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1、 电电 路路 Electric Circuit电路的频率响应1 课程性质及在本专业中所处的地位课程性质及在本专业中所处的地位电路：注重概念、原理的理解，培养学生分析电路：注重概念、原理的理解，培养学生分析和解决问题的能力。和解决问题的能力。课程定位课程定位：专业基础课，必修课：专业基础课，必修课研究对象研究对象：电路的基本规律，电路的基本分析方法：电路的基本规律，电路的基本分析方法要求要求：掌握电路的基本理论知识和基本分析方法，：掌握电路的基本理论知识和基本分析方法，及初步的实验技能及初步的实验技能 电路的频率响应2 学习内容学习内容 邱关源邱关源 电路（第电路（第5版）版） 第第1-7章：章
2、： 电路的时域分析方法。电路的时域分析方法。 (其中其中1-4章是基础，重点章是基础，重点) 第第8-13章：章： 电路的频域分析方法。电路的频域分析方法。 第第14章：章： 电路的复频域分析方法。电路的复频域分析方法。 第第15-18章：其他。章：其他。电路的频率响应3 3 教学方法：教学方法： 教：课堂讲授，实验、习题课及答疑。教：课堂讲授，实验、习题课及答疑。 学：学：课堂听讲，预习、复习及作业练习。课堂听讲，预习、复习及作业练习。4 4 学习要求：学习要求： 认真听讲，独立思考，按时完成作业，认真听讲，独立思考，按时完成作业，保证出勤率。实验环节培养动手能力。保证出勤率。实验环节培养动
3、手能力。5 5 考核方法：考核方法：闭卷考试闭卷考试 卷面成绩卷面成绩 ，实验成绩，平时成绩，实验成绩，平时成绩 电路的频率响应电路理论发展简史静电、静磁现象 库仑、伏特、安培、欧姆电磁感应 奥斯特、法拉第、亨利、楞次电报：莫尔斯、汤姆逊-电缆传输理论 基尔霍夫-架空传输线方程电磁波：麦克斯韦、赫兹.电路的频率响应1. 电压、电流的参考方向电压、电流的参考方向,关联参考方向关联参考方向3. 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 重点重点：第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律(circuit model ) (circuit law) 2. 电阻元件和电源元件的特性电阻元件和电源元件的特性电路
4、的频率响应1.1 电路和电路模型（电路和电路模型（model)一一 实际电路实际电路：电工设备构成的整体，它为电流：电工设备构成的整体，它为电流的流通提供路径。的流通提供路径。 实际电路主要由各种电路器件构成的。实际电路主要由各种电路器件构成的。电源电源(source)：电能或电信号的发生器：电能或电信号的发生器负载负载(load)：用电设备：用电设备传输控制器件：电源和负载的联接部分。传输控制器件：电源和负载的联接部分。 （如导线（如导线(line)、开关（、开关（switch)等）等）电路的频率响应 实际电路的功能实际电路的功能(1) 进行能量的传送和转换进行能量的传送和转换(2) 进行信
5、号的传递和处理进行信号的传递和处理导线导线电电池池开关开关电源电源电压电压电流电流激励激励响应响应输入输入输出输出电路的频率响应二、电路模型二、电路模型 (circuit model)1. 理理想想电电路路元元件件：组组成成电电路路模模型型的的最最小小单单元元，具具有有某某种确定电磁性质和精确的数学定义的基本结构种确定电磁性质和精确的数学定义的基本结构几种基本的电路元件：几种基本的电路元件：电阻元件电阻元件：表示消耗电能的元件：表示消耗电能的元件 电感元件电感元件：表示各种电感线圈产生磁场，储存磁：表示各种电感线圈产生磁场，储存磁 场能的作用场能的作用电容元件电容元件：表示各种电容器产生电场，
6、储存电场：表示各种电容器产生电场，储存电场 能的作用能的作用电源元件电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能：表示各种将其它形式的能量转变成电能 的元件的元件电路的频率响应2. 电路模型：电路模型：由理想电路元件或它们的组合模拟由理想电路元件或它们的组合模拟实际电路器件，与实际电路具有基本相同的电磁实际电路器件，与实际电路具有基本相同的电磁性质，称其为电路模型。性质，称其为电路模型。* 电路模型是由理想电路元件构成，电路模型是由理想电路元件构成，用理想导线连接用理想导线连接导线导线电电池池开关开关灯泡灯泡例例 .*在不同条件下，同一实际器件可能采用不同在不同条件下，同一实际器件可能采用不同
7、 的模型。的模型。RSRSuS电路的频率响应1.2 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向 (reference direction)一、电路理论中的主要物理量一、电路理论中的主要物理量电流、电压、电功率电流、电压、电功率、电能量、电荷、磁通等电能量、电荷、磁通等1. 电流电流 (current)：带电质点的运动形成电流。带电质点的运动形成电流。电流的大小用电流的大小用电流强度电流强度表示：表示：单位时间内通过导体横截面的电荷量。单位时间内通过导体横截面的电荷量。单位：单位：A (安安) (Ampere，安培，安培)电路的频率响应当数值过大或过小时，常用十进制的倍数表示。当数值过大或过小时，
8、常用十进制的倍数表示。国际单位制中，一些常用的十进制倍数的表示法：国际单位制中，一些常用的十进制倍数的表示法：符号符号 M k c m n p中文中文 兆兆 千千 厘厘 毫毫 微微 纳纳 皮皮数量数量 106 103 102 103 106 109 1012 电路的频率响应2. 电位电位：电路中为分析的方便，常在电路中选电路中为分析的方便，常在电路中选某一点为参考点，某一点为参考点，单位正电荷单位正电荷q 从电路中一点移从电路中一点移至参考点时电场力做功的大小至参考点时电场力做功的大小称为该点的电位。称为该点的电位。 参参考考点点的的电电位位一一般般选选为为零零，所所以以参参考考点点也也称称为
9、零电位点。为零电位点。单位单位V(伏伏)。abcd设设c点为电位参考点，则点为电位参考点，则 c=0电路的频率响应3. 电电压压u (voltage)：单单位位正正电电荷荷q 从从电电路路中中一一点移至另一点时电场力做功点移至另一点时电场力做功（w）的大小的大小单位：单位：V (伏伏) (Volt，伏特，伏特)电路的频率响应*两点间电压与电位的关系：两点间电压与电位的关系：abcd设设c点为电位参考点，点为电位参考点， c=0uac = a ， udc = duad= uac udc= a d电路中任意两点间的电压等于该两点间的电路中任意两点间的电压等于该两点间的电位之差。电位之差。电路的频率
10、响应例例 . abc1.5 V1.5 V已知已知 uab=1.5 V，ubc=1.5 V，求，求uac?(1) 以以a点为参考点点为参考点， a=0uab= a b b = a uab= 1.5 Vubc= b c c = b ubc= 1.51.5= 3 Vuac= a c = 0 (3)=3 V(2) 以以b点为参考点点为参考点， b=0uab= a b a = a +uab= 1.5 Vubc= b c c = b ubc= 1.5 Vuac= a c = 1.5 (1.5) = 3 V 结结论论：电电路路中中电电位位参参考考点点可可任任意意选选择择；当当选选择择不不同同的的电电位位参参
11、考考时时，电电路路中中各各点点电电位位均均不不同同，但但任任意意两两点间电压保持不变。点间电压保持不变。电路的频率响应二二 、 电电 流流 、 电电 压压 的的 参参 考考 方方 向向 (reference direction)电流为电流为1mA+10V10k 对吗？对吗？电路的频率响应为什么要引入参考方向为什么要引入参考方向 ？(b) 实实际际电电路路中中有有些些电电流流、电电压压是是时时变变的的，无无法法标标出出实实际际方方向向。标标出出参参考考方方向向，再再加加上上与与之之配配合合的的表表达达式式，才才能能表表示示出出电电流流的的大大小和实际方向。小和实际方向。(a) 有有些些复复杂杂电
12、电路路的的某某些些支支路路事事先先无无法法确确定定实实际际方方向向。为为分分析析方方便便，只只能能先先任任意意标标一一方方向向（参参考考方方向向），根根据据计计算算结结果果，才才能能确确定电流的实际方向。定电流的实际方向。电路的频率响应元件元件(导线导线)中电流流动的实际方向有两种可能中电流流动的实际方向有两种可能: 实际方向实际方向实际方向实际方向参考方向参考方向：任意选定一个方向即为电流的参考方向。：任意选定一个方向即为电流的参考方向。i 参考方向参考方向大小大小方向方向电流电流(代数量代数量)AB1.1.电流的参考方向电流的参考方向 电流的实际方向电流的实际方向规定规定为为正电荷的运动方
13、向正电荷的运动方向电路的频率响应电流参考方向的两种表示：电流参考方向的两种表示： 用箭头表示：箭头的指向为用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。电流的参考方向。 用双下标表示：如用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由电流的参考方向由A指向指向B。i 参考方向参考方向i 参考方向参考方向i 0i 0实际方向实际方向实际方向实际方向电流的参考方向与实际方向的关系电流的参考方向与实际方向的关系：电路的频率响应2. 2. 电压电压( (降降) )的参考方向的参考方向 规定规定实际电压方向：电位真正降低的方向实际电压方向：电位真正降低的方向+u 0参考方向参考方向u+实际方向实际方向+实际方向
14、实际方向参考方向参考方向u+u电路的频率响应电压参考方向的三种表示方式：电压参考方向的三种表示方式：(1) 用箭头表示：箭头指向为电压（降）的参考方向用箭头表示：箭头指向为电压（降）的参考方向(2) 用正负极性表示：由正极指向负极的方向为电压用正负极性表示：由正极指向负极的方向为电压 (降低降低)的参考方向的参考方向(3) 用双下标表示：如用双下标表示：如 uAB , 由由A指向指向B的方向为电压的方向为电压 (降降)的参考方向的参考方向uu+ABuAB电路的频率响应3 关联参考方向关联参考方向 元件的电流的参考方向是从标以电压正极元件的电流的参考方向是从标以电压正极性的一端指向负极性一端，即
15、性的一端指向负极性一端，即u，i参考方向一参考方向一致，则把致，则把u， i 的这种的这种参考方向称之为参考方向称之为关联参关联参考方向考方向。反之，称为。反之，称为非关联参考方向非关联参考方向。+iu+iu电路的频率响应uBAi电压电流参考方向如图中所电压电流参考方向如图中所标，问：对标，问：对A、B两部分电路两部分电路电压电流参考方向是否关联电压电流参考方向是否关联电路的频率响应小结：小结：(1) 电压和电流的参考方向是任意假定的。分析电电压和电流的参考方向是任意假定的。分析电路前必须标明。路前必须标明。(2) 参考方向一经假定，必须在图中相应位置标注参考方向一经假定，必须在图中相应位置标
16、注 (包括方向和包括方向和符号），在计算过程中不得任意改符号），在计算过程中不得任意改变。参考方向不同时，其表达式符号也不同，变。参考方向不同时，其表达式符号也不同，但实际方向不变。如：但实际方向不变。如：u = Riu = Ri+iuR+iuR电路的频率响应(3) 参考方向也称为假定方向、正方向，以后讨论参考方向也称为假定方向、正方向，以后讨论均在参考方向下进行，不考虑实际方向均在参考方向下进行，不考虑实际方向。电路的频率响应1.3 电功率和能量电功率和能量一、一、 电功率：单位时间内电场力所做的功。电功率：单位时间内电场力所做的功。功率的单位：功率的单位：W (瓦瓦) (Watt，瓦特，瓦
17、特)电路的频率响应二、电路吸收或发出功率的判断二、电路吸收或发出功率的判断1. u, i 为为关联参考方向关联参考方向p = ui 表示元件吸收的功率表示元件吸收的功率 P0 吸收正功率吸收正功率 (实际吸收实际吸收)P0 发出正功率发出正功率 (实际发出实际发出)P0，i0，i0，元件实际发出还是吸收功率？元件实际发出还是吸收功率？电路的频率响应习题习题1-2图（图（a）图（）图（b）中）中（1）NA与与NB，u和和i参考方向是否关联？参考方向是否关联？（2） ui对对NA与与NB表示什么功率？表示什么功率？NANBiu+-NANBiu+-图（图（a）图（图（b）电路的频率响应习题习题1-3
18、AB3A1A+-C-+2A60V60VD20V+-40V（1）计算每一部件发出或吸收的）计算每一部件发出或吸收的 功率。功率。（2）验证功率是否守恒？）验证功率是否守恒？电路的频率响应（1）电压源或电流源）电压源或电流源u与与i可取非关联方向，可取非关联方向，也可取关联方向。也可取关联方向。（2）电阻元件）电阻元件u与与i取关联方向。取关联方向。电路的频率响应回顾：2. 电压、电流的参考方向电压、电流的参考方向3.关联参考方向关联参考方向1.电路理论中的主要物理量：电流、电路理论中的主要物理量：电流、电压、电功率电压、电功率4.元件的功率元件的功率电路的频率响应1.5 电阻元件电阻元件 (re
19、sistor) 线性电阻元件：线性电阻元件：在电压和电流取在电压和电流取关联参考方向关联参考方向时，时，在在任何时刻，其端电压与其电流成正比，服从欧任何时刻，其端电压与其电流成正比，服从欧姆定律。姆定律。1. 符号符号R(1) 电压与电流的参考方向为关联参考方向电压与电流的参考方向为关联参考方向Riu+2. 欧姆定律欧姆定律 (Ohms Law)u R iR 称为电阻，称为电阻，电阻的单位：电阻的单位： (欧欧) (Ohm，欧姆，欧姆)电路的频率响应 伏安伏安特性曲线特性曲线: u R i R tg 线性电阻线性电阻R是一个与电压和电流无关的常数。是一个与电压和电流无关的常数。令令 G 1/R
20、R 称为电阻称为电阻G称为电导称为电导则则 欧姆定律表示为欧姆定律表示为 i G u .电阻的单位：电阻的单位： (欧欧) (Ohm，欧姆，欧姆)电导的单位：电导的单位： S (西西) (Siemens，西门子，西门子)uiO电阻元件的伏安特性为电阻元件的伏安特性为一条过原点的直线一条过原点的直线电路的频率响应(2) 电阻的电压和电流的参考方向相反电阻的电压和电流的参考方向相反Riu+则欧姆定律写为则欧姆定律写为u Ri 或或 i Gu 公式必须和参考方向配套使用！公式必须和参考方向配套使用！电路的频率响应Riu+3. 开路与短路开路与短路对于一线性电阻元件对于一线性电阻元件R，短路：短路：
21、u=0，当，当 i为有限值时。为有限值时。 R=0开路：开路：i0， u为任意有限值时。为任意有限值时。R* 理想导线的电阻值为零。理想导线的电阻值为零。 短路线短路线电路的频率响应 4. 电阻的功率和能量电阻的功率和能量Riu+Riu+p吸吸 -p发发 ui (Ri)i i2 R 或或 u(u/ R) u2/ Rp吸吸 ui i2R u2 / R01）功率：）功率：任何时刻任何时刻，电阻元件只能消耗电能电阻元件只能消耗电能，不可能发出不可能发出电能。电阻电能。电阻“耗能元件耗能元件”或或“无源元件无源元件”。电路的频率响应2）能量：）能量：可用功率表示。从可用功率表示。从 t0 到到 t 吸
22、收的能量：吸收的能量： 单位单位 在国际单位制中，电流（在国际单位制中，电流（A），电压（），电压（V），），电能量（电能量（J）焦耳，功率（焦耳，功率（W）瓦特。瓦特。电路的频率响应+iu线性电阻的电压电流关系（线性电阻的电压电流关系（VCR)+Riuu = Riu = RiVoltage Current RelationuiO电路的频率响应电路的频率响应 1.6 电压源和电流源电压源和电流源 (source)一、一、理想电压源理想电压源：电源两端电压为：电源两端电压为uS，其值与流过，其值与流过它的电流它的电流 i 无关。无关。1. 特点特点：(a) 电源两端电压由电源本身决定，与外电路无
23、关；电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；(b) 通过电压源的电流是任意的，由外电路决定。通过电压源的电流是任意的，由外电路决定。直流：直流：uS为常数，为常数， uS交流：交流： uS是确定的时间函数，如是确定的时间函数，如 uS=umsin t电路符号电路符号uS+_电路的频率响应2. 伏安特性伏安特性(1) 若若uS = uS ，即即直直流流电电源源，则则其其伏伏安安特特性性为为平平行行于于电流轴的直线，反映电压与电流轴的直线，反映电压与 电源中的电流无关。电源中的电流无关。 (2) 若若uS为为变变化化的的电电源源，则则某某一一时时刻刻的的伏伏安安关关系系也也是是 唯一确定的唯一确
24、定的。 电电压压为为零零的的电电压压源源，伏伏安安曲曲线线与与 i 轴轴重重合合,相相当当于于短路元件短路元件。uS+_iu+_uSuiO电路的频率响应3. 理想电压源的开路与短路理想电压源的开路与短路uS+_iu+_(1) 开路：不外接电路时，开路：不外接电路时，i=0，u=uS(2) 短短路路：理理想想电电压压源源uS0，把把 uS0的的电电压压源源短短路路没没有有意意义义。因因此理想电压源不允许短路。此理想电压源不允许短路。* 实实际际电电压压源源也也不不允允许许短短路路。因因其其内内阻阻小小，若若短短路路，电电流流很很大大，可可能烧毁电源。能烧毁电源。uS+_iu+_rusuiOu=u
25、Sri实际电压源实际电压源电路的频率响应4. 功率：功率：或或当当 i, uS关联关联 时时p吸吸=uSi 而而 p发发= uSi 当当i , us非关联时非关联时 p发发 uS i uS+_iu+_uS+_iu+_电源发出的功率电源发出的功率 等于外电路吸收的功率等于外电路吸收的功率功率守恒功率守恒！电路的频率响应二、二、理想电流源理想电流源：电源输出电流为：电源输出电流为iS，其值与，其值与此电源的端电压此电源的端电压 u 无关。无关。1. 特点：特点：(a) 电源电流由电源本身决定，与外电路无关；电源电流由电源本身决定，与外电路无关；(b) 电流源两端电压电流源两端电压是任意的，由外电路
26、决定。是任意的，由外电路决定。直流：直流：iS为常数为常数交流：交流： iS是确定的时间函数，如是确定的时间函数，如 iS=Imsin t电路符号电路符号iS+_u电路的频率响应2. 伏安特性伏安特性IS(1) 若若iS= IS ，即即直直流流电电源源，则则其其伏伏安安特特性性为为平平行行于于电压轴的直线，反映电流与电压轴的直线，反映电流与 端电压无关。端电压无关。 (2) 若若iS为为变变化化的的电电源源，则则某某一一时时刻刻的的伏伏安安关关系系也也是是 唯一确定的唯一确定的。 电电流流为为零零的的电电流流源源，伏伏安安曲曲线线与与 u 轴轴重重合合,相相当当于于开路元件开路元件。uiOiS
27、iu+_电路的频率响应3. 理想电流源的短路与开路理想电流源的短路与开路(2) 开开路路：iS0 ，若若强强迫迫断断开开电电流流源源回回路路，电电路路模模型型为为病病态态，理理想想电电流流源源不不允允许许开开路。路。(1) 短路：短路：i= iS ，u=0 ，电流源被短路。，电流源被短路。iSiu+_电路的频率响应4. 功率功率iSiu+_iSiu+_p发发=uisp吸吸=uis 非关联参考方向非关联参考方向关联参考方向关联参考方向电路的频率响应例：计算图示电路中独立电源的电功率例：计算图示电路中独立电源的电功率uS=4VIS=2AISu+_uS+_电路的频率响应12VU+2I-+-12VU+
28、2I-+-12VU+2I-+-12VU+2I-+-例：例：I=2A（1）支路电压；（）支路电压；（2）电源、电阻及支路功率）电源、电阻及支路功率讨论功率平衡关系。讨论功率平衡关系。（a） （b） （c） （d）电路的频率响应解答解答(1) (2) 电路的频率响应电路的频率响应习题习题1-8求图求图 (a)和图和图 (d)的的U ，分别讨论其功率平衡，分别讨论其功率平衡22A6A+U-45A3A+U-图图 (a)图图 (d)II解：求出解：求出U和和I 。电路的频率响应解解（a）解解（d）电路的频率响应三、实际电源三、实际电源干电池钮扣电池1. 1. 干电池和钮扣电池（化学电源）干电池和钮扣电池
29、（化学电源） 干电池电动势干电池电动势1.5V，仅取决于（糊状）化学材料，其大，仅取决于（糊状）化学材料，其大小决定储存的能量，化学反应不可逆。小决定储存的能量，化学反应不可逆。钮扣电池电动势钮扣电池电动势1.35V V，用固体化学材料，化学反应不可逆。，用固体化学材料，化学反应不可逆。选讲，了解选讲，了解电路的频率响应 氢氧燃料电池示意图氢氧燃料电池示意图2. 2. 燃料电池（化学电源）燃料电池（化学电源） 电池电动势电池电动势1.23V。以氢、氧作为燃料。约。以氢、氧作为燃料。约40-45%的化学能的化学能转变为电能。实验阶段加燃料可继续工作。转变为电能。实验阶段加燃料可继续工作。 电路的
30、频率响应3. 3. 太阳能电池（光能电源）太阳能电池（光能电源） 一块太阳能电池电动势一块太阳能电池电动势0.6V。太阳光照射到。太阳光照射到P-N结上，结上，形成一个从形成一个从N区流向区流向P区的电流。约区的电流。约 11%的光能转变为电的光能转变为电能，故常用太阳能电池板。能，故常用太阳能电池板。 一个一个50cm2太阳能电池的电动势太阳能电池的电动势0.6V,电流电流0.1A 太阳能电池示意图太阳能电池示意图太阳能电池板太阳能电池板电路的频率响应蓄电池示意图蓄电池示意图4. 4. 蓄电池（化学电源）蓄电池（化学电源） 电池电动势电池电动势2V。使用时，电池放电，当电解液浓度小。使用时，
31、电池放电，当电解液浓度小于一定值时，电动势低于于一定值时，电动势低于2V，常要充电，化学反应可逆。，常要充电，化学反应可逆。电路的频率响应直流稳压源直流稳压源电路的频率响应发电机组发电机组电路的频率响应草原上的风力发电草原上的风力发电工作原理工作原理风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能。发电机在风轮轴的带动下旋转发电。轮轴的机械能。发电机在风轮轴的带动下旋转发电。 电路的频率响应1.7 受控电源受控电源 (非独立源非独立源)(controlled source or dependent source)1. 定定义义：电电压压源源电
32、电压压或或电电流流源源电电流流不不是是给给定定的的时时间间函函数数，而而是是受受电电路路中中某某个个支支路路的电压的电压(或电流或电流)的控制。的控制。电路符号电路符号+受控电压源受控电压源受控电流源受控电流源电路的频率响应例例:ic= ib用以前讲过的元件无法表示此用以前讲过的元件无法表示此电流关系电流关系,为此引入新的电路模为此引入新的电路模型型电流控制的电流源电流控制的电流源.一个三极管可以用一个三极管可以用CCCS模型来表示模型来表示CCCS可以用一个三极管来实现可以用一个三极管来实现.ib ib控制部分控制部分受控部分受控部分RcibRbic受控源是一个四端元件受控源是一个四端元件:
33、输入端口是控制支路，输入端口是控制支路，输出端口是受控支路输出端口是受控支路.电路的频率响应(a) 电流控制的电流源电流控制的电流源 ( Current Controlled Current Source ) : : 电流放大倍数电流放大倍数r : 转移电阻转移电阻 u1=0i2= i1 u1=0u2=ri1CCCSi2=b b i1+_u2i2+_u1i12. 分分类类：根根据据控控制制量量和和被被控控制制量量是是电电压压u u或或电电流流i i ，受受控控源源可可分分为为四四种种基基本本类类型型：当当被被控控制制量量是是电电压压时时，用用受受控控电电压压源表示；当被控制量是电流时，用受控电
34、流源表示。源表示；当被控制量是电流时，用受控电流源表示。+_u1i1u2=ri1+_u2i2CCVS+_(b) 电流控制的电压源电流控制的电压源 ( Current Controlled Voltage Source )例例: :直流发电机直流发电机例例: :晶体三极管晶体三极管电路的频率响应g: 转移电导转移电导 :电压放大倍数电压放大倍数 i1=0i2=gu1 i1=0u2= u1VCCSi2=gu1+_u2i2+_u1i1(c) 电压控制的电流源电压控制的电流源 ( Voltage Controlled Current Source )+_u1i1u2= u1+_u2i2VCVS+_(d
35、) 电压控制的电压源电压控制的电压源 ( Voltage Controlled Voltage Source )例例: :电子三极管电子三极管例例: :场效应管场效应管电路的频率响应3. 受控源与独立源的受控源与独立源的比较比较(1) 独独立立源源电电压压(或或电电流流)由由电电源源本本身身决决定定，与与电电路路中中其其它它电电压压、电电流流无无关关，而而受受控控源源电电压压(或或电流电流)直接由控制量决定直接由控制量决定。(2) 独独立立源源作作为为电电路路中中“激激励励”，在在电电路路中中产产生生电电压压、电电流流，而而受受控控源源只只是是反反映映输输出出端端与与输输入入端端的的关关系系，
36、在在电电路路中中不不能能作作为为“激激励励”。不能独立不能独立向外电路提供能量。向外电路提供能量。电路的频率响应例例1.1 已知已知VCVS的电压的电压u2=0.5u1,电流电流源源is=2A。求电流。求电流i.- -u u1 1u u2 2电路的频率响应集总电路的基本定律集总电路的基本定律1.8 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 ( Kirchhoffs Laws )电路的频率响应1.1.几个名词几个名词电路中通过同一电流的分支电路中通过同一电流的分支。元件的连接点称为结点元件的连接点称为结点。b=3an=4b+_R1uS1+_uS2R2R3支路支路电路中每一个两端元件就叫电路中每一个两端元件就叫一
37、条支路一条支路。i3i2i1结点结点b=5或三条以上支路的连接点称或三条以上支路的连接点称为结点为结点。n=2注意注意 两种定两种定义分别用在不同义分别用在不同的场合的场合。电路的频率响应由支路组成的闭合路径由支路组成的闭合路径。两结点间的一条通路。由支路两结点间的一条通路。由支路构成构成对对平面电路平面电路，其内部不含任其内部不含任何支路的回路称网孔何支路的回路称网孔。l=3123路径路径回路回路网孔网孔网孔是回路，但回路不一定是网孔。网孔是回路，但回路不一定是网孔。+_R1uS1+_uS2R2R3注意注意电路的频率响应以各个支路的电流和电压为变量，这些变量以各个支路的电流和电压为变量，这些
38、变量受到两类约束受到两类约束 元件特性元件特性(元件的元件的VCR关系关系) 几何约束几何约束(拓扑约束拓扑约束)+_R1uS1+_uS2R2R3i3i2i1电路的频率响应KCL：基尔霍夫电流定律：基尔霍夫电流定律： Kirchhoffs Current LawKVL：基尔霍夫电压定律：基尔霍夫电压定律： Kirchhoffs Voltage Law它反映了电路中所有支路电压和电流的约束关系，它反映了电路中所有支路电压和电流的约束关系， 是分析集总参数电路的基本定律。是分析集总参数电路的基本定律。基尔霍夫定律基尔霍夫定律与与元件特性元件特性构成了电路分析的基础构成了电路分析的基础。2.2.基尔
39、霍夫定律基尔霍夫定律电路的频率响应A,A,基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 (KCL)令流出为令流出为“+”，有：，有：例例 在在集集总总参参数数电电路路中中，任任意意时时刻刻，对对任任意意结结点点流流出（或流入）该结点电流的代数和等于零出（或流入）该结点电流的代数和等于零。流进流进的电的电流等流等于流于流出的出的电流电流或或电路的频率响应例例三式相加得：三式相加得：KCL可推广应用于电路中包围多个结点可推广应用于电路中包围多个结点的任一闭合面。的任一闭合面。1 3 2表明表明电路的频率响应KCL是电荷守恒的体现，也称为电流连续性是电荷守恒的体现，也称为电流连续性原理；原理；KCL是对结点处支
40、路电流和的约束，与支路是对结点处支路电流和的约束，与支路上接的是什么元件无关，与电路是线性还是上接的是什么元件无关，与电路是线性还是非线性无关；非线性无关；KCL方程是按电流参考方向列写的，与电方程是按电流参考方向列写的，与电流实际方向无关流实际方向无关。明确明确电路的频率响应B,B,基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 (KVL)u3u1u2u4标标定定各各元元件件电电压压参参考方向考方向 选选定定回回路路绕绕行行方方向向，顺时针或逆时针顺时针或逆时针. .在在集总参数电路中，任一时刻，沿任一回路，集总参数电路中，任一时刻，沿任一回路，所有支路电压的代数和恒等于零。所有支路电压的代数和恒等于零。
41、I1+uS1R1I4_+uS4R4I3R3R2I2_电路的频率响应u1uS1+u2+u3+u4+uS4= 0 闭合回路电压降代数和为零闭合回路电压降代数和为零u2+u3+u4+uS4=u1+uS1回路中电压降之和等于电位升之和回路中电压降之和等于电位升之和或或：R1I1+R2I2+R3I3+R4I4=uS1uS4回路中负载上的电压降之和等于电源电位升之和回路中负载上的电压降之和等于电源电位升之和u3u1u2u4I1+uS1R1I4_+uS4R4I3R3R2I2_电路的频率响应KVL的实质反映了电压与路径无关的实质反映了电压与路径无关; ;KVL是对回路中的支路电压的约束，与回路各是对回路中的支
42、路电压的约束，与回路各支路上接的是什么元件无关，与电路是线性还支路上接的是什么元件无关，与电路是线性还是非线性无关；是非线性无关；KVL方程是按电压参考方向列写，与电压实际方程是按电压参考方向列写，与电压实际方向无关。方向无关。明确明确电路的频率响应C, KCL、KVL小结小结：KCL是是对对结结点点上上各各支支路路电电流流的的线线性性约约束束，KVL是对是对回回路路中各支路中各支路电压的线性约束。电压的线性约束。KCL、KVL与组成支路的元件性质及参数无关。与组成支路的元件性质及参数无关。KCL表表明明在在每每一一结结点点上上电电荷荷是是守守恒恒的的；KVL是是能量守恒能量守恒的具体体现。的
43、具体体现。 KCL、KVL只适用于集总参数的电路。只适用于集总参数的电路。公设公设电路的频率响应AB+_1111113+_22.i4i3 A = B?i3 =i4? A = B?AB+_1111113+_21.i2i1i1 =i2?i1 =i2 A = B A = Bi3 = =0.8A 0.8A i4 = =1A 1A i i5 5 = =0.6A0.6A 思考：思考：i3 =i4i i5 5电路的频率响应例例1.2 已知已知u1=u3=1V，u2=4V，u4=u5=2V， 求求u6 ，ux。+ux+u5+u6+u1+u4+u2+u3电路的频率响应例例1.3 R1=1，R2=2，R3=3，u
44、S1=3V，uS2=1V 。 求电阻求电阻R1两端的电压两端的电压u1。+uS2+u1+uS1R1R2R3+u2+u3I1I3I2电路的频率响应 例例1.4 已知已知R1=0.5k，R2=1k，R3=2k，uS=10V，CCCS的电流的电流iC=50i1。求电阻求电阻R3两端的电压两端的电压u3。/受控源的功率受控源的功率+u2+uSR1R2R3i1iCi2+u3end电路的频率响应例例1.2 已知已知u1=u3=1V，u2=4V，u4=u5=2V， 求求ux。+ux+u5+u6+u1+u4+u2+u3解：解：对对回路有：回路有：对对回路有：回路有：III电路的频率响应例例1.3 R1=1，R
45、2=2，R3=3，uS1=3V，uS2=1V 。 求电阻求电阻R1两端的电压两端的电压u1。+uS2+u1+uS1R1R2R3+u2+u3I1I3I2解：解：对对结点有：结点有：对对回路有：回路有：对对回路有：回路有：电路的频率响应 例例1.4 已知已知R1=0.5k，R2=1k，R3=2k，uS=10V，CCCS的电流的电流iC=50i1。求电阻求电阻R3两端的电压两端的电压u3。解：解：+u2+uSR1R2R3i1iCi2+u3电路的频率响应第一章第一章 重点回顾重点回顾1. 电压、电流的参考方向电压、电流的参考方向2. 元件特性元件特性: 电阻，电压源，电流源电阻，电压源，电流源3.基尔
46、霍夫定律基尔霍夫定律电路的频率响应电阻元件电阻元件实际元件实际元件电阻器电阻器 白炽灯白炽灯理想元件理想元件R()定义定义R= u/iVCRu= Ri储能储能消耗能量消耗能量Riu+u R i电路的频率响应电源元件电源元件独立源：独立源：理想电压源理想电压源理想电流源理想电流源+_iuSiS+_u受控源：受控源：CCCSi2=b b i1+_u2i2+_u1i1+_u1i1u2=ri1+_u2i2CCVS+_VCCSi2=gu1+_u2i2+_u1i1+_u1i1u2= i1+_u2i2VCVS+_电路的频率响应基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 (KCL)：在任何：在任何集总参数集总参数电路中
47、，在任一时刻，流出电路中，在任一时刻，流出(流入流入)任一任一结点的各支路电流的结点的各支路电流的代数和代数和为零。为零。 即即基基尔尔霍霍夫夫电电压压定定律律 (KVL)：在在任任何何集集总总参参数数电电路路中中，在在任任一一时时刻刻，沿沿任任一一闭闭合合路路径径( 按按固固定定绕绕向向 )， 各各支支路路电电压压的的代代数数和和为零为零。 即即基尔霍夫定律基尔霍夫定律电路的频率响应基尔霍夫定律基尔霍夫定律与与元件特性元件特性构成了电路分析构成了电路分析的基础的基础。是。是电路分析的两大类约束。电路分析的两大类约束。约束约束: :元件的元件的VCR关系关系约束约束 基尔霍夫定律基尔霍夫定律(
48、 (拓扑约束拓扑约束) )电路的频率响应练习1电路的频率响应 1求电流求电流 i解解 2解解求电压求电压 u电路的频率响应+-4V5Vi =?3+-4V5V1A+-u =?3 3求电流求电流 i 4求电压求电压 u解解解解要求要求 能熟练求解含源能熟练求解含源支路的电压和电流。支路的电压和电流。电路的频率响应解解I1-10V10V+-1AI =?10 5求电流求电流 I 6求电压求电压 u解解4V+-10Au =?2+-3AI电路的频率响应z第一章End三次课： 1-4; 5-7; 8,例题作业：5a；7a； 8a；9a；10a； 16a ； 18a； 19；20电路的频率响应3I210V+-u=?I =055-+2I2 I25+-6，7求求 电压电压 u+- -I1u=?R2 I1R1uS电路的频率响应end电路的频率响应解解3I210V+-u=?I =055-+2I2 I25+- 6求求 电压电压 u电路的频率响应解解 选择参数可以得选择参数可以得到电压和功率放大。到电压和功率放大。+- -I1u=?R2 I1R1uS 7求输出电压求输出电压 u电路的频率响应
