏安關(guān)系用u～i平面的一條曲線來(lái)描述：iu1.定義伏安特性

1).二端電阻與多端電阻；

2).線性電阻與非線性電阻；

3).時(shí)變電阻與非時(shí)變電阻；

4).正電阻與負(fù)電阻。電阻分類(lèi)現(xiàn)在是52頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日常用的各種二端電阻器件現(xiàn)在是53頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日

電路符號(hào)

u～i

關(guān)系滿足歐姆定律(Ohm’sLaw)uiu、i取關(guān)聯(lián)參考方向伏安特性為一條過(guò)原點(diǎn)的直線R稱為電阻，單位：

(歐)(Ohm，歐姆)

單位G稱為電導(dǎo)，單位：S(西門(mén)子)(Siemens，西門(mén)子)i+_Ru2.線性時(shí)不變電阻特性曲線為通過(guò)u-i平面原點(diǎn)一條不隨時(shí)間變化的直線的電阻?，F(xiàn)在是54頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日(2)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(hào)注(3)說(shuō)明線性電阻是無(wú)記憶、雙向性的元件歐姆定律(1)只適用于線性電阻，(R為常數(shù)）則歐姆定律寫(xiě)為u–Rii–Gu公式和參考方向必須配套使用！Rui+-現(xiàn)在是55頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日3.功率和能量上述結(jié)果說(shuō)明正電阻元件在任何時(shí)刻總是吸收功率的。p

–ui–(–Ri)ii2R

–u(–u/R)

u2/Rp

uii2Ru2

/R但是，負(fù)電阻元件是可以發(fā)出功率的。利用某些電子器件（如運(yùn)算放大器等）構(gòu)成的電子電路可以實(shí)現(xiàn)負(fù)電阻?？捎霉β时硎?。從

t

到t0電阻消耗的能量：能量：i+_Ruui+_R功率：現(xiàn)在是56頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日4.電阻的開(kāi)路與短路

短路

開(kāi)路ui三.電位器(可變電阻)電位器是一種三端電阻器件，它有一個(gè)滑動(dòng)接觸端和兩個(gè)固定端。在直流和低頻工作時(shí)，電位器可用兩個(gè)可變電阻串聯(lián)來(lái)模擬。Riu+–現(xiàn)在是57頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日現(xiàn)在是58頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日

§1.5電源元件(independentsource)

電路符號(hào)1.獨(dú)立電壓源

定義

一個(gè)二端元件的電流無(wú)論為何值，其兩端電壓總能保持定值Us或按給定的時(shí)間函數(shù)us(t)變化，稱為獨(dú)立電壓源，簡(jiǎn)稱電壓源。i+_電源（信號(hào)源）：電路中提供能量（信號(hào)）的器件或裝置。實(shí)際電源（信號(hào)源）在電路模型中可用兩種理想電路元件表示。現(xiàn)在是59頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日（1）電壓源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無(wú)關(guān)；與流經(jīng)它的電流方向、大小無(wú)關(guān)。（2）通過(guò)電壓源的電流由電源及外電路共同決定。電壓源的特點(diǎn)直流：uS為常數(shù)交流：

uS是確定的時(shí)間函數(shù)，如

uS=Umcost例外電路Ri+_us計(jì)算圖示電路中電流。現(xiàn)在是60頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日電壓源的功率例計(jì)算圖示電路各元件的功率。解吸收發(fā)出吸收滿足：P（發(fā)出）＝P（吸收）+_+_+_10V5Vi現(xiàn)在是61頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日UsuiO

實(shí)際電壓源考慮內(nèi)阻伏安特性一個(gè)好的電壓源要求I+_U+_（1）實(shí)際電壓源不允許短路。因其內(nèi)阻小，若短路，電流很大，可能燒毀電源。（2）實(shí)際電壓源不允許并聯(lián)?，F(xiàn)在是62頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日

電路符號(hào)2.獨(dú)立電流源

定義(1)電流源的輸出電流由電源本身決定，與外電路無(wú)關(guān)；與它兩端電壓方向、大小無(wú)關(guān)

電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定電流源特點(diǎn)ui伏安關(guān)系

一個(gè)二端元件的電壓無(wú)論為何值，其電流總能保持定值Is或按給定的時(shí)間函數(shù)is(t)變化，稱為獨(dú)立電流源，簡(jiǎn)稱電流源。直流：iS為常數(shù)交流：

iS是確定的時(shí)間函數(shù)，如

iS=Imsintu+_現(xiàn)在是63頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日例外電路實(shí)際電流源的產(chǎn)生可由穩(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(wú)關(guān)；光電池在一定光線照射下光電池被激發(fā)產(chǎn)生一定值的電流等。+_uR現(xiàn)在是64頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日電流源的功率例計(jì)算圖示電路各元件的功率。解發(fā)出吸收滿足：P（發(fā)）＝P（吸）+_U+_2A5V現(xiàn)在是65頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日

實(shí)際電流源不允許開(kāi)路。因其內(nèi)阻大，若開(kāi)路，電壓很高，可能燒毀電源。IsuiO

實(shí)際電流源考慮內(nèi)阻伏安特性一個(gè)好的電流源要求U+_I現(xiàn)在是66頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日解：由KCL3+1-2+I=0，I=-2（A）U1=3I=-6（V）U+U1+3-2=0，U=5（V）例2,圖示電路：求U和I。1A3A2A3V2V3UIU1--++++--由KVL現(xiàn)在是67頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日7A5V10V1--++I1I22例3,求圖示電路中的

I1和

I2

。解：由KCLI1=7+I2

由KVL1?I1+2I2

+10–5=0I1=7+I2

I1+2I2

=–5I1=3A

I2

=–4A現(xiàn)在是68頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日4A1A+–24VB1Ai1uAB+–例4,應(yīng)用基爾霍夫定律求uAB。解：引入中間變量i1由KVL:uAB=2·4

+4+1·i1=12+i1由KCL:i1=4–1=3A∴得

uAB=15V

現(xiàn)在是69頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日例5,圖示電路,用觀察法求I、R

和US

。US+-5W10W6W3A2AI10WRI1URIR+-U+-解：1)求I由KVL:10W×2A+U-5W×3A=0U=－20+15=-5V再由U=10I，得I=-0.5A2)求R由KCL:I+IR=2A,IR=2-I=2.5A

I1=3A+I=2.5AUR=RIR=10I+6I1,R=(-5+15)/2.5=4W3)求US由KVL:US=5W×3A+6I1=30V現(xiàn)在是70頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日

集總參數(shù)電路(模型)由電路元件連接而成，電路中各支路電流受到KCL約束，各支路電壓受到KVL約束，這兩種約束只與電路元件的連接方式有關(guān)，與元件特性無(wú)關(guān)，稱為拓?fù)浼s束。

§1.6兩類(lèi)約束和電路方程

元件約束一.兩類(lèi)約束

拓?fù)浼s束（又稱結(jié)構(gòu)約束）

集總參數(shù)電路(模型)的電壓和電流還要受到元件特性(例如歐姆定律u=Ri)的約束，這類(lèi)約束只與元件的VCR有關(guān)，與元件連接方式無(wú)關(guān)，稱為元件約束。任何集總參數(shù)電路中的電壓和電流都必須同時(shí)滿足這兩類(lèi)約束關(guān)系?，F(xiàn)在是71頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日二、電路方程電路分析的基本方法是：根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，列寫(xiě)出反映兩類(lèi)約束關(guān)系的

KCL、KVL和

VCR方程(稱為電路方程)，并求解電路。

一般情況下，如果電路中有b條支路，則有2b個(gè)電流電壓變量，需用2b個(gè)聯(lián)立方程求解。KCLKVLb個(gè)方程VCRb個(gè)方程其中：2b方程以b個(gè)支路電壓和b個(gè)支路電流為變量的電路方程簡(jiǎn)稱為2b方程。現(xiàn)在是72頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日可以證明：對(duì)于具有b條支路n個(gè)結(jié)點(diǎn)的電路☆列出的線性無(wú)關(guān)的獨(dú)立KCL方程數(shù)為n?1個(gè);☆列出的線性無(wú)關(guān)的獨(dú)立KVL方程數(shù)為等于電路的網(wǎng)孔數(shù)，而電路的網(wǎng)孔數(shù)等于

b－(n－1)。KCL方程數(shù)＝n?1KVL方程數(shù)＝b－(n－1)b個(gè)方程VCRb個(gè)方程2b方程

2b方程是最原始的電路方程，是分析電路的基本依據(jù)。求解2b方程可以得到電路中全部支路電壓和支路電流?，F(xiàn)在是73頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日1.KCL的獨(dú)立方程數(shù)1432①＋②＋③＋④＝0

結(jié)論n個(gè)結(jié)點(diǎn)的電路,獨(dú)立的KCL方程為

n-1個(gè)。2.KVL的獨(dú)立方程數(shù)用數(shù)學(xué)歸納法證明KVL的獨(dú)立方程數(shù)=獨(dú)立回路數(shù)（網(wǎng)孔數(shù)）=b－(n－1)2654321431i4i1i6i2i3i5現(xiàn)在是74頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日結(jié)論n個(gè)結(jié)點(diǎn)、b條支路的電路,獨(dú)立的KCL和KVL方程數(shù)為：（n-1）+b-n+1=b（1）m=1時(shí)顯然成立；（2）假設(shè)網(wǎng)孔為m=b-n+1時(shí)成立，則m+1時(shí)；b=4n=4m=1m個(gè)網(wǎng)孔第m+1個(gè)網(wǎng)孔令新網(wǎng)孔數(shù)為m′，新支路數(shù)為b′，新節(jié)點(diǎn)數(shù)為n′，顯然有現(xiàn)在是75頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日對(duì)結(jié)點(diǎn)①②③列出KCL方程：各支路電壓電流采用關(guān)聯(lián)參考方向，按順時(shí)針?lè)较蚶@行一周，列出2個(gè)網(wǎng)孔的

KVL方程：

列出b條支路的VCR方程:該電路是具有5條支路和4個(gè)結(jié)點(diǎn)的連通電路。+_+_i3i1i2i4R1R2R3i5us1us2①③②④現(xiàn)在是76頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期日+_R1uS1+_US3R3R2i1i2i3+_uS2R4R5i5i4u1u2u3u4u5++++?????+例,如下電路中支路數(shù)b=5、節(jié)點(diǎn)數(shù)n=3、

網(wǎng)孔數(shù)

=3。求電路方程。解：KCL方程:i1－i2+i3+