电路分析第1章

《电路分析第1章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路分析第1章（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、课程简介课程简介1.1.课程内容课程内容 电路的基本概念：电压、电流、电功率电路的基本概念：电压、电流、电功率 基本原理：基尔霍夫定律、叠加定理基本原理：基尔霍夫定律、叠加定理 分析方法：支路电流法、结点电压法分析方法：支路电流法、结点电压法 分析求解各种电路：直流电路、一阶电路分析求解各种电路：直流电路、一阶电路 2.2.重要性重要性 电类专业基础课。考研课程。电类专业基础课。考研课程。课程名称：电路，电路分析，电路原理，课程名称：电路，电路分析，电路原理， 工程电路理论工程电路理论 已知电路图求电压、电流、功率等物理量已知电路图求电压、电流、功率等物理量的大小和方向。的大小和方向。13.3

2、.学习方法学习方法 基础课，理论性强，电路模型（要用到基础课，理论性强，电路模型（要用到中学物理电学部分，高等数学的基础知识）。中学物理电学部分，高等数学的基础知识）。 思考问题的方式要改变思考问题的方式要改变。例如：电流的参考方向，电源的电流方向。例如：电流的参考方向，电源的电流方向。学习环节：学习环节：看书（包括自学）、听课、做习题、做实验。看书（包括自学）、听课、做习题、做实验。2第第1章章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律1.61.6 电压源电压源和电流源和电流源1.2 1.2 电流和电流和电压的电压的参考方向参考方向1.1 1.1 电路模型电路模型1.71.7 受控电源受控电源1

3、.4 1.5 1.4 1.5 电路元件电路元件 电阻元件电阻元件1.3 1.3 电功率电功率和能量和能量1.81.8 基尔霍基尔霍夫定律夫定律31.1 电电 路路 和和 电电 路路 模模 型型一、一、 电路的组成及功能电路的组成及功能电路电路电路电路由实际元器件构成的由实际元器件构成的电流的通路电流的通路电流的通路电流的通路。可将其他形式的能量转换成电能，向可将其他形式的能量转换成电能，向电路提供电能的装置。电路提供电能的装置。可将电能转换成其他形式的能量，在可将电能转换成其他形式的能量，在电路中接收电能的设备。电路中接收电能的设备。负载：负载：负载：负载：电路组成电路组成电路组成电路组成电源

4、：电源：电源：电源：中间环节：中间环节：中间环节：中间环节：电源和负载之间不可缺少的连接、电源和负载之间不可缺少的连接、控制和保护部件统称为中间环节，控制和保护部件统称为中间环节，如导线、开关及各种继电器等。如导线、开关及各种继电器等。例如手电筒电路、房间照明电路、手机例如手电筒电路、房间照明电路、手机4 (1)(1) 实现电能的传输、分配与转实现电能的传输、分配与转实现电能的传输、分配与转实现电能的传输、分配与转换换换换 (2)(2)实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒电路的功能电路的功能：发电机发电机升压升压变压器

5、变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线5电源电源:提供提供电能的装置电能的装置负载负载: 取用取用电能的装置电能的装置中间环节：中间环节：起起传递、分传递、分配和控制电能的作用配和控制电能的作用发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线6直流电源直流电源直流电源直流电源直流电源直流电源: 提供能源提供能源信号处理：信号处理：放大、调谐、检波等放大、调谐、检波等负载负载信号源信号源: 提供信息提供信息放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒 电源或信号源的电压电源或信号源的电压(电流电流)称为称为激励激励（输入），（输入）

6、，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为为响应响应（输出）。（输出）。7二、二、二、二、 电路模型电路模型电路模型电路模型 为了便于用数学方法分析电路为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路模一般要将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件理想电路元件或其组合来或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电电路模型路模型。 电源电源负负载载负负载载电电源源开关开关ISUS+_RS中间环节中间环节手电筒的实际电路手电筒的实际电路手电筒的实际电路手

7、电筒的实际电路RL+ U导线导线手电筒的电路模型手电筒的电路模型手电筒的电路模型手电筒的电路模型电流电流功率功率8白炽灯的电白炽灯的电路模型可表路模型可表示为：示为： 实际电路器件品种多，电磁特性多元而复杂，实际电路器件品种多，电磁特性多元而复杂，直接画在电路图中困难而繁琐，且不易定量描述。直接画在电路图中困难而繁琐，且不易定量描述。iR R L消耗电消耗电消耗电消耗电能能能能的的电电特性可用特性可用电阻电阻电阻电阻元件元件元件元件表征表征产生产生产生产生磁场磁场磁场磁场的电的电特性可用特性可用电感电感电感电感元件元件元件元件表征表征由于白炽灯中由于白炽灯中耗能耗能的因素远大于产生的因素远大于

8、产生磁场的因素磁场的因素，因此，因此L L 可以忽略。可以忽略。 理想电路元件是实际电路器件的理想化和近理想电路元件是实际电路器件的理想化和近理想电路元件是实际电路器件的理想化和近理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性惟一、精确，可定量分析和计算。似，其电特性惟一、精确，可定量分析和计算。似，其电特性惟一、精确，可定量分析和计算。似，其电特性惟一、精确，可定量分析和计算。白炽灯电路白炽灯电路白炽灯电路白炽灯电路9电流强度电流强度 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。直流情况下：直流情况下：1.2 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向一、电流一、电

9、流i dqdt=（1-1）电流是一个有方向的物理量，仅指出大小是不够电流是一个有方向的物理量，仅指出大小是不够的，的，规定规定规定规定以以正电荷移动的方向正电荷移动的方向正电荷移动的方向正电荷移动的方向为为电流的电流的电流的电流的真实方向真实方向真实方向真实方向。I Q t=（1-2） 电荷有规则的定向移动形成电流。电流的大小用电流强度表征，定义为：1A=101A=103 3mA=10mA=106 6A=10A=109 9nAnA 电流的国际单位制是安培【A】，较小的单位还有毫安【mA】和微安【A】等，它们之间的换算关系为：10直流情况下二、电压 电压的定义是：电场力把单位正电荷从电场中的一点

10、移到另一点所做的功。其表达式为：注意：注意：变量用小写字母表示，恒量用大写字母表示。 电压的国际单位制是伏特V，常用的单位还有毫伏mV和千伏【KV】等，换算关系为：1KV=1KV=10103 3V=10V=106 6mV=10mV=109 9VV 通常规定电压的正方向由由高电位指向低电位，因此电压又称作电压降。 从工程应用的角度来讲，电路中电压是产生电流的根本原因。数值上，电压等于电路中两点电位的差值。即：11三、电压、电位和电动势三、电压、电位和电动势Ia 电位电位V是是相对于参考点的电压相对于参考点的电压相对于参考点的电压相对于参考点的电压。参考点的。参考点的电位电位: :Vb=0；a点电

11、位：点电位： Va=E-IR0=IRER+_R0S电压电压U是反映是反映电电电电场力作功场力作功场力作功场力作功本领的本领的物理量，是产生物理量，是产生电流的根本原因。电流的根本原因。电压的正方向规电压的正方向规定由定由“高高”电位电位指向指向“低低”电位。电位。电动势电动势E 只存只存在于电源内部，在于电源内部，其大小反映了其大小反映了电源力作功电源力作功电源力作功电源力作功的的本领。其方向本领。其方向规定由电源规定由电源“负极负极”指向电指向电源源“正极正极”。b+ U12 电位电位是一种由电路中的位置所确定的势能，具有是一种由电路中的位置所确定的势能，具有明显的相对性明显的相对性其高低正

12、负取决于电路其高低正负取决于电路参考点参考点。 理论上电路参考点的选取是任意的，但实际应用理论上电路参考点的选取是任意的，但实际应用中经常以中经常以大地大地作为作为零电位点零电位点。 通常，设备和仪器通常，设备和仪器的底盘或机壳与接地装置相连，故常选取机壳作为的底盘或机壳与接地装置相连，故常选取机壳作为电路参考点；电子技术中为分析方便，常把设备的电路参考点；电子技术中为分析方便，常把设备的公共连接点公共连接点作为电路参考点。作为电路参考点。 某点某点电位电位在数值上等于在数值上等于该点该点与与参考点参考点之间的电压。之间的电压。当电路参考点改变时，该电位随参考点发生变化，当电路参考点改变时，该

13、电位随参考点发生变化，但两点之间的差值（但两点之间的差值（电压电压）不会发生改变。）不会发生改变。电压和电位的关系：电压和电位的关系：Uab=VaVb13电压、电位和电动势的区别 电压和电位是衡量电场力作功本领的物理量，电动势则是衡量电源力作功本领的物理量；电路中两点间电压的大小只取决于两点间电位的差值，是绝对的量绝对的量；电位是相对的量相对的量，其高低正负取决于参考点；电动势只存在于电源内部只存在于电源内部。14基本物理量方向的规定基本物理量方向的规定基本物理量方向的规定基本物理量方向的规定物理量物理量实实 际际 方方 向向电流电流 I正电荷运动的方向正电荷运动的方向电动势电动势E ( (电

14、位升高的方向电位升高的方向) ) 电压电压 U( (电位降低的方向电位降低的方向) )高电位高电位 低电位低电位 单单 位位kA 、A、mA、A低电位低电位 高电位高电位kV 、V、mV、VkV 、V、mV、V15(2) (2) 参考方向的表示方法参考方向的表示方法参考方向的表示方法参考方向的表示方法: : (1) (1) 参考方向参考方向参考方向参考方向 在分析与计算电路时，对在分析与计算电路时，对电流和电压任意假定的方向。电流和电压任意假定的方向。四、四、四、四、 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向电流：电流：Iab 双下标双下标箭箭 标标ab

15、RI电压：电压：Uab 双下标双下标箭箭 标标abRuIaRb U+_16实际方向与参考方向实际方向与参考方向一致一致，电流，电流(或电压或电压)值为值为正值正值；实际方向与参考方向实际方向与参考方向相反相反，电流，电流(或电压或电压)值为值为负值负值。(3)(3) 实际方向与实际方向与实际方向与实际方向与参考方向的关系参考方向的关系参考方向的关系参考方向的关系注意：注意： 在参考方向选定后，电流在参考方向选定后，电流 ( 或电压或电压 ) 值才有正负值才有正负之分。之分。 若若 I = 5A，则电流从则电流从 a 流向流向 b；例：例：若若 I = 5A，则电流从则电流从 b 流向流向 a

16、。abRIabRU+若若 U = 5V，则电压的实际方向则电压的实际方向从从 a 指向指向 b；若若 U= 5V，则电压的实际方向则电压的实际方向从从 b 指向指向 a 。17为什么要引入为什么要引入参考方向？参考方向？请指出图中电阻请指出图中电阻R3的电流方向？的电流方向？+_R1US1-+US2R2R318五、关联参考方向五、关联参考方向电压与电流的参考方向一致，称为电压与电流的参考方向一致，称为关联关联参考方向。参考方向。电压与电流的参考方向不一致，称为电压与电流的参考方向不一致，称为非非关联参考方向。关联参考方向。aI元件元件Ub关联参考方向关联参考方向aI元件元件Ub非关联参考方向非

17、关联参考方向19电源和负载的区分 U、I实际实际方方向相反时元向相反时元件是电源。件是电源。元元件件I+U元元件件IU+ 元件究竟是电源还是负载，应由元件上电压、电流的实际方向实际方向决定：实际方向相同时，元件是负载；实际方向相反时，元件是电源(如上图)。 也可以根据消耗功率的正负判别。 U、I实际方实际方向相同时，向相同时，元件是负载元件是负载201.3 电功率和能量 电流能使电动机转动、电炉发热、电灯发光，说明电流具有做功的本领。电流做的功称为电功电流做的功称为电功。做功的同时必然伴随着能量的转换，因此电功的大电功的大小小可以用用能量能量来量度来量度，即：式中单位：U【V】；I【A】；t【

18、s】时，电功W为焦耳【J】若U【KV】；I【A】；t【h】时，电功W为度【KWh】。1 1度电的概念度电的概念1000W1000W的电炉加热的电炉加热1 1小时；小时；40W40W的灯泡照明的灯泡照明2525小时。小时。 电度表就是用来测量电功的装置。只要电器工作，电度表就会转动并显示耗电的多少，显然，电功的大小不仅与电压、电流的大小有关，还取决于用电时间的长短。对于直流对于直流: : W=UIt21单位时间内电流做的功称为电功率电功率，用“p ”表示：国际单位制：U 【V】，I【A】，电功率P用瓦特【W】。 电器铭牌数据上的电压、电流、功率值称为额额定值定值。所谓额定值是制造厂为使产品在给定

19、的工作条件下正常运行而规定的正常允许值正常允许值，一般在出厂时标定。 实际值不允许超过额定值，但不一定等于额定值实际值不允许超过额定值，但不一定等于额定值。对于直流：P=UI22P0，说明元件，说明元件确实确实吸收功率。吸收功率。+iu+iu例例例例: : U = 5V， I = - - 1AP= UI = 5 (- -1) = - -5 W功功 率率 的的 计计 算算1. 1. u u、i i取关联参考方向时，取关联参考方向时，取关联参考方向时，取关联参考方向时，p = u i 0 表示表示吸收吸收功率功率2. 2. u u、i i取非关联参考方向取非关联参考方向取非关联参考方向取非关联参考

20、方向， p = u i 0 表示表示发出发出功率功率例例例例 ： U = 5V， I = - - 1AP= UI = 5 (- -1) =-5 WP0，说明元件，说明元件确实确实发出功率。发出功率。23仔细读懂下面例题仔细读懂下面例题例：例：右下图电路，若已知元件功率为右下图电路，若已知元件功率为右下图电路，若已知元件功率为右下图电路，若已知元件功率为20W20W，电压，电压，电压，电压U U=5V=5V，求电流，求电流，求电流，求电流I I。+UI元元 件件解：解：由图可知由图可知UI为关联参考方向，因此为关联参考方向，因此:I=PU=205=4A例：例：右下图电路，若已知元件中电流为右下图

21、电路，若已知元件中电流为右下图电路，若已知元件中电流为右下图电路，若已知元件中电流为I I= =100A100A，电压电压电压电压U U=10V=10V，求电功率，求电功率，求电功率，求电功率P P，并说明元件是电源，并说明元件是电源，并说明元件是电源，并说明元件是电源还是负载。还是负载。还是负载。还是负载。+UI元元 件件解：解：由图可知由图可知UI为非关联参考方向，因此为非关联参考方向，因此:P= UI = 10(-100) =-1000W发出的功率为发出的功率为负值负值，说明元件是，说明元件是负载负载。24 电路原理主要针对由电路原理主要针对由理想电路元件理想电路元件构成的构成的集总集总

22、参数电路参数电路进行分析和计算，进行分析和计算，其中的电磁现象可以用其中的电磁现象可以用数学方式来精确地分析和计算。数学方式来精确地分析和计算。集总参数电路元件： 元件发生的电磁过程都集中在元件内部进行，元件发生的电磁过程都集中在元件内部进行，其次要因素可以忽略的其次要因素可以忽略的理想电路元件理想电路元件；任何时刻；任何时刻从元件两端从元件两端流入流入和和流出流出的的电流相等电流相等且元件端且元件端电压电压值确定值确定。1.4 电路元件电路元件1.5 电阻元件电阻元件25理想电路元件分有理想电路元件分有有源有源和和无源无源两大类两大类RC+ US电阻元件电阻元件电阻元件电阻元件只具只具耗能耗

23、能耗能耗能的电特性的电特性电容元件电容元件电容元件电容元件只具有只具有储储储储存电能存电能存电能存电能的的电特性电特性理想电压源理想电压源理想电压源理想电压源输出电压恒输出电压恒输出电压恒输出电压恒定定定定，输出电输出电流由它和负流由它和负载共同决定载共同决定理想电流源理想电流源理想电流源理想电流源输出电流恒输出电流恒输出电流恒输出电流恒定定定定，两端电两端电压由它和负压由它和负载共同决定载共同决定L无源无源无源无源二端元件二端元件二端元件二端元件有源有源有源有源二端元件二端元件二端元件二端元件电感元件电感元件电感元件电感元件只具有只具有储储储储存磁能存磁能存磁能存磁能的的电特性电特性IS26

24、电阻元件 电阻有电阻有线性电阻线性电阻和和非线性电阻非线性电阻之分。之分。线性电阻元件的电压、电流关系符合线性电阻元件的电压、电流关系符合欧姆定律欧姆定律， 即：即： u=Ri 电阻的单位为欧姆（电阻的单位为欧姆（），），1M= =103K=10=106 6 电阻的倒数称为电导（其单位为：西门子电阻的倒数称为电导（其单位为：西门子S） 电阻产品实物图电阻产品实物图R 电阻元件图符号电阻元件图符号Ru+_27 欧姆定律是德国物理学家乔治欧姆定律是德国物理学家乔治欧姆欧姆（1787年年1854年）年）在在1826年发现的，年发现的，是我们分析电路的是我们分析电路的是我们分析电路的是我们分析电路的主

25、要的理论依据。主要的理论依据。主要的理论依据。主要的理论依据。1 1）U=RIU=RI为关联方向得出的：为关联方向得出的：为关联方向得出的：为关联方向得出的：2 2）U= U= - - - - RIRI为非关联方向：为非关联方向：为非关联方向：为非关联方向：使用时应注意：使用时应注意：使用时应注意：使用时应注意：U U+ +- -I IR RU U- -+ +I IR R28I（A）U（V）0电阻元件的电压、电流关系反映电阻元件的电压、电流关系反映电阻的特性，称为电阻的特性，称为伏安特性。伏安特性。线性电阻线性电阻线性电阻线性电阻的伏安特性的伏安特性为一条通过为一条通过为一条通过为一条通过原点

26、的直线（即原点的直线（即原点的直线（即原点的直线（即线性关系线性关系）。）。）。）。开路开路：不管不管u为何值，为何值，i恒等于零。相当于恒等于零。相当于R=。 短路：短路：不管不管i为何值，为何值，u恒等于零。相当于恒等于零。相当于R=0。非线性电阻非线性电阻非线性电阻非线性电阻的伏安特性不是的伏安特性不是一条一条一条一条通过原点的直线，一般为曲线。通过原点的直线，一般为曲线。通过原点的直线，一般为曲线。通过原点的直线，一般为曲线。29电阻的电能电阻的电能电阻元件通过电流就会发热，消耗的能量电阻元件通过电流就会发热，消耗的能量全部转换为热能全部转换为热能全部转换为热能全部转换为热能：当当当当

27、 u u、i i取关联参考方向时，电阻消耗的功率为取关联参考方向时，电阻消耗的功率为取关联参考方向时，电阻消耗的功率为取关联参考方向时，电阻消耗的功率为：301.6 电压源和电流源电压源和电流源 电源有两种电路模型。用电压形式表示电源有两种电路模型。用电压形式表示的的称为称为电电电电压源压源压源压源，用电流形式表示的称为，用电流形式表示的称为电流源电流源电流源电流源。一、一、一、一、 理想电压源理想电压源理想电压源理想电压源2. 2. 特点：特点：能独立向外电路提供能独立向外电路提供给定电压给定电压的二端元件。的二端元件。输出电压（输出电压（端电压端电压）由自身确定，不受外电路影响；）由自身确

28、定，不受外电路影响；电流大小电流大小由电压源和外电路共同决定。由电压源和外电路共同决定。电路符号：电路符号：uS1. 1. 定义及图形符号定义及图形符号：其端电压为：其端电压为：u(t) = us(t)直流电压源（恒压源）：直流电压源（恒压源）：USUS313.3.伏安特性：伏安特性： 平行于电流轴的直线。平行于电流轴的直线。ui0US恒压源的伏安特性：恒压源的伏安特性：对于对于非恒压源非恒压源，当，当us(t)随时间变化时，平行于随时间变化时，平行于电流轴的直线位置也相应改变。电流轴的直线位置也相应改变。正弦电压源正弦电压源:Um称为称为正弦电压的正弦电压的最大值最大值32开路开路开路开路4

29、.4.4.4.理想电压源的开路与短路理想电压源的开路与短路理想电压源的开路与短路理想电压源的开路与短路：i=0uS+_RL+_u=uSi=US+_RL短路短路短路短路+_u=0理想电压源理想电压源不允许短路！不允许短路！5.5.5.5.理想电压源上的功率计算理想电压源上的功率计算理想电压源上的功率计算理想电压源上的功率计算：+usi发出的功率为：发出的功率为：p = us(t)i(t)33二、二、二、二、 理想电流源理想电流源理想电流源理想电流源电路符号电路符号:1. 1. 1. 1. 定义及图形符号定义及图形符号定义及图形符号定义及图形符号：能独立向外电路提供能独立向外电路提供给定给定电流电

30、流的二端元件。的二端元件。2. 2. 特点：特点：输出电流由自身确定，不受外电路影响；输出电流由自身确定，不受外电路影响；而而端电压端电压大小大小由电流源和外电路共同决定。由电流源和外电路共同决定。iSu其输出电流为：其输出电流为：i(t) = is(t)343.3.伏安特性：伏安特性： 平行于电压轴的直线。平行于电压轴的直线。ui0IS恒流源的伏安特性：恒流源的伏安特性：对于对于非恒流源非恒流源，当，当is(t)随时间变化时，平随时间变化时，平行于电压轴的直线位置也相应改变。行于电压轴的直线位置也相应改变。35开路开路开路开路4.4.4.4.理想电流源的开路与短路理想电流源的开路与短路理想电

31、流源的开路与短路理想电流源的开路与短路：i=iS短路短路短路短路5.5.5.5.理想电流源上的功率计算理想电流源上的功率计算理想电流源上的功率计算理想电流源上的功率计算：iSRLiSRLi=0理想电流源理想电流源理想电流源理想电流源不允许开路！不允许开路！不允许开路！不允许开路！光电池、稳流三极管一般可视为实际电流源。光电池、稳流三极管一般可视为实际电流源。+UIS发出的功率为：发出的功率为：p = u (t)is(t)361.71.7 受控电源受控电源+受控电压源受控电压源受控电压源受控电压源受控电流源受控电流源受控电流源受控电流源1. 1. 1. 1. 定义定义定义定义2. 2. 2. 2

32、. 电路图形符号电路图形符号电路图形符号电路图形符号 受控源的电压或电流不象独立源是给定函数，受控源的电压或电流不象独立源是给定函数，而是受电路中某部分电压（或电流）的控制。而是受电路中某部分电压（或电流）的控制。受控源和独立源的相同点：受控源和独立源的相同点：受控源和独立源的相同点：受控源和独立源的相同点：两者都是电源，可向负载提供电压或电流。两者都是电源，可向负载提供电压或电流。 受控源和独立源的不同点：受控源和独立源的不同点：受控源和独立源的不同点：受控源和独立源的不同点：独立电源的电动势或电流是由自身决定的，独立电源的电动势或电流是由自身决定的，其大小、方向和电路中的其大小、方向和电路

33、中的其它其它电压、电流无关；受控源的电压或电流，电压、电流无关；受控源的电压或电流，受电路中某个电压或电流的控制，它不能独立存在，其大小、方向由受电路中某个电压或电流的控制，它不能独立存在，其大小、方向由控制量决定。控制量决定。37受控源分类受控源分类流控电流源流控电流源(CCCS)i2i1流控电压源流控电压源(CCVS)i1+-u压控电压源压控电压源 (VCVS)u1+-u+-压控电流源压控电流源(VCCS)u1i2+- g r 为控制系数为控制系数没有单位没有单位g是电导的单位；是电导的单位；r是电阻的单位是电阻的单位38解：解：先求控制电压先求控制电压U1U1=25V=10V则有则有例：

34、例：求电路中的电流求电路中的电流I。已知。已知U2=0.5U1 , IS=2A5U1ISI2 U2391.8 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律包括基尔霍夫定律包括电流定律电流定律（KCLKCL）和）和电压定律电压定律（KVLKVL）两个定律。）两个定律。 欧姆定律欧姆定律阐明了线性电阻元件上电压、电流之间阐明了线性电阻元件上电压、电流之间的相互约束关系（的相互约束关系（VCR），明确了元件特性只取决于），明确了元件特性只取决于元件本身而与电路的连接方式无关这一基本规律。元件本身而与电路的连接方式无关这一基本规律。 基尔霍夫定律解决了电路结构上整体的规律，基尔霍夫定律解决了电路结构上整体的规律， 是是

35、集总电路必须遵循的，具有普遍性。集总电路必须遵循的，具有普遍性。 基尔霍夫两个定律和基尔霍夫两个定律和基尔霍夫两个定律和基尔霍夫两个定律和欧姆定律欧姆定律欧姆定律欧姆定律合称为电路的三大基合称为电路的三大基合称为电路的三大基合称为电路的三大基本定律本定律本定律本定律。40一、一、一、一、 几个常用的概念几个常用的概念几个常用的概念几个常用的概念 b=3ab+_R1US1+_US2R2R3l=3n=211231.1.支路：电路中流过同一电流的几个元件串联的分支。（支路：电路中流过同一电流的几个元件串联的分支。（b）2.2.结点：支路的连接点。（结点：支路的连接点。（n）3.3.回路：由支路构成的

36、闭合路径。回路：由支路构成的闭合路径。( (l）4.4.网孔：不再包含其它支路的单一回路。网孔是回路，回路不网孔：不再包含其它支路的单一回路。网孔是回路，回路不 一定是网孔。平面电路的每个网眼都是一个网孔。一定是网孔。平面电路的每个网眼都是一个网孔。32网孔网孔=241二、二、二、二、 电流定律（电流定律（电流定律（电流定律（KCLKCL）KCL: 任何时刻，对任一结点，（流出该结点的）电任何时刻，对任一结点，（流出该结点的）电流的流的代数和代数和恒等于零。恒等于零。KCL用来确定连接在同一结点上的各支路电流之间用来确定连接在同一结点上的各支路电流之间的关系。的关系。 根据：根据：电流连续性原

37、理，电荷在结点上不能堆积。电流连续性原理，电荷在结点上不能堆积。 i i = 0 = 0数学表达式为：数学表达式为：I1I2I3I4a I I1 1 + + I I2 2 I I3 3 I I4 4 = 0= 0 若以若以指向指向指向指向结点的电流为结点的电流为正正正正，背向背向背向背向结点的电流为结点的电流为负负负负，则根据，则根据KCL，对结点对结点 a 可以写出：可以写出：应用应用KCL解题时，要先指定各结点电流的解题时，要先指定各结点电流的参考方向参考方向。42例：例：解：解：求左图示电路中电流求左图示电路中电流i1、i2。i1i4i2i3整理为：整理为： i1+ i3= i2+ i4

38、可列出可列出KCL方程：方程：i1 i2+i3 i4= 0例例:i1i2+10 +(12)=0 i2=1A 4+7+i1= 0 i1= 3A 7A4Ai110A- -12Ai2其中其中i1得负值，说明它的得负值，说明它的实际方向实际方向与参考方向相反。与参考方向相反。可得可得KCL的另一种形式的另一种形式i入入=i出出43KCL KCL 推广应用推广应用推广应用推广应用仍有仍有仍有仍有 I I = 0 = 0I IA A + + I IB B + + I IC C = 0= 0 可见，在任一瞬间通过任一可见，在任一瞬间通过任一封闭面封闭面的电流的代数和也恒等于零。的电流的代数和也恒等于零。IA

39、IBIABIBCICAICABC 对对A、B、C 三个结点三个结点应用应用KCL可列出：可列出：IA = IAB ICAIB = IBC IABIC = ICA IBC上列三式相加，便得上列三式相加，便得44KCL的推广应用的推广应用二端网络的两个对外引出二端网络的两个对外引出端子上电流相等，一个流端子上电流相等，一个流入、一个流出。入、一个流出。只有一条支路相连时：只有一条支路相连时： i =i =0 0。例如例如P P2020图图1 11212ABi1i3i2ABiiABi45三、三、三、三、 电压定律（电压定律（电压定律（电压定律（KVLKVL） 基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KV

40、L）是用来确定回路）是用来确定回路中各段电压之间关系的电路定律。中各段电压之间关系的电路定律。 根据：根据：电位的单值性原理。绕回路一周，电电位的单值性原理。绕回路一周，电位升高的数值必定等于电位降低的数值。位升高的数值必定等于电位降低的数值。 KVL: 任何时刻，任何时刻，沿沿任一回路指定绕行方向，任一回路指定绕行方向，回路中所有电压的代数和恒等于零。回路中所有电压的代数和恒等于零。数学表达式：数学表达式：数学表达式：数学表达式： u = 046I1+US1R1I4US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4得：得：得：得：-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0R1I1US1+R2I2

41、R3I3+R4I4+US4=0R1I1+R2I2R3I3+R4I4=US1US4 注意：注意：列列KVL方程时，首先要指定回路的绕行方程时，首先要指定回路的绕行方向，凡电压的参考方向与绕行方向相同的取方向，凡电压的参考方向与绕行方向相同的取“+ +”值，值，参考方向与绕行方向相反的取参考方向与绕行方向相反的取“- -”值值。 47可以根据电位和电可以根据电位和电压的定义说明压的定义说明KVLABR1R2R3U1U2U3UAB=U1+U2+U3UAB=U1+U2+U3？ABR1R2R3U1U2U3CD48UAB=VAVB.ABCDEUBC=VBVCUCD=VCVDUAD=VAVD=UAB+UBC

42、+UCDUAB+UBC+UCD-UAD=0 (KVL)UAD=UAE+UED 电路中任意两点的电压，与绕行路径无关电路中任意两点的电压，与绕行路径无关。推论：推论：电路中任意两点间的电压等于两点间任一电路中任意两点间的电压等于两点间任一条路径经过的各元件电压的代数和。条路径经过的各元件电压的代数和。49I1+US1R1I4US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4ABU UABAB 沿左和沿右计算结果相同沿左和沿右计算结果相同AB UAB=U2+U3UAB=US1+U1US4 U450例：例：例：例：对网孔对网孔abda：对网孔对网孔acba：对网孔对网孔bcdb：R6I1 R1 I3 R3

43、 +I6 R6 = 0I2 R2 I4 R4 I6 R6 = 0I3 R3 +I4 R4U = 0对回路对回路 adbca，沿逆时针方向循行沿逆时针方向循行： I1 R1 I2 R2 + I3 R3 + I4 R4 = 0应用应用 U = 0列方程列方程 对回路对回路 cadc，沿逆时针方向循行沿逆时针方向循行： I1 R1 I2 R2 + U = 0adbcU+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I51KCL：-3-1+2-I=0 I= -2AVCR: U1=3I=3(-2)= -6VKVL：U+U1+3-2=0 U=5V解：解：14A23V-I=0a例：例：求求Va。解：解：Va=(-4)

44、 1+3=-1VIU求图示电路中求图示电路中U和和I。例：例：3A3V2V3W WU11A2A或者或者U=2-3-U1=5V52KVL KVL 推广应用于假想的闭合回路推广应用于假想的闭合回路推广应用于假想的闭合回路推广应用于假想的闭合回路US IR U = 0U = US IR或或或或根据根据 KVL可列出可列出USI IUR+_+_ABCUA+_UAB+_UB+_根据根据 U = 0UAB = UA UB UA UB UAB = 0两点之间的电压两点之间的电压53例题例题 已知已知RB=20k, R1=10k,EB=6V, Us=6V,UBE = -0.3V。试求。试求: 电流电流IB ,

45、 I2及及I1 。解：解：USE+I1BEB IBI2 RB R154例题例题 (习题习题1-8) 解解(a)：例题例题 (习题习题1-10) (b)：55 欧姆定律解决的是元件上电压、电流的约束关系，这种约束取决于支路元件的性质，与电路结构无关；KCL和KVL阐述的是电路结构上电压、电流的约束关系，取决于电路的连接形式，与支路元件的性质无关。 应用KCL定律解题首先约定流入、流出结点电流的参考方向，其目的是为了给方程式中的各项给出其正、负依据。若计算结果电流为负值，说明该电流的实际方向与电路图上标示的参考方向相反。 KCL定律的推广应用主要应把握广义结点的正确识别；KVL定律的推广应用则要在充分理解电位单值性原理的基础上，正确列写式中各段电压的正、负。56作作 业业 1-5（基尔霍夫定律，功率计算）（基尔霍夫定律，功率计算） 1-17（基尔霍夫定律，提示）（基尔霍夫定律，提示） 1-20（受控源，提示）（受控源，提示） 1-3（功率平衡）（功率平衡） 1-4（电路元件）（电路元件） 57