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1、电 路 分 析 基 础 电路分析基础第一章第六节 电路分析基础第一部分：第一章 目录 第一章 集总电路电压电流约束关系 1 电路及电路模型 7 分压电路和分流电路 集总假设 2 电路变量 电流、 8 受控源 电压及功率 3 基尔霍夫定律 9 两类约束 电路KCL、 KVL方程的独立性 4 电阻元件 10 支路电流法和支路电压法 5 电压源 11 线性电路和叠加定理 6 电流源 电路分析基础第一部分：1-6 1/5 1-6 电 流 源 电流源：以电流作为提供电能的有源装置。 电流源性质： （1）其电流为定值Is或时间的函数is(t)，而与两端的电压无关； （2）电流源的电流由本身确定，两端电压任
2、意。 is(t1) i Ou 图1-42 电流源在时刻t1的 伏安特性曲线 图1-43 电流源符号 Is i s 电路分析基础第一部分：1-6 2/5 电流源实际上是不存在的，但是，光电池在一定的电压范围 内可近似看成一个电流源。 用电流源和电阻元件构成实际电源的模型。 电流源还可以用电子电路来实现。 电流源方向：（1）直流电流源采用其真实方向； （2）交流电流源设定参考方向。 信号源：为电路提供信号的电流源或电压源。 电路分析基础第一部分：1-6 3/5 例1-12 计算图1-44所示电路中3电阻上的电压，以及电流源 的端电压和功率。 解：由电流源的基本性质可知：与电流源 串联的元件电流就是
3、电流源电流。 因此，流过3电阻的电流为1A，其 电压为3V，极性如图所示。 1A 2V 图1-44 例1-12 3 + + + 电流源的端电压由与之相连的外电路决定。设端电压极性 如图中所示，则根据3电阻以及电压源的电压和极性，可得其 端电压为31+2=5V。 电流源的功率（非关联方向）P = 51 = 5W 注意：2V电压源的存在对电流大小虽无影响，但对电流源的 电压、功率均有影响。 电路分析基础第一部分：1-6 4/5 例1-13 计算图1-45所示电路中电压源的电流 I ，以及电流源的 端电压U。 解：由电压源的基本性质可知：与电 压源并联的元件电压就是电压源电压 。 因此，电流源的端电
4、压U为2V， 极性如图所示。 又，电阻上的电压为2V，可知电流为2/3A。 由KCL可得 I = 1 - 2/3 = 1/3A 2V 图1-45 例1-13 1A 3U I + + 电路分析基础第一部分：1-6 5/5 例1-14 电路如图1-46所示，求各电流、电压。 解：由KCL，应有 I2 = 2 + 3 = 5A 由欧姆定律，1/3电阻电压为 U2 = 51/3 = 5/3V 同理得 I3 = 3 1 = 2A U3 = 21/2 = 1V I1 = 2 + I3 = 4A或 I1 = 5 1 = 4A U1 = 41= 4V图1-46 例1-14 1A 1/3 1 1/2 2A 3A
5、 I1 I2 I3 电路分析基础第一部分：第一章 目录 第一章 集总电路电压电流约束关系 1 电路及电路模型 7 分压电路和分流电路 集总假设 2 电路变量 电流、 8 受控源 电压及功率 3 基尔霍夫定律 9 两类约束 电路KCL、 KVL方程的独立性 4 电阻元件 10 支路电流法和支路电压法 5 电压源 11 线性电路和叠加定理 6 电流源 电路分析基础第一部分：1-7 1/13 电阻串联：电流相同，两个电阻上的电压总是总电压的一部分。 1-7 分压电路和分流电路 分压电路：由串联电阻构成的对总电压完成分压作用的电路。 u = u1 + u2 = (R1 + R2)i 由KVL及欧姆定律
6、： i = u / (R1 + R2) N + u R1 R2 + u1 + u2 图1-53 分压电路 u1 = u R1 / (R1 + R2) （1-28a） 由此可知 u2 = u R2 / (R1 + R2) （1-28b） 电路分析基础第一部分：1-7 2/13 接地：实际电子电路往往以机壳等为参考节点，该点称为“地” ，用图形符号“”标记。 例如：图1-54 （a）中电源负极一般应与R1的一端用导线连接 ，在实际设备中可以与机壳相连，无须再用导线连接。 n uk = u Rk / Rk （1-29） k=1 n个电阻串联后的分压： 电路分析基础第一部分：1-7 3/13 c +U
7、s R1 R2 b a (b) 图1-54 电子电路中分压电路的习惯表示 ba c Us R2 R1 (a) uac + 电路分析基础第一部分：1-7 4/13 节点电压：任何节点与参考节点之间的电压降。 零电位点：参考节点的电位 为零，因此又称为“零电位 点”或简称“零点”。 例如：图1-54(a)参考节点uc = ucc = 0，节点a与c之间的电压就是a的节 点电压：ua = uac，记为una。 电子电路习惯画法：电源不用图形符号表示而改为只标出其 极性和及电压值。 例如：可将图1-54(a) 改画为图1-54(b)，b端标出+Us， 意在电 压源正极接b端，电压为Us，电源负极接参考
8、点c，不 再专门标示。 ba c Us R2 R1uac + c +Us R1 R2 b a 电路分析基础第一部分：1-7 5/13 电位器：potentiometer，带滑动接触端的三端电阻 器，滑动端与其余任何一端之间的阻值在0R之间 变化。可以用来代替分压器。 c + R b c ui+ uo a 图1-55 电位器 电路分析基础第一部分：1-7 6/13 例1-15：空载直流分压电路如 图1-56所示，R1 = R2 = R3 = 100，求U1及U2。 2 +150V R2 R1 1 R3 U1 U2 图1-56 例1-15 解：注意U1、U2分别为节点1、 2的节点电压，即到参考节
9、 点的电压。 U1并非是R2两 端的电压，而是R2 + R3两 端的电压！ 电路分析基础第一部分：1-7 7/13 因此 U1= 150() R2 + R3 R1 + R2 + R3 = 150( ) 200 200 + 100 = 100V U2= 150() R3 R1 + R2 + R3 = 150( ) 100 200 + 100 = 50V 2 +150V R2 R1 1 R3 U1 U2 图1-56 例1-15 电路分析基础第一部分：1-7 8/13 例1-16：图1-57(a)所示电路为双电源直流分压电路，试说明 Ua可在+15V至-15V间变化。电位器电阻为R，表示ac间的 电
10、阻在电位器总电阻R中所占的比例，01。 解：初学者往往 对图1-57(a)所示 形式的电路不习 惯，不妨将它改 画成图(b)，其中 d为电源的公共端 ，是电路的参考 节点。 +15V R b c15V ua a R (a) 15V R b c 15V Ua a R (b) d 电路分析基础第一部分：1-7 9/13 由该图可知：当滑动端a移至b时， = 1， Ua = 15V；当滑 动端a移至c时， = 0， Ua = -15V RI - 15 - 15 = 0 在其它位置时，Ua 可计算如下： 设电流 I 的参考方向如图中所示，由 KVL及欧姆定律可得： 解得 I = 30 / R 故得 U
11、a = Uad = IR -15 = 30 - 15 15V R b c 15V Ua a R d 以上是沿acd路径计算的结果，如果沿abd路径计算，可得到同 样的结果，即 Ua = Uad = -(1-)IR + 15 = 30 - 15 当滑动端a滑动时， 随之变化，Ua 亦随之变化。 = 1， Ua = 15V； = 0.5， Ua = 0； = 0， Ua = -15V。Ua可在+15V 至-15V间连续可变。 电路分析基础第一部分：1-7 10/13 电导并联：电压相同，两个电导上的电流总是总电流的一部分。 u = i / (G1 + G2) i = i1 + i2 = (G1 +
12、 G2)u由KCL及欧姆定律： 分流电路：由并联电导构成的对总电流完成分流作用的电路。 图1-58 分流电路 i2 G2N + u i1 G1 i 由此可知 i2 = i G2 / (G1 + G2) （1-30b） i1 = i G1 / (G1 + G2) （1-30a） n ik = i Gk / Gk （1-31 ） k=1 n个电导并联的电流： 电路分析基础第一部分：1-7 11/13 表头（测量机构）都有一个最大允许通过的电流Ig，称为满 度电流。表头配以适当的并联电阻（分流器）就可用来测量大于 Ig的电流。 图1-59 所示电流表电路 中，已知表头内阻Rg = 1k， 满度电流
13、Ig = 100A，要求构 成能测量1mA、10mA、100mA 的电流表，求分流电阻的数值 。 例1-17：电流表分流器的计算分流公式的应用。 2 + R2R3 1 R1 I1(I2 , I3) 图1-59 例1-17 3 S 电路分析基础第一部分：1-7 12/13 解：有些书上有计算分流电 阻的公式，其实，掌握一般 并联电路的分流规律就可由 计算得到。 2 + R2R3 1 R1 I1(I2 , I3) 3 S 设 Rsh = R1 + R2 + R3 当开关S与 1 相接时 Ig = I1 Rsh / (Rsh + Rg) 解得 Rsh = 111.11 当S与2相接时 Ig = I2 (R2 + R3) / (Rsh + Rg) 解得 R2 + R3 = 11.11 电路分析基础第一部分：1-7 13/13 R1 = Rsh (R2 + R3) = 100 当S与3相接时Ig = I2 R3 / (Rsh + Rg) 解得 R3 = 1.11 R2 = 11.11 1.11 = 10 2 + R2R3 1 R1 I1(I2 , I3) 3 S 电路分析基础第一部分：第一章 目录 第一章 集总电路电压电流约束关系 1 电路及电路模型 7 分压电路和分流电路 集总假设 2 电路变量 电流、 8 受控源 电压及功率 3 基尔霍夫定律 9 两类约束 电路KCL、 KVL
