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1、电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 主讲：周蓉 联系：科教楼自动化103室 电话：13982098702 E-mail: zhourlsf 教师课件:周 蓉 密码:123456 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 学什么? 电路 分析 基础 基本概念、定律、定理、基本分析方法 计算机辅助分析方法：MATLAB EWB 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 共80学时，64学时讲授，16学时实验。 理论教学内容：（10章） 总论和电阻电路的分析（1-3章）、动态 电路的时域分析（4-5章）、动态电路的相量 分析（6-10章）。 实验教学内容： 共5个实验，4个必做，1个选作
2、。 授课计划 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 怎么教、学？ 教：讲授宜粗不宜细 学：自主学习 抓主放次、注意内在关联； 由表及里、理论联系实际。 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 如何评价？ 期末考试成绩60%。 平时成绩40% ： 测评50%（1-3章，4-6章） 作业、考勤25% 实验25% 警告：出现下列情况任一项可取消考试资格 （1）实验任一次未完成（未做或未交报告）； （2）作业1/3次数未交； （3）缺勤1/3次数； （4）任一次平时测评卷面成绩低于35分。 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 要 求！ 上课不能迟到、讲话、睡觉 听课可以选择 学习要自
3、觉、主动 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 准 备！ 作业本（两本，按进度完成作业） 计算器（带复数） 教材（讲义） 主要参考书籍：李瀚荪编著的电路分析基础 第四版 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 第1章 电路的基本概念与定律 内容： 电路分析概述 电路和电路模型 电路变量 电路元件 基尔霍夫定律 技术实践 计算机辅助分析 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 本章目标知识： 建立并深刻理解电路、电路模型；电路中支路、回路、节 点等结构元素；电流、电压和电功率等电路变量的基本概 念。 学习并掌握组成电路模型的基本电路元件（电阻、电容、 电感、独立电源、受控源）的特性
4、、电路符号。 学习并掌握集总电路的基本定律（基尔霍夫电压定律和电 流定律）。 学习并掌握利用电路两类约束列写电路方程并求解电路变 量或（和）电路元件参数。 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 本章目标能力： 根据简单的实际电路建立其电路模型。 根据电路问题合理假设电路变量参考方向（或极性）并 求解简单电路，根据计算结果分析解释电路现象。 利用基本的电工仪表正确测量实际电路中电压、电流值 和电路元件的参数值。 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 引例：高压一定危险吗 ？ 用电安全标志 电压、电流的问题？ 电路模型的问题？ 如何度量的问题？ 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定
5、律 1-1 电路分析概述 电系统：按功能可以分为电力系统和信号处理系统。 电力系统：产生电能，并对电能进行传输和分配。 信号处理系统：对承载信息的电信号进行处理。 电系统设计的概念模型 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 1-2 电路和电路模型 一、实际电路： 组成四要素： (1)电源(source)，如电站的发电设备、电池等； (2)用电设备，也称负载(load)，如灯泡、电脑、电动机等； (3)控制装置，如自动、手动开关； (4)导线(line)，通常由铜或铝等电阻率小的金属制成。 定义：由电源、导线及各种用电元器件或电气设备按一定 顺序组成的网络。 电路分析基础 第1章 电路的基
6、本概念与定律 二、电路模型 实际器件 理想元件（模型元件） ： R 只反映一种基本电磁现象，有数学方法精确定义。 图形符号 四种理想电路元件： （1）消耗电能（电阻）； （2）供给电能（理想电源）； （3）储存电场能量（理想电容）； （4）储存磁场能量（理想电感）。 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 电路模型：模型元件组成的电路。 电 路 图：电路模型画在一个平面上所形成的图形。 实际电路电气图电路图 P4 表111 表112 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 分类： 实际电路几何尺寸(L )与其工作信号波长()的关系 (1)集总参数电路：满足L0 支路吸收功率 计算： 选
7、做:P28 P 1-1作业：P28 P 1-2、 P31 P1- 26 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 1-5 电路元件 分类： 元件的电特性：研究元件电压与电流之间的关系（VCR） 。 能否独立产生电能： 有源元件与无源元件； 与外电路连接端钮数目： 二端元件、三端元件和四端元件等； 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 一、电阻元件 实际电阻的类型： 碳膜电阻 贴片电阻 水泥电阻 压敏电阻 热敏电阻 滑线电阻 电位器 作用：电能转换为热能。 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 电阻元件定义： 伏安关系可用u-i平面过坐标原点曲线来描述的二端元件 。 i / A u
8、 / V 0 i / A u / V 0 i + u - R i + u - r 非线性电阻线性电阻 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 线性电阻特点： 1. 伏安关系为u-i平面过坐标原点； 一条直线，斜率为R。 2. 端电压与通过的电流成正比； 即： u=Ri 或 U=RI 注意：电流、电压为关联参考方向； 3.具有双向性: 伏安特性对原点对称； 4.耗能元件：p=ui=Ri2=u2/R0 5.无记忆元件：u(t)=Ri(t) R单位： (欧姆) 电导： 表征电阻元 件的另一参数 。 i + u - R 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 线性电阻的开路和短路特殊情况 (b
9、)短路的电压电流关系曲线(a)开路的电压电流关系曲线 电流为零， 电压可以是任意值 电压为零， 电流可以是任意值 注意：具体电路的电流电压是一个明确的值。 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 应用电阻色环表示方法 电阻色环图 颜色数字颜色数字 黑0蓝6 棕1紫7 红2灰8 橙3白9 黄4金01 绿5银001 电阻颜色代码表 容差：金色5；银色10；无圈： 20。 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 二、理想电源 电源：电路中提供能量的器件或装置。 电压源和电流源： 各种实际电源的理想化模型（理想元件）。 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 1、理想电压源 实际模型 ：
10、电池 稳压电源 理想电压源定义： 能独立向外电路提供恒定电压的二端元件。 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 符号表示: 伏安关系： + us - 特点： 平行于i轴的一条直线。 恒压不恒流 2.电流i由u和外电路共同确定； 1.端电压u恒定与i无关； us i ( A) u(V) 0 R R() 251020 i(A) 5210.5 u(v)10101010 us=10V 电压源的功率 ： p=ui既可提供功率，也可吸收功率。 i + u - 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 实际电压源特性 实际电压源可用一个理想电压源Us和电阻Rs的串联表示。 Rs称为实际电压源的内阻。
11、 （ Rs越小的电压源，其电压越稳定） (b)伏安特性 (a)电路 Rs Us Us u = Us - iRs 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 2、理想电流源： 光电池 能独立向外电路提供恒定电流的二端元件 。 符号表示：伏安关系： Is 特点： i + u - R 1. 电流i与u无关； 恒流不恒压 2. 端电压u由外电路确定； 电流源的功率： p=ui 既可提供功率，也可吸收功率。 Is u(v ) i(A) 0 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 实际电流源特性 实际电流源可用一个理想电流源Is和电阻Rs的并联表示。 Rs称为实际电流源的内阻。 （ Rs越大的电流源，
12、其电流越稳定） (b)伏安特性 (a)电路 u = Us - iRs IsRs Is i = Is - u/Rs 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 三、受控源 又称为非独立电源，即电压或电流大小及方向受电 路中其它支路的电压或电流控制的电源。 受控电源实际模型 三极管运算放大器 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 受控源电路结构特征：具有两条支路（四端元件）； 四种常见模型： 受控电流源或电压源所在支路 受控支路 控制电流或电压所在支路 控制支路 (a) 电流控制电流源 i1 i1 + u1 - i2 (CCCS) u1=0 i2= i1 ：电流控制系数（电 流放大倍数） 例
13、:晶体三极管 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 (b) 电流控制电压源 (c)电压控制电流源 i1 i1 (CCVS) i + _ + u1 - + u2 _ u1=0 u2= i1 :电压控制系数 （转移电阻） 例:直流发电机 (VCCS) u1 gu1 + _ i1=0 i2= gu1 g：电流控制系数 （转移电导） 例:场效应管 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 (d) 电压控制电压源 受控源简化图: (VCVS) u1 u1 i2 + _ + _ i1=0 u2= u1 ：电压控制系 数（电压放大倍 数） 例:电子三极管 i1 + u1 i1 gu1 i1 + (V
14、CVS)(VCCS)(CCVS) (CCCS) 作业： P30 P 1-19 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 1-4 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律： 任何集总参数电路都适用的基本定律 KCL：描述电路中各电流的约束关系; KVL：描述电路中各电压的约束关系； 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 一、电路名词定义： 1.支路（branch）： 一组流过同一电流的元件。 2.节点（node）： 两条或两条以上支路的连接点 。 3.回路（loop）： 由支路组成的闭合路径。 4.网孔（mesh）： 内部不含有其他支路的回路。 I1 I5
15、I4 I2 I3 I6 + us1 - + us2 - is1 A BC D 5.网络（network）： 由较多元件组成的电路。 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 二、基尔霍夫电流定律(KCL) 1. KCL 对于任一集中参数电路， 在任一时刻，流入（或“流出” ） 任一节点的电流代数和等 于零。 记为： 注意： 如果规定流出节点的电流为正，流入节点的电流取负。 I1 I5 I4 I2 I3 I6 + us1 - + us2 - is1 A B C D 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 KCL方程：以支路电流为变量在电路各节点处列写的方程式。 节点A: I1 I5 I4 I2 I3 I6 + us1 - + us2 - is1 A BC D - I1 + I2 + I3=0 节点B: - I2 + I4 + I5=0 节点C: 节点D: - I3 - I4 + I6=0 I1 I5 - I6=0 ( I1 = I5 + I6 ) 电路分析基础 第1章 电路的基本概念与定律 2. KCL推广： u 对于任一集中参数电路，在任一时刻，流出任一节点 的电流和等于流入该节点的电流和。即： u 对于任一集中参数电路，在任 一时刻，流出任一闭合面的电流代 数和等于零。即： 闭合
