電路分析的基本概念和定律課件

電路分析的基本概念和定律

1.5理想電源1.2電流、電壓和功率1.1電路和電路模型1.6受控電源1.4電阻元件1.3電路元件1.7基爾霍夫定律1.1電路和電路模型電路分析與電路綜合實際電路電路模型計算分析電氣特性電路分析電路綜合通過對電路模型的分析計算來預(yù)測實際電路的特性，從而改進(jìn)實際電路的電氣特性和設(shè)計出新的電路。電路模型是實際電路抽象而成，它近似地反映實際電路的電氣特性。（1）電路的組成電路一般由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)組成。電源：如發(fā)電機(jī)、電池等，電源可將其它形式的能量轉(zhuǎn)換成電能，是向電路提供能量的裝置。負(fù)載：指電動機(jī)、電燈等各類用電器，在電路中是接收電能的裝置，可將其它形式的能量轉(zhuǎn)換成電能。中間環(huán)節(jié)：將電源和負(fù)載連成通路的輸電導(dǎo)線、控制電路通斷的開關(guān)設(shè)備和保護(hù)電路的設(shè)備等。1.1.1實際電路及其功能

電路可以實現(xiàn)電能的產(chǎn)生、傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。（2）電路的主要功能：電力系統(tǒng)中：電子技術(shù)中：

電路可以實現(xiàn)電信號的傳遞、存儲和處理。1.1.2電路模型及其意義實際電氣裝置種類繁多，如自動控制設(shè)備，衛(wèi)星接收設(shè)備，郵電通信設(shè)備等；實際電路的幾何尺寸相差甚大，如電力系統(tǒng)或通信系統(tǒng)可能跨越省界、國界甚至是洲際的，而集成電路芯片小的如同指甲。在電路分析中，為了方便于對實際電氣裝置的分析研究，通常在一定條件下需要對實際電路采用模型化處理，即用抽象的理想電路元件及其組合近似地代替實際的器件，從而構(gòu)成了與實際電路相對應(yīng)的電路模型。電源負(fù)載電源開關(guān)ISUS+_R0中間環(huán)節(jié)手電筒的實體電路RL+

U–導(dǎo)線手電筒的電路模型負(fù)載白熾燈的電路模型可表示為：實際電路器件品種多，電磁特性多元而復(fù)雜，如直接畫在電路圖中困難而繁瑣，且不易定量描述。iR

R

L消耗電能的電特性可用電阻元件表征產(chǎn)生磁場的電特性可用電感元件表征由于白熾燈中耗能的因素大大于產(chǎn)生磁場的因素，因此L可以忽略。

理想電路元件是實際電路器件的理想化和近似，其電特性惟一、精確，可定量分析和計算。白熾燈電路電池電容器晶體管運算放大器電阻器線圈發(fā)光管電路分析基本理論的主要任務(wù)就是尋求實際電路共有的一般規(guī)律，電路模型則是用來探討存在于具有不同特性的、各種真實電路中共同規(guī)律的工具。利用電路模型研究問題的特點1.主要針對由理想電路元件構(gòu)成的集總參數(shù)電路，其中電磁現(xiàn)象可以用數(shù)學(xué)方式來精確地分析和計算；2.研究與實際電路相對應(yīng)的電路模型，實質(zhì)上就是探討各種實際電路共同遵循的基本規(guī)律。集總參數(shù)電路元件的特征元件中所發(fā)生的電磁過程都集中在元件內(nèi)部進(jìn)行，其次要因素可以忽略理想電路元件；任何時刻從元件兩端流入和流出的電流恒等。集總參數(shù)元件與集總參數(shù)電路(Lumped)集總假設(shè)(理想化):

不考慮電場和磁場的相互作用，不考慮電磁波的傳播現(xiàn)象。集總假設(shè)條件：實際電路的尺寸必須遠(yuǎn)小于電路工作頻率下的電磁波的波長。（不滿足時為分布參數(shù)電路，微波元器件、微波電路）。集總參數(shù)元件：只反映一種基本電磁現(xiàn)象，且可由數(shù)學(xué)方法加以精確定義。集總參數(shù)電路：由集總參數(shù)元件構(gòu)成的電路。教學(xué)方法

鼓勵學(xué)生自己找出日常生活中的電源負(fù)載，幫助學(xué)生理解電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)的定義。思考題電路由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？何謂理想電路元件？其中“理想”二字在實際電路的含義？集總參數(shù)元件有何特征？如何在電路中區(qū)分電源和負(fù)載？試述電路的功能？何謂“電路模型”？

學(xué)好本課程，應(yīng)注意抓好兩個主要環(huán)節(jié)：認(rèn)真聽課、細(xì)心復(fù)習(xí)。還要處理好三個基本關(guān)系：聽課與筆記、作業(yè)與復(fù)習(xí)、自學(xué)與互學(xué)。1.2電流、電壓和功率目的與要求1.理解電流、電壓的參考方向2.會判斷電流、電壓的實際方向

3.會計算功率和電能4.會判斷電源、負(fù)載重點與難點重點

1.電流、電壓的參考方向

2.功率和電能的計算難點

1.參考方向與實際方向間的關(guān)系

2.關(guān)聯(lián)參考方向和非關(guān)聯(lián)參考方向下電功率1.2.1電流及其參考方向（一）1.電流：由帶電粒子（電子、離子等）的定向移動形成,稱為電流。它被定義為單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，用符號i表示,即

2.

電流的實際方向：正電荷運動方向。1.2.1電流及其參考方向（二）3.直流：當(dāng)電流的量值和方向都不隨時間變化時,稱為直流電流,簡稱直流。直流電流常用英文大寫字母I表示。4.交流：量值和方向隨著時間按周期性變化的電流,稱為交流電流,簡稱交流。常用英文小寫字母i表示。1.2.1電流及其參考方向（三）5.單位：安［培］,符號為A。常用的單位有千安（kA）,毫安（mA）,微安（μA）和納安（nA）等。1.2.1電流及其參考方向（四）6.在分析與計算電路時,?？扇我庖?guī)定某一方向作為電流的參考方向或正方向。圖1.1電流的參考方向1.2.2電壓及其參考方向（一）1.電路中A、B兩點間的電壓是單位正電荷在電場力的作用下由A點移動到B點所減少的電能,即 式中,Δq為由A點移動到B點的電荷量,ΔWAB為移動過程中電荷所減少的電能。1.2.2電壓及其參考方向（二）2.量值和方向都不隨時間變化的直流電壓,用大寫字母U表示。交流電壓,用小寫字母u表示。圖1.2電壓的參考方向3.為描述和表征電荷與元件間能量交換的規(guī)模及大小，引入電路物理量電壓、電位和電動勢。電壓的定義式為：Uab=Wa－Wbq電位的定義式為：Va=Wa－W0q電動勢的定義式為：E=W源q三者定義式的形式相同因此它們的單位相同單位換算：1V=10-3KV=103mV電壓和電流一樣，也是一個有方向的物理量。

1）實際正方向：規(guī)定為從高電位指向低電位。

2）參考正方向：任意假定的方向。注意：必須指定電壓參考方向，這樣電壓的正值或負(fù)值才有意義。電位是一種由電路中的位置所確定的勢能，具有明顯的相對性——其高低正負(fù)取決于電路參考點。理論上電路參考點的選取是任意的，但實際應(yīng)用中經(jīng)常以大地作為零電位點。有些場合下，設(shè)備和儀器的底盤或機(jī)殼與接地裝置相連時，也常選取與接地裝置相連的機(jī)殼作為電路參考點；電子技術(shù)中為方便于問題的分析和研究，還常常把電子設(shè)備的公共連接點作為電路參考點。某點電位在數(shù)值上等于該點與參考點之間的電壓。當(dāng)電路參考點改變時，該電位隨參考點發(fā)生變化，但它與原來參考點之間的差值不會發(fā)生改變。電壓和電位的關(guān)系：Uab=Va－Vb電壓、電位和電動勢的區(qū)別

電壓和電位是衡量電場力作功本領(lǐng)的物理量，電動勢則是衡量電源力作功本領(lǐng)的物理量；電路中兩點間電壓的大小只取決于兩點間電位的差值，是絕對的量；電位是相對的量，其高低正負(fù)取決于參考點；電動勢只存在于電源內(nèi)部。

電動勢和電位一樣屬于一種勢能，它能夠?qū)⒌碗娢坏恼姾赏葡蚋唠娢唬缤分械乃媚軌虬训吞幍乃榈礁咛幍淖饔靡粯?。電動勢在電路分析中也是一個有方向的物理量，其方向規(guī)定由電源負(fù)極指向電源正極，即電位升高的方向。仔細(xì)讀懂下面例題例：右下圖電路，若已知元件吸收功率為－20W，電壓U=5V，求電流I。+UI元件解：由圖可知UI為關(guān)聯(lián)參考方向，因此:I=PU=－205=－4A例：右下圖電路，若已知元件中電流為I=－100A，電壓U=10V，求電功率P，并說明元件是電源還是負(fù)載。+UI元件解：由圖可知UI為非關(guān)聯(lián)參考方向，因此:P=UI=10×(-100)=1000W元件吸收正功率，說明元件是負(fù)載。想想練練

電壓、電位、電動勢有何異同？

電功率大的用電器，電功也一定大，這種說法正確嗎？為什么？1.2.3電流與電壓的關(guān)聯(lián)參考方向元件的電壓參考方向與電流參考方向是一致的,稱為關(guān)聯(lián)參考方向。即電流的參考方向是從電壓的“＋”端流入，“－”端流出。否則稱為非關(guān)聯(lián)參考方向。圖1.3電流和電壓的關(guān)聯(lián)參考方向1.2.3參考方向(1)分析電路前應(yīng)選定電壓電流的參考方向，并標(biāo)在圖中；(2)參考方向一經(jīng)選定，在計算過程中不得任意改變。參考方向是列寫方程式的需要，是待求值的假定方向而不是真實方向，因此不必追求它們的物理實質(zhì)是否合理。(4)參考方向也稱為假定正方向，以后討論均在參考方向下進(jìn)行，實際方向由計算結(jié)果確定。(3)電阻（或阻抗）一般選取關(guān)聯(lián)參考方向，獨立源上一般選取非關(guān)聯(lián)參考方向。(5)在分析、計算電路的過程中，出現(xiàn)“正、負(fù)”、“加、減”及“相同、相反”這幾個名詞概念時，切不可把它們混為一談。教學(xué)方法通過自學(xué)的方法引入?yún)⒖挤较虻亩x思考回答在電路分析中，引入?yún)⒖挤较虻哪康氖鞘裁?？?yīng)用參考方向時，你能說明“正、負(fù)”、“加、減”及“相同、相反”這幾對詞的不同之處嗎？

電路分析中引入?yún)⒖挤较虻哪康氖菫榉治龊陀嬎汶娐诽峁┓奖愫鸵罁?jù)。應(yīng)用參考方向時，“正、負(fù)”是指在參考方向下，電壓和電流的數(shù)值前面的正、負(fù)號，若參考方向下一個電流為“－2A”，說明它的實際方向與參考方向相反，參考方向下一個電壓為“＋20V”，說明其實際方向與參考方向一致；“加、減”指參考方向下列寫電路方程式時，各項前面的正、負(fù)符號；“相同、相反”則是指電壓、電流是否為關(guān)聯(lián)參考方向，“相同”是指電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)，“相反”指的是電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)。1.2.4功率和能量

電流能使電動機(jī)轉(zhuǎn)動、電爐發(fā)熱、電燈發(fā)光，說明電流具有做功的本領(lǐng)。電流做的功稱為電功。電流做功的同時伴隨著能量的轉(zhuǎn)換，因此電功的大小可以用能量來量度，即：W=UIt式中單位：U【V】；I【A】；t【s】時，電功W為焦耳【J】若U【KV】；I【A】；t【h】時，電功W為度【KW·h】。1度電的概念1000W的電爐加熱1小時；100W的燈泡照明10小時；40W的燈泡照明25小時。日常生活中，家用電度表就是用來測量電功的裝置。只要用電器工作，電度表就會轉(zhuǎn)動并且顯示電流作功的多少，即電功的大小不僅與電壓、電流的大小有關(guān)，還取決于用電時間的長短。1.單位時間內(nèi)電流做的功稱為電功率，用“P”表示：P=Wt=UItt=UI

用電器銘牌數(shù)據(jù)上的電壓、電流值稱額定值，所謂額定值是指用電器長期、安全工作條件下的最高限值，一般在出廠時標(biāo)定。其中額定電功率反映了用電器在額定條件下能量轉(zhuǎn)換的本領(lǐng)。例如額定值為“220V、1000W”的電動機(jī)，是指該電動機(jī)運行在220V電壓時、1秒鐘內(nèi)可將1000焦耳的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能和熱能；“220V、40W”的電燈，說明在它兩端加220V電壓時，1秒鐘內(nèi)它可將40焦耳的電能轉(zhuǎn)換成光能和熱能。2.功率的正負(fù)如果電流、電壓選用關(guān)聯(lián)參考方向,則所得的p應(yīng)看成支路接受的功率,計算所得功率為負(fù)值時,表示支路實際發(fā)出功率。如果電流、電壓選擇非關(guān)聯(lián)參考方向,p應(yīng)看成支路發(fā)出的功率,即計算所得功率為正值時,表示支路實際發(fā)出功率;計算所得功率為負(fù)值時,表示支路接受功率。3.直流功率在直流情況下功率的單位為瓦［特］,簡稱瓦,符號為W,常用的有千瓦（kW）、兆瓦（MW）和毫瓦（mW）等。國際單位制：U【V】，I【A】，電功率P用瓦特【W(wǎng)】。4.電能的計算（一）從t0到t時間內(nèi),電路吸收（消耗）的電能為直流時，有

所有元件接受的功率的總和為零。這個結(jié)論叫做“電路的功率平衡”。4.電能的計算（二）

p吸

=uip吸<0，說明元件實際發(fā)出功率5W。+–iu+–iu例

U=5V，I=

-1AP吸=UI=5×

(-1)=-5W功率的計算1.u、i取關(guān)聯(lián)參考方向2.u、i取非關(guān)聯(lián)參考方向

p吸

=－

ui例

U=5V，I=

-1AP吸=－UI=－5×

(-1)=5Wp吸>0，說明元件實際吸收功率5W。例在圖1－5電路中，已知U1=1V,U2=-6V,U3=-4V,

U4=5V,U5=-10V,I1=1A,I2=-3A,I3=4A,I4=-1A,

I5=-3A。

試求：(1)各二端元件吸收的功率；

(2)整個電路吸收的功率。圖1－5例1.1例1.1解：各二端元件吸收的功率為整個電路吸收的功率為

則某部分電路功率P>0,說明U、I實際方向與參考方向一致，說明電路吸收電功率，為負(fù)載。

所以，從P的+或-可以區(qū)分器件的性質(zhì)，或是電源，或是負(fù)載。在進(jìn)行功率計算時，如果假設(shè)U、I

參考方向關(guān)聯(lián)。

當(dāng)某部分電路功率P<0

時,則說明U、I

實際方向與參考方向相反，此部分電路發(fā)出電功率，為電源。計算功率時應(yīng)注意的問題Ⅳ、教學(xué)方法講授法Ⅴ、思考題

1.當(dāng)元件電流，電壓選擇關(guān)聯(lián)參考方向時，什么情況下元件接受功率？什么情況下元件發(fā)出功率？

2.有兩個電源，一個發(fā)出的電能為1000kW.h,另一個發(fā)出的電能為500kW.h。是否可認(rèn)為前一個電源的功率大，后一個電源的功率?。?.3電路元件線性與非線性元件時變與時不變元件有源與無源元件注：本書只討論線性元件，以電阻，電感，電容等二端無源元件，電壓源和電流源等二端有源元件，受控源和變壓器等多端元件為主。是電路中最基本的組成單元。1.電路元件5種基本的理想電路元件：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：表示將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件。注意

如果表征元件端子特性的數(shù)學(xué)關(guān)系式是線性關(guān)系，該元件稱為線性元件，否則稱為非線性元件。2.集總參數(shù)電路由集總元件構(gòu)成的電路集總元件假定發(fā)生的電磁過程都集中在元件內(nèi)部進(jìn)行。集總條件

集總參數(shù)電路中u、i

可以是時間的函數(shù)，但與空間坐標(biāo)無關(guān)。因此，任何時刻，流入兩端元件一個端子的電流等于從另一端子流出的電流；端子間的電壓為單值量。注意例iiz集總參數(shù)電路+-兩線傳輸線的等效電路當(dāng)兩線傳輸線的長度l與電磁波的波長滿足：iiz++--分布參數(shù)電路當(dāng)兩線傳輸線的長度l與電磁波的波長滿足：理想電路元件分有有源和無源兩大類RC+

US–電阻元件只具耗能的電特性電容元件只具有儲存電能的電特性理想電壓源輸出電壓恒定，輸出電流由它和負(fù)載共同決定理想電流源輸出電流恒定，兩端電壓由它和負(fù)載共同決定L無源二端元件有源二端元件電感元件只具有儲存磁能的電特性IS1.4電阻元件目的與要求

1.掌握電阻元件上的歐姆定律2.理解電路短路、開路時的特點重點與難點

重點歐姆定律、電導(dǎo)

難點1.短路、開路

2.應(yīng)用歐姆定律時正負(fù)號的確定

一、電壓與電流之間的關(guān)系（伏安關(guān)系VAR）

1、定義：在任一瞬間，其電壓與電流之間的關(guān)系，由u—i平面上一條曲線所決定的二端元件，稱為電阻元件。

表示元件電壓和電流關(guān)系的曲線,稱為元件的伏安特性曲線。0iu1.4電阻元件u=R·i,R==常數(shù)

（1）u、i為關(guān)聯(lián)參考方向：

2、線性電阻元件：其伏安特性是一條過坐標(biāo)原點且在第一、三象限的直線。

iRu+_iRu+_u=–R·iui01R（2）u、i為非關(guān)聯(lián)參考方向：

電導(dǎo)G（電阻的倒數(shù)）：G=1/R，U=R·I=I/G，I=U/R=G·U

電導(dǎo)G的單位：西門子（西）S1S=1A/1V

◆

線性電阻對不同方向的電流或不同極性的電壓，其特性是一樣的。這種特性稱為雙向性。線性電阻為雙向性元件。

◆

線性非時變電阻：其伏安特性曲線的斜率不隨時間而變化的電阻。t1、t2ui0

R的單位：國際單位制（SI制）：歐姆（歐）Ω1Ω=千歐（KΩ）、兆歐（MΩ）

1KΩ=Ω1MΩ=Ωui0t1t2◆線性時變電阻：其伏安特性曲線的斜率隨時間而變化的電阻。

4、負(fù)電阻（R﹤0）：其伏安特性曲線的斜率為負(fù)（在第二、四象限）正電阻：耗能元件，屬無源元件；負(fù)電阻：供能元件，屬有源元件。10﹥R0ui_i+uR

3、非線性電阻：其伏安特性是一條曲線。二極管可抽象為一個非線性電阻元件。二極管是一個單向性元件。++——0i(mA)u(V)(μA)+–uRD

小–+uRD

大

額定值：制造者對產(chǎn)品使用的規(guī)定值（一般標(biāo)在產(chǎn)品的銘牌上）

有三種工作（運行）狀態(tài)：1）過載狀態(tài)：大于額定值工作，U過高、I過大，損壞元件（設(shè) 備）2）欠載狀態(tài)：小于額定值工作，U過低、I過小，不能充分利用 （甚至損壞）設(shè)備。3）滿載狀態(tài)：等于額定值工作，經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。

二、線性電阻元件的功率

u、i取關(guān)聯(lián)參考方向：

p(t)=u(t)·i(t)=_i+uR單位：p(W)、u(V)、i(A)、R(Ω)、G(S)三、焦耳定律若電流不隨時間變化,以上兩式稱為焦耳定律。如果電阻元件把接受的電能轉(zhuǎn)換成熱能,則從t0到t時間內(nèi)。電阻元件的熱［量］Q,也就是這段時間內(nèi)接受的電能W為四、電阻的兩種特殊情況線性電阻元件有兩種特殊情況值得注意:一種情況是電阻值R為無限大,電壓為任何有限值時,其電流總是零,這時把它稱為“開路”;另一種情況是電阻為零,電流為任何有限值時,其電壓總是零,這時把它稱為“短路”。電路的三種工作狀態(tài)（a）開路＋U=US－I＝0S＋US－RSRL＋U=US－IR0－（b）通路S＋US－RSRL＋U=0－I＝US/R0（c）短路＋US－RSRLSI＝US/(R0＋RL)

解：由Uab+Ube+Uef–

Uaf=0

得Uab=Uaf–Ube–Uef=10–（–2）–6=6（V）

例：圖示電路中，已知Ube=–2V、Ucd=4V、Ude=

–9V、Uef=6V，Uaf=10V,求Uab、Ubc、Uca、I1、I2、I3。●●●●●●abcdefI1I2I32Ω3Ω

同理：Ubc=–Ucd–

Ude+Ube=–4

–

（–9V）+（–2V）=3（V）

Uca=–Ubc–Uab=–3

–6=–9（V）

I1==3（A）

I2=–=–1（A）

I3=–I1–I2=–3–（–1）=–2（A）例:有220V,100W燈泡一個,其燈絲電阻是多少？每天用5h,一個月（按30天計算）消耗的電能是多少度？解燈泡燈絲電阻為一個月消耗的電能為實際電阻器教學(xué)方法“歐姆定律”在物理課中曾經(jīng)接觸過，這里可采用先自學(xué)的形式，提出問題：電工基礎(chǔ)課中的“歐姆定律”與物理中的“歐姆定律”有何不同？

思考題1.線性電阻元件的伏安關(guān)系是怎樣的?

2.線性電阻元件接受功率的計算公式有哪些？1.5理想電源理解理想電壓源、理想電流源的特點目的與要求重點與難點重點理想電壓源、理想電流源的特點難點獨立源、受控源1.5電壓源和電流源一個電源可以用兩種模型來表示。用電壓的形式表示稱為電壓源，用電流的形式表示稱為電流源。1.5.1理想電壓源2.特點：能獨立向外電路提供恒定電壓的二端元件。不論外部電路如何變化,其兩端電壓總能保持定值或一定的時間函數(shù)的電源定義為理想電壓源,簡稱電壓源。恒壓不恒流。US恒定，I由電源和外電路共同決定。電路符號USUSUI03.伏安特性：1.定義及圖符號：平行于電流軸的一條直線。開路4.理想電壓源的開路與短路：I=0US+_RL+_U=USI=∞US+_RL短路+_U=0理想電壓源不允許短路！5.理想電壓源上的功率計算：關(guān)聯(lián)參考方向下+UI+UIP發(fā)=－UIP吸=UI非關(guān)聯(lián)參考方向下P發(fā)=UIP吸=－

UI1.電壓源是一個理想二端元件。它有兩個基本性質(zhì):

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(guān)。

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。電壓源的伏安特性曲線是平行于i

軸其值為uS(t)的直線。如圖1-7所示。電壓源基本性質(zhì)圖1.7

直流電壓源的伏安特性圖1.7

是直流電壓源的伏安特性。圖1.8

電壓源電壓波形

2.電壓為零的電壓源相當(dāng)于短路。

3.由圖1.8(a)知,電壓源發(fā)出的功率為

p＞0時,電壓源實際上是發(fā)出功率；

p＜0時,電壓源實際上是接受功率。1.5.2理想電流源2.特點：端的電壓由它和外電路共同決定。ISIU03.伏安特性：電路符號IS1.定義及圖符號：能獨立向外電路提供恒定電流的二端元件。不論外部電路如何,其輸出電流總能保持定值或一定的時間函數(shù)的電源，定義為理想電流源，簡稱電流源。恒流不恒壓。即電源供出的電流恒定，電源兩平行于電壓軸的一條直線。開路4.理想電流源的開路與短路：I=IS+_U=∞短路+_U=0理想電流源內(nèi)阻無窮大5.理想電流源上的功率計算：關(guān)聯(lián)參考方向下P發(fā)=－ISUP吸=ISU非關(guān)聯(lián)參考方向下ISRLISRLI=IS理想電流源不允許開路！光電池、穩(wěn)流三極管一般可視為實際電流源。+UIS+UISP發(fā)=ISUP吸=－

ISU1.電流源也是一個理想二端元件。它有兩個基本性質(zhì):

它輸出的電流是定值或一定的時間函數(shù)，與其兩端的電壓無關(guān)。

其電流是由它本身確定的，它兩端的電壓則是任意的。電流源的伏安特性曲線是平行于u

軸其值為iS(t)的直線，如圖1-9（b)所示。2.如果電流源的電流is=Is(Is是常數(shù)),則為直流電流源。電流源基本性質(zhì)圖1.9電流源及直流電流源的伏安特性

3.電流為零的電流源相當(dāng)與開路。

4.電流源發(fā)出的功率為

p＞0,電流源實際是發(fā)出功率;p＜0,電流源實際是接受功率。5.電壓源和電流源,稱為獨立源。在電子電路的模型中還常常遇到另一種電源,它們的源電壓和源電流不是獨立的,是受電路中另一處的電壓或電流控制,稱為受控源或非獨立源。例計算圖1.10所示電路中電流源的端電壓U1,5Ω電阻兩端的電壓U2和電流源、電阻、電壓源的功率P1,P2,P3。圖1.10例1.3圖電流源的電流、電壓選擇為非關(guān)聯(lián)參考方向,所以P1=U1Is=13×2=26W(發(fā)出)電阻的電流、電壓選擇為關(guān)聯(lián)參考方向,所以

P2=10×2=20W(接受)電壓源的電流、電壓選擇為關(guān)聯(lián)參考方向,所以

P3=2×3=6W(接受)解：實際電源干電池鈕扣電池1.干電池和鈕扣電池（化學(xué)電源）

干電池電動勢1.5V，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。鈕扣電池電動勢1.35V，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2.燃料電池（化學(xué)電源）

電池電動勢1.23V。以氫、氧作為燃料。約40-45%的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋嶒炿A段加燃料可繼續(xù)工作。3.太陽能電池（光能電源）

一塊太陽能電池電動勢0.6V。太陽光照射到P-N結(jié)上，形成一個從N區(qū)流向P區(qū)的電流。約11%的光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，故常用太陽能電池板?/p>

一個50cm2太陽能電池的電動勢0.6V,電流0.1A

太陽能電池示意圖太陽能電池板蓄電池示意圖4.蓄電池（化學(xué)電源）

電池電動勢2V。使用時，電池放電，當(dāng)電解液濃度小于一定值時，電動勢低于2V，常要充電，化學(xué)反應(yīng)可逆。直流穩(wěn)壓源變頻器頻率計函數(shù)發(fā)生器發(fā)電機(jī)組草原上的風(fēng)力發(fā)電教學(xué)方法以實際電池為例來闡述電壓源的特點

1.直流電壓源的電流是怎樣變化的？

2.直流電流源的端電壓怎樣確定？舉例說明。思考題1.6受控電源1.6受控電源1.定義2.電路圖符號受控源的電壓或電流不象獨立源是給定函數(shù)，而是受電路中某個支路的電壓（或電流）的控制。受控源和獨立源的相同點：兩者都是電源，可向負(fù)載提供電壓或電流。受控源和獨立源的不同點：獨立電源的電動勢或電流是非電能量提供的，其大小、方向和電路中的電壓、電流無關(guān)；受控源的電動勢或電流，受電路中某個電壓或電流的控制，它不能獨立存在，其大小、方向由控制量決定。+–受控電壓源受控電流源受控電源分類U1電壓控電壓源+-+-U電壓控電流源U1I2電流控電流源I2I1I1+-電流控電壓源+-U含有受控源的電路分析要點一可以用兩種電源等效互換的方法，簡化受控源電路。但簡化時注意不能把控制量化簡掉。否則會留下一個沒有控制量的受控源電路，使電路無法求解。含有受控源的電路分析要點二如果一個二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)除了受控源外沒有其他獨立源，則此二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓必為0。因為，只有獨立源產(chǎn)生控制作用后，受控源才能表現(xiàn)出電源性質(zhì)。求含有受控源電路的等效電阻時，須先將二端網(wǎng)絡(luò)中的所有獨立源去除(恒壓源短路處理、恒流源開路處理)，受控源應(yīng)保留。含受控源電路的等效電阻可以用“加壓求流法”求解。

注：①控制量為電壓時，控制支路“開路”；控制量為電流時，控制支路“短路”。②當(dāng)控制系數(shù)μ、r、g、α為常數(shù)時，則為線性受控源。③當(dāng)受控源作為元件在電路中出現(xiàn)時，可不必把輸入端鈕和輸出端鈕畫在一起，但在電路中必須標(biāo)明受控源符號、控制量所處的位置和參考方向。

受控源的功率電壓和電流取關(guān)聯(lián)參考方向：p=u1·i1+u2·i2

由于控制支路不是開路（i1=0）便是短路（u1=0）所以受控源的功率為：p=u2·i2

即由受控支路計算受控源功率。受控源與獨立源的比較獨立源電壓(或電流)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(或電流)由控制量決定。獨立源在電路中起“激勵”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電壓或電流對另一處的電壓或電流的控制關(guān)系，在電路中不能作為“激勵”。＋U－20V＋－1KΩ0.4II1KΩ例1：化簡下圖所示電路。解：先把受控電流源化為受控電壓源20V＋－1KΩ400II1KΩ－＋再用“加壓求流法”化簡電路U/I=-400I+2000I+20=1600I+20根據(jù)上述計算結(jié)果電路可等效為20V＋－1.6KΩI解：i2==2·5i1=2·5×2=5(A)

∴iS=i1+i2=2+5=7(A)

圖示電路中，已知i1=2A，求iS?！瘛駃S3Ωi11Ω+–0.5i1i2

解：控制量u=4×3=12(V)

例2：電路如圖所示，求各元件的功率。++––u2u3A4Ω+–u1例2：1.7基爾霍夫定律

目的與要求

1.理解支路、節(jié)點、回路、網(wǎng)孔的定義2.掌握基爾霍夫電流定律、基爾霍夫電壓定律重點與難點重點基爾霍夫電流定律、基爾霍夫電壓定律難點用基爾霍夫定律分析電路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)。電路中通過同一電流的分支。元件的連接點稱為結(jié)點。b=3an=4b+_R1uS1+_uS2R2R3支路電路中每一個兩端元件就叫一條支路。i3i2i1結(jié)點b=5或三條以上支路的連接點稱為結(jié)點。n=2注意

兩種定義分別用在不同的場合。一.電路名詞由支路組成的閉合路徑。兩結(jié)點間的一條通路。由支路構(gòu)成對平面電路，其內(nèi)部不含任何支路的回路稱網(wǎng)孔。l=3123路徑回路網(wǎng)孔網(wǎng)孔是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔。+_R1uS1+_uS2R2R3注意

節(jié)點共a、b

2個支路共3條回路共3個例#1#2#3回路幾個？abI1I2I3U2+-R1R3R2+_U1+_幾條支路？結(jié)點幾個？網(wǎng)孔數(shù)？網(wǎng)孔共2個例支路：共？條回路：共？個節(jié)點：共？個6條4個獨立回路：？個7個有幾個網(wǎng)眼就有幾個獨立回路I3US4US3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4_1.7.1基爾霍夫電流定律（KCL）1.在集中參數(shù)電路中,對任意結(jié)點，在任一瞬間，流入結(jié)點的電流之和等于由結(jié)點流出的電流之和。或者說，在任一瞬間，流入一個節(jié)點上的電流的代數(shù)和恒等于零。這就是基爾霍夫電流定律,簡寫為KCL。I1I2I3I4或：流入為正流出為負(fù)

I=0即：

2.在集中參數(shù)電路中,任何時刻,流入一個節(jié)點電流之和等于流出該節(jié)點電流之和。

3.KCL原是適用于節(jié)點的,也可以把它推廣運用于電路的任一假設(shè)的封閉面。6.KCL方程是按電流參考方向列寫的，與電流實際方向無關(guān)。4.KCL是電荷守恒和電流連續(xù)性原理在電路中任意結(jié)點處的反映；5.KCL是對結(jié)點處支路電流加的約束，與支路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)；U3U1U2U4標(biāo)定各元件電壓參考方向選定回路繞行方向，順時針或逆時針.I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_ 在集總參數(shù)電路中，任一時刻，沿任一回路，所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零?；螂妷航档扔陔娢簧?。1.7.2基爾霍夫電壓定律（KVL）–U1–US1+U2+U3+U4+US4=0U2+U3+U4+US4=U1+US1