电路邱关源电子教学案第一章

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1、. . 第一章电路的基本定律与分析方法第1节 电路和电路模型一、 电路1、定义：由各种电气设备或元件按一定方式连接构成的电流的通路,具有电能的传输、转换和信号的传递、处理等功能。2、组成：电源、负载、中间环节例：手电筒 电路模型二、 电路模型定义：将实际电路中的元器件理想化,以理想电路元件R、L、C、电源模拟替代,由一些理想电路元件组成的电路就是实际电路的电路模型。简称电路。理想电路元件：有某种确定的电磁性能的理想元件第2节电流和电压的参考方向一、 电流的参考方向,I电流：带电粒子有规则的定向运动。电流的实际方向：规定正电荷的运动方向。在简单电路中,电流的实际方向不难判断；但是,复杂电路或电路

2、中的电流随时间变化时,其电流的实际方向往往很难事先判断。为了分析电路的方便,故引入了参考方向。电流的参考方向：人为的假定。为了分析电路方便 相同 电流的参考方向与实际方向的关系： 相反 选定了参考方向以后,电流有了正负之分,成为一个代数量。电流参考方向的两种表示方法：1箭头：箭头的指向为电流的参考方向。 2双下标：如 , 电流的参考方向由A指向B。 单位：、。二、电压的参考方向电压：两点之间的电位之差。电压的实际正方向：由高电位指向低电位,即电位真正降低的方向。电压的参考方向：人为的假定,假设的电位降低方向。 相同 电压的参考方向与实际方向的关系： 相反 电压参考方向的三种表示方法： 用箭头表

3、示 用双下标表示 用正负极性表示 电压的单位：、。三、关联参考方向 关联参考方向 非关联参考方向我们在分析电路时,一般采用关联参考方向。若选取关联参考方向,只需标出一种参考方向即可。 第3节电功率和能量一、 电功率1、定义：单位时间内电场力所做的功。2、大小： 单位：W3、电路吸收或发出功率的判断1u, i 取关联参考方向： 吸收正功率 表示元件吸收的功率 吸收负功率 2u, i 取非关联参考方向： 发出正功率 实际发出 表示元件发出的功率 发出负功率 实际吸收判断一个元件是吸收还是发出功率时,也可用以下的方法：1电压U和电流I的实际方向一致,元件实际吸收功率。2电压U和电流I的实际方向相反,

4、元件实际发出功率。例1：方框代表电源或负载,电流和电压的参考方向如图所示。通过测量可知：。（1） 标出各电流的实际方向和极性。2判断哪几个方框是电源,哪几个方框是负载。3检验其功率是否平衡？解：1如图所示。 21、4为电源,2、3为负载。3, 经检验,功率平衡。注：对一完整的电路,发出的功率消耗的功率二、能量单位：J 第4节 电阻元件 一、电阻元件1、电路符号: 2、 之间的约束关系：满足欧姆定律：即 、取关联参考方向 伏安特性R 称为电阻,单位：W 称为电导,单位： S 注：若、取非关联参考方向, 则有： 二、功率和能量1、功率 吸收功率注：上述结果说明电阻元件在任何时刻总是消耗功率的。2、

5、能量从 到电阻消耗的能量：三、 电阻的开路与短路1、短路 伏安特性2、开路 伏安特性三、 非线性电阻元件 伏安特性第6节电压源和电流源一、电压源1、定义：其端电压总能保持定值或一定的时间函数关系的元件。2、电路符号： 3、电压源的电压、电流关系1电源两端的电压由电源本身决定；与外电路无关,与流经它的电流小无关。2通过电压源的电流由外电路决定。 注意：电压源不能短路。4、电压源的功率 电压、电流的参考方向非关联时,电压源发出的功率为： 二、电流源1、定义：其输出电流总能保持定值或一定的时间函数关系的元件。2、电路符号： 3、电流源的电压、电流关系1电流源的输出电流由电源本身决定；与外电路无关,与

6、它两端电压无关。 2电流源的电压由外电路决定。 注意：电流源不能开路！4、电流源的功率 电压、电流的参考方向非关联时,电流源发出的功率为： 例：电路如图所示。求：1电流源的端电压u和电压源的电流i。2求两电源的功率。 第8节受控电源定义：其大小和方向不是给定的,而是受电路中某个电压或电流控制的元件。一、电路符号 受控电压源 受控电流源二、 分类 根据控制量是电压u 或电流i ,受控源可分四种类型： 1、电压控制的电压源VCVS 2、电流控制的电压源 3、电压控制的电流源 4、电流控制的电流源 三、受控源与独立源的比较1、独立源的大小和方向由电源本身决定,与电路中其它电压、电流无关,而受控源则由

7、控制量决定。2、分析含受控源的电路时,可以把受控源作为独立源处理,但必须注意受控源的大小是取决于控制量的。例1：已知,求电流i。 例2：已知,求 解：, 解：,第9节 基尔霍夫定律一、基本概念支路：电路中的每一分支通过同一电流的分支。支路电流：一条支路流过一个电流。结点：电路中两条以上支路的连接点。回路：由支路组成的闭合路径。 图1 图2该电路：6条支路, 4个节点, 7个回路。二、 基尔霍夫电流定律KCL1、在集总参数电路中,任意时刻,流出任一结点的支路电流等于流入该结点的支路电流。 即： 例：在图1中,则有 1由1得 2、在集总参数电路中,任意时刻,通过任一结点的电流的代数和等于零。 即：

8、 关键：+、-号的选取：若流出结点的电流前面取+号； 则流入结点的电流前面取-号。例： 对1 1若：。求 对2 2解：=2+-5-=-4A 对3 3 1+2+3得：3、推广的基尔霍夫定律：在任意时刻,通过一个闭合面的支路电流的代数和等于零。 即： 注意：1KCL是对支路电流间的约束,与支路上是什么元件无关。 2KCL方程是按电流参考方向列写,与电流实际方向无关；故列写方程时应先选参考方向。三、基尔霍夫电压定律KVL 1、在集总电路中,任何时刻,沿任一回路,所有支路电压的代数和等于零。 即： 关键：前+-的选取：若支路电压的参考方向与回路的绕行方向一致,前取+；若支路电压的参考方向与回路的绕行方向相反,前取-。例： 图3 图4 图5对该回路,则有： ,上式仍成立。列写KVL方程时,应先： 1标定各元件电压参考方向 2选定回路绕行方向,顺时针或逆时针.2、扩展的基尔霍夫电压定律 KVL既可用于任何闭合回路,也可用于其它任何不闭合路径广义回路。注意：1KVL是对回路电压间的约束,与回路各支路上接的是什么元件无关 2KVL方程是按电压参考方向列写,与电压实际方向无关。例1：图5任意元件构成的回路。已知,求和。 图5 图6解：由KVL知： 故：=-5-4-3=2V 应用扩展的KVL知： 故：例2：图6所示电路中,电阻。求。解：由KVL得：, 由K