第一章电路(5学时)

《第一章电路(5学时)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章电路(5学时)（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、电 路第四版邱关源 电路分析基础 李翰荪 电路基本理论 美 . 狄苏尔、葛守仁 电路原理 江泽佳主要参考书先导课程1、高中物理2、大学物理2、高等数学第一章 电路模型与电路定理1、 参考方向2、 几种元件的基本概念3、基尔霍夫定律1、参考方向2、电流源、电压源、受控源的特性重点难点1-1 电路和电路模型一、电路1 定义： 电流的通路2 电路的作用：1提供能量2传送及处理信号3测量4存储信息 供电电路电话电路音响放大电路万用表电路存储器电路二、电路分析的描述量电流 电量电压磁通能量功率三、 电路模型耗能元件贮能元件供能元件1 理想电路元件：定义：分类：具有某种确定的电或磁性质的假想元件，它们及其

2、组合，可以反映出实际电路元件的电磁性质和电路的电磁现象。数学模型 、集总元件综述：电路模型是实际电路的抽象、近似、精确。2 电路模型：定义：模型实例：电路模型 实际电路 理想电路元件构成的抽象电路四、集总电路 (集总参数电路 )1、集总元件 电磁效应局限内部2、集总电路 由集总元件构成的电路3、集总电路的特点和条件：波长 电路的尺寸；反之 ,为分布参数电路i入 =i出 u 确定 理想电路元件i入 =i出 u 确定在高频、超高频电子线路及电力传输线的分析中就不能采用集总模型如电阻元件为只消耗电能的元件，电容为只存储电场能量的元件，电感为只存储磁场能量的元件等。主要研究线性定常电路。4、分类：集总

3、电路非线性线性时变定常 (时不变 )1-2 电流和电压的参考方向一、 引入参考方向的原因：二、 电流的参考方向：具体难定有方向电流的实际方向难判断 !问题？时变us=u(t)1、 定义：假设电路图中的电流方向（参考方向可任选）习惯上将正电荷运动方向规定为电流方向2、标注方式：箭头（ ）三、 电压的参考方向：1、 定义：标志在电路图中的电压的方向，从高电压指向低电压（参考方向可任选）标注方式：极性；双下标 uab（ ab前后顺序说明参考电压 a点高于 b点，因此 a点标记 “+”b点标记 “” ）3、计算值的正负与参考方向结合起来考察才有意义四、 关联参考方向：当元件上的电压与电 流的参考方向相

4、同时称 U、 I相关联。五、 说明1、参考方向是解决电路问题的基础2、参考方向一旦选定不可随意变更1-3 电功率和能量一、电流定义 : 单位时间内通过导体横截面的电量符号 : i (或 I )单位 : 安培 A分类 : 交流电流与直流电流二、电压定义 :符号 : u (或 U)单位 : 伏特 V分类 : 交流电压与直流电压a、 b两点间电压由单位正电荷由 a点转移到 b点时所获得或失去的能量表示。2 说明 : 当选取电压电流关联参向时三、功率1定义 产生或者消耗能量的速率。单位 : W ( 瓦 )功率 p( t ) 0， 为吸收功率 (吸收能量 )功率 p( t ) 0， 为发出功率 (发出

5、能量 )功率 p( t ) 0， 为吸收功率 (吸收 能量 )定义 : 电压、电流取定关联参考方向，在任意时刻电路部分所吸收的能量为 :四、电能符号 W（ 瓦 ）单位 J(焦 )1-4 电路元件 1、电路元件是电路最基本的组成单元。2、电路元件按与外部连接的端子数目可 分为二端、三端、四端元件等。 3、电路元件还可分为无源元件和有源元件，线性元件和非线性元件，时不变 元件和时变元件1-5 电阻元件 一个二端元件，如果在任意时刻的电压和电流之间的关系总可以由 u - i平面上的一条过原点的曲线所决定，则此二端元件称为电阻元件。一、 线性 电阻元件1、定义 :单位： R 欧姆 ; G 西门子 S电

6、阻 R (或 电 导 G )元件符号：伏安特性 (VAR)： (关联参向 )非关联参向时：2伏安特性(2)双向元件说明：(1)精确的数学定义， u与 I成正比3功率非线性非时变电阻非线性时变电阻二、非线性电阻1-6 电容元件 一个二端元件，如果在任意时刻的电量和电压之间的关系总可以由 q - u平面上的一条过原点的直线所决定，则此二端元件称为线性电容元件。1、定义 :其中： C为电容，常数，单位为（ F）法拉元件符号：定义式： (关联参向 )一、 线性 非时变电容元件二伏安特性注意：非关联参向1、电流电压关系： (关联参向 )所以电容元件的伏安关系为因为 ， 而 ，2、 功率能量关系：功率：当

7、 时， ，电容放出能量 ，放电当 时， ，电容吸收能量 ，充电电容元件吸收的电能为当 时，1-7 电感元件 一个二端元件，如果在任意时刻的磁通和电流之间的关系总可以由 - i 平面上的一条过原点的直线所决定，则此二端元件称为线性电感元件。1、定义 :其中： L为电感，常数，单位为亨利 H。元件符号：定义式：一、 线性 非时变电感元件(关联参向 )二伏安特性1、电流电压关系：注意：非关联参向时(关联参向 )所以电 感 元件的伏安关系为因为 ， 而 ，2、 功率能量关系：功率：当 时， ，电 感 放出能量 当 时， ，电 感 吸收能量 电 感 元件吸收的电能为 ：1-8 电压源和电流源一 、电压源

8、2定义 :端电压为定值或为一定的时间函数，与流过的电流无关。1电路符号 : 电压源(一般 )直流电压源直流伏安特性曲线3特性(3) 是内阻等于 0 的理想情况(1)不管 i、 R变化，(2) u=us 给定(2) i =us / R4实际电压源如图、有内阻， u将随 i变化5、 注意：(1) 电压源本身不再计及内阻(2) us=0， 用短路代替二 、电流源2定义 :端电流为定值或为一定的时间函数，与流过的电压无关。1电路符号 : 电流源直流伏安特性曲线3特性(3) 是内阻等于无穷大的理想情况(1)不管 u、 R变化，(2) i=is 给定(2) u =Ris4实际电流源如图、有内阻， i 将随

9、 u变化 R b a i + u is 5、 注意：Is=0， 用开路代替R b a i + u Is 三、 说明：2、 为独立源1、 理想情况的理想元件1-9 受控电源 受控源为非独立源。它的电压 (电流 )受同一电路的其他支路的电压或电流控制，它是四端元件。当控制关系成正比时，为线性受控源。其源端符号为：1定义i1i2u1 u2b ce+ +_ _ u2i1u1=0 i1i2b cee三极管简化模型受控电流源受控电压源 根据受控源是电压源还是电流源，以及电源是受电压控制还是受电流控制 ,可以分为四种类型：1) 电压控制电压源 (VCVS)： 受控源为电压源，其电压受另一电压控制。i1=0u

10、1u1i2u22) 电流控制电压源 (CCVS)： 受控源为电流源，其电压受另一电流控制。i1u1=0ri1i2u22分类3) 电压控制电流源(VCCS)： 受控源为电流源，其电流受另一电压控制。4) 电流控制电流源 (CCCS)： 受控源为电流源，其电流受另一电流控制。i1=0u1gu1i2u2 u2i1u1=0i1i23讨论1、与独立源的区别 3、 控制量支路要明确标出 均 不能随意变移，且受控量的大小和方向均受其制约受控源能扮演独立源的角色受控源不直接起激励的作用2、与无源元件的区别 当： I2 = 2A有： U2 = 6V4U28V2316 U2I1I2 +_U1-10 基尔霍夫定律1

11、.支路 ： 把每一个二端元件称为一条支路。2.节（结）点 ： 三个或三个以上元件的联结点叫节（结）点。如图中的 ac、 cb 、 ab、 ad 、 及 db共 5条支路。如 图中共有 a、 b 两 个节点。abc dI2I3I1关于支路、节点的严格定义：abc dI2I3可将图中支路看作 ab、 acb 及 adb共 3条支路 。I12.一条支路中各部分都流过一个相同的电流，称为支路电流。 如图中的 I1、 I2及 I3共 3个电流。图中共有 a、 b两个节点 。abc dI2I3I11.为了需要，可以把元件的串联组合作为一条支路处理。4. 网孔： 是没有横跨支路的回路。（ 网孔是回路，回路未

12、必是网孔 ）如图电路 : adbca、 abca 和 abda 共三个回路。如图电路 : abda 和 abca 是网孔。 adbca就 不能认为是网孔。abc dI2I3I13. 回路： 是由一条或多条支路所组成的闭合电路。基尔霍夫 电流 定律： 在集总参数电路中，任何时 刻，对任一节点，所有支路的电流 代数和 恒为零。ac dI2I1I3bKCL定律出正入负如图对于节点 a ：- I1 - I2 + I3 = 0ac dI2I1I3b代数和的规定：1、各支路电流参向任意标定；3、电流本身的正负是规定参向后运算的结果切记： 不能把电流本身的正负号与式中因参向确定的正负号相混淆。2、据参向定代

13、数和 ， 流出为正、流入为负-I1 - I2 + I3 =0节点 a ：如 I1 =1A , I3 =5A 有 I2 =+4A 如 I1 =1A , I3 =-5A 有 I2 = -6A 则 -1 -I2+(-5) = 0KCL 也可表述为，在任一瞬时，流向某一节点的电流之和等于由该节点流出的电流之和。即对节点 a : I1 + I2 = I3ac dI2I1I3b广义节点的 KCL：如图： 3个电阻的节点 A、B和 C可看成为广义节点。对于节点 A、 B及 C， 可分别列出 KCL方程：IA IAB ICAIB IBC IABIC ICA IBCIA+IB+IC=0即 I=0AB CIAB

14、ICAIBCIAIBIC有： IA+IB+IC=0说明：KCL适用于包围几个节点的封闭面 -广义节点。KVL定律l基基尔霍夫 电压 定律： 在集总参数电路中，任何时刻，对任一回路，所有支路的电压代数和恒为零。如电路中 dabd回路： 假设沿逆时针绕行方向为正cadbc回路：若设顺时针绕行方向为正基尔霍 夫电压定律 (KVL)是用来确定回路中各段电压间关系的。它应用于回路。ac dU2U1U3bR1 R2R3Us1 Us2 +代数和的规定：1、各支路电 压 参向任意标定；3、电 压 本身的正负是规定参向后运算的结果千记： 不能把电 压 本身的正负号与式中因参向确定的正负号相混淆。2、据参向定代数和 ，如 U2 =1V , US2 =-3V 有 U3 = - 4V 1+U3-(-3) = 0ac dU2U1U