第1章電路的基本模型和基本定律

1、電工與電子技術(shù)電工與電子技術(shù) 課程性質(zhì)和目的課程性質(zhì)和目的 理工科理工科非電類非電類專業(yè)的一門專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)技術(shù)基礎(chǔ)課。課。 使學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握電工與使學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握電工與 電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本 技能，了解電工電子技術(shù)發(fā)展的概況，技能，了解電工電子技術(shù)發(fā)展的概況， 為學(xué)習(xí)后繼課程以及從事工程技術(shù)和科為學(xué)習(xí)后繼課程以及從事工程技術(shù)和科 學(xué)研究工作打下一定基礎(chǔ)。學(xué)研究工作打下一定基礎(chǔ)。 主要內(nèi)容與要求主要內(nèi)容與要求 電工技術(shù)電工技術(shù) 直流電路、暫態(tài)電路、交流電路直流電路、暫態(tài)電路、交流電路 半導(dǎo)體電路、基本放大電路、集成半導(dǎo)

2、體電路、基本放大電路、集成 運(yùn)算放大器、組合邏輯電路、時(shí)序運(yùn)算放大器、組合邏輯電路、時(shí)序 邏輯電路邏輯電路 電子技術(shù)電子技術(shù) 供電與用電、變壓器、電動(dòng)機(jī)和供電與用電、變壓器、電動(dòng)機(jī)和 電氣自動(dòng)控制等。電氣自動(dòng)控制等。 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路及現(xiàn)代通信技術(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路及現(xiàn)代通信技術(shù)等。等。 主要內(nèi)容與要求主要內(nèi)容與要求 認(rèn)真聽課，重視概念、掌握規(guī)律，重視實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真聽課，重視概念、掌握規(guī)律，重視實(shí)驗(yàn)， 作業(yè)作業(yè)要認(rèn)真、規(guī)范（要認(rèn)真、規(guī)范（必須畫電路圖必須畫電路圖、按解題步驟、按解題步驟 一步步求解）。一步步求解）。 考試：考試： 平時(shí)成績(jī)：平時(shí)成績(jī)：30%（作業(yè)、考勤、實(shí)驗(yàn)作業(yè)、考勤、實(shí)驗(yàn)） 期末成績(jī)：期末

3、成績(jī)：70% 第第1 1章章 電路的基本概念和基本定律電路的基本概念和基本定律 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 1 電路的作用與組成電路的作用與組成 第第1 1章章 電路的基本概念和基本定律電路的基本概念和基本定律 電路模型電路模型 2 電壓與電流的參考方向電壓與電流的參考方向 3 電功率與電能量電功率與電能量 4 理想電路元件理想電路元件 5 6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 1.1.電路的作用與組成電路的作用與組成 電路電路 由電工設(shè)備和電氣器件按預(yù)期由電工設(shè)備和電氣器件按預(yù)期 目的連接構(gòu)成的目的連接構(gòu)成的電流電流的通路。的通路。 功能功能（1 1）能量的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換）能量的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換 發(fā)

4、電機(jī)發(fā)電機(jī) 升壓升壓 變壓器變壓器 降壓降壓 變壓器變壓器 電燈電燈 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 電爐電爐 . 輸電線輸電線 1.1電路的作用電路的作用 1.1.電路的作用與組成電路的作用與組成 1.1.電路的作用與組成電路的作用與組成 1.1.電路的作用與組成電路的作用與組成 1.1.電路的作用與組成電路的作用與組成 （2 2）信號(hào)的傳遞、控制與處理）信號(hào)的傳遞、控制與處理 放放 大大 器器 揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器話筒話筒 10 BA SE -T w all pl ate 導(dǎo)線導(dǎo)線 電池電池 開關(guān)開關(guān) 燈泡燈泡電能電能光能光能 1.1.電路的作用與組成電路的作用與組成 電路的作用電路的作用 1.1.電路的作用與組成

5、電路的作用與組成 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 升壓升壓 變壓器變壓器 降壓降壓 變壓器變壓器 電燈電燈 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 電爐電爐 . 輸電線輸電線 1.2電路的組成電路的組成 電源電源：提供電：提供電 能的設(shè)備能的設(shè)備 負(fù)載負(fù)載：消耗電：消耗電 能的設(shè)備能的設(shè)備 中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)：傳遞、分：傳遞、分 配和控制電能配和控制電能 1.1.電路的作用與組成電路的作用與組成 信號(hào)源信號(hào)源：提供：提供 信號(hào)信號(hào) 負(fù)載負(fù)載 信號(hào)處理信號(hào)處理：放大、調(diào)：放大、調(diào) 諧和檢波諧和檢波 信號(hào)信號(hào) 處理處理 輸入輸入 信號(hào)源信號(hào)源 在電路分析中電源或信號(hào)源都稱為在電路分析中電源或信號(hào)源都稱為電源電源。 電路中各處的電壓、電流是在電

6、源的作用下產(chǎn)生的，電路中各處的電壓、電流是在電源的作用下產(chǎn)生的， 因此電源又被稱為因此電源又被稱為激勵(lì)源（激勵(lì)）激勵(lì)源（激勵(lì)）。 由激勵(lì)在電路中所產(chǎn)生的電壓和電流稱為由激勵(lì)在電路中所產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應(yīng)響應(yīng)。 輸出輸出 2.2.電路模型電路模型 為了便于用數(shù)學(xué)方法分析電路為了便于用數(shù)學(xué)方法分析電路, ,一般要將實(shí)際電一般要將實(shí)際電 路模型化，路模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或 其組合來(lái)模擬實(shí)際電路中的器件其組合來(lái)模擬實(shí)際電路中的器件，從而構(gòu)成與實(shí)際電，從而構(gòu)成與實(shí)際電 路相對(duì)應(yīng)的電路模型。路相對(duì)應(yīng)的電路模型。 10 BA SE -T w al

7、l pl ate 導(dǎo)線導(dǎo)線 電池電池 開關(guān)開關(guān) 燈泡燈泡 s R L R s U 電路圖電路圖 2.2.電路模型電路模型 電路模型電路模型 由由理想電路元件理想電路元件構(gòu)成的模型，用于構(gòu)成的模型，用于分分 析計(jì)算析計(jì)算的電路圖形。（將實(shí)際電路理的電路圖形。（將實(shí)際電路理 想化、模型化）想化、模型化） 的的 2.2.電路模型電路模型 基本的理想電路元件：基本的理想電路元件： 電阻元件：表示消耗電能的元件。電阻元件：表示消耗電能的元件。 電感元件：表示產(chǎn)生磁場(chǎng)，儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的元件。電感元件：表示產(chǎn)生磁場(chǎng)，儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的元件。 電容元件：表示產(chǎn)生電場(chǎng)，儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的元件。電容元件：表示產(chǎn)生電場(chǎng)，儲(chǔ)存

8、電場(chǎng)能量的元件。 2.2.電路模型電路模型 電壓源和電流源：表示將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成電壓源和電流源：表示將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成 電能的元件。電能的元件。 +- -Us +- -Is 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 5種基本理想電路元件有三個(gè)特征。種基本理想電路元件有三個(gè)特征。 （ （a a）只有兩個(gè)端子； 只有兩個(gè)端子；（ （b b）可以用電壓或電流按 可以用電壓或電流按 數(shù)學(xué)方式描述；數(shù)學(xué)方式描述；（ （c c）不能被分解為其他元件。 不能被分解為其他元件。 2.2.電路模型電路模型 具有相同的主要電磁性能的實(shí)際電路部件，具有相同的主要電磁性能的實(shí)際電路部件， 在在 一定條件下可用同一電路模型表示。一定

9、條件下可用同一電路模型表示。 電阻元件電阻元件 2.2.電路模型電路模型 同一實(shí)際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，其電同一實(shí)際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，其電 路模型可以有不同的形式。路模型可以有不同的形式。 電感線圈的電路模型電感線圈的電路模型 3.3.電壓與電流的參考方向電壓與電流的參考方向 電路中的主要物理量有電壓、電流、電荷、能量、電路中的主要物理量有電壓、電流、電荷、能量、 電功率等，但是電路分析中主要關(guān)心的物理量是電功率等，但是電路分析中主要關(guān)心的物理量是電電 流與電壓。流與電壓。 電流電流單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量 t q t q i t d d

10、 lim)( 0 def t 3.3.電壓與電流的參考方向電壓與電流的參考方向 單位單位 A（安培）、（安培）、 kA、mA、A 1kA=103A 1mA=10-3A 1 A=10-6A 方向方向 規(guī)定正電荷的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向規(guī)定正電荷的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向 元件元件( (導(dǎo)線導(dǎo)線) )中電流流動(dòng)的實(shí)際方向只有兩種可能中電流流動(dòng)的實(shí)際方向只有兩種可能 實(shí)際方向?qū)嶋H方向 A B 實(shí)際方向?qū)嶋H方向 A B 3.3.電壓與電流的參考方向電壓與電流的參考方向 電流的實(shí)際方向：電流的實(shí)際方向： RE I 問題問題：在復(fù)雜電路中難于判斷元件中電流的實(shí)際方向，：在復(fù)雜電路中難于判斷元件中電流的實(shí)

11、際方向， 電路如何求解？電路如何求解？ E1 AB R E2 IR 電流方向電流方向 AB？ 電流方向電流方向 BA？ 3.3.電壓與電流的參考方向電壓與電流的參考方向 電流的參考方向電流的參考方向 任意假定一個(gè)方向任意假定一個(gè)方向?yàn)殡娏鞯姆较?，這個(gè)假定為電流的方向，這個(gè)假定 的方向稱為電流的參考方向。的方向稱為電流的參考方向。 i 參考方向參考方向 A B 大小大小 方向方向( (正負(fù)）正負(fù)） 電流電流( (代數(shù)量代數(shù)量) ) 3.3.電壓與電流的參考方向電壓與電流的參考方向 電流的參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系：電流的參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系： i 參考方向參考方向 AB 實(shí)際方向?qū)嶋H方向 i

12、0 i 參考方向參考方向 AB i 0 參考方向參考方向 U + + 實(shí)際方向?qū)嶋H方向 參考方向參考方向 U + + 實(shí)際方向?qū)嶋H方向 U0 吸收正功率吸收正功率 ( (實(shí)際吸收實(shí)際吸收) ) P0 發(fā)出正功率發(fā)出正功率 ( (實(shí)際發(fā)出實(shí)際發(fā)出) ) P0 發(fā)出負(fù)功率發(fā)出負(fù)功率 ( (實(shí)際吸收實(shí)際吸收) ) l u, i 取非取非關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向 + + - - i u 4.4.電功率與電能量電功率與電能量 例例2 求圖示電路中各求圖示電路中各 方框所代表的元件吸方框所代表的元件吸 收或產(chǎn)生的功率。收或產(chǎn)生的功率。 已知： U1=1V, U2= -3V，U3=8V, U4= -4V,

13、U5=7V, U6= -3V，I1=2A, I2=1A,，I3= -1A 5 6 4 1 2 3 I2 I3 I1 + + + + + + U6 U5 U4 U3 U2 U1 4.4.電功率與電能量電功率與電能量 ）（發(fā)發(fā)出出W221 111 IUP ）（發(fā)出發(fā)出W62)3( 122 IUP ）（吸收1628 133 WIUP ）（吸收3) 1()3( 366 WIUP ）（發(fā)出發(fā)出W7) 1(7 355 IUP ）（發(fā)發(fā)出出W41)4( 244 IUP 5 6 4 1 2 3 I2 I3 I1 + + + + + + U6 U5 U4 U3 U2 U1 對(duì)一完整的電路，滿足：對(duì)一完整的電路，

14、滿足：發(fā)出的功率吸收的功率發(fā)出的功率吸收的功率 例例5 5 在如圖所示電路中，四個(gè)電路元件的電壓和回路電在如圖所示電路中，四個(gè)電路元件的電壓和回路電 流的參考方向如圖所示。設(shè)電壓流的參考方向如圖所示。設(shè)電壓U U1 1100V100V，U U2 240V40V， U U3 360V60V，U U4 480V80V，電流，電流I I10A10A。(1)(1)試標(biāo)出各元件試標(biāo)出各元件 電壓的實(shí)際極性（正極性電壓的實(shí)際極性（正極性 ，負(fù)極性）及回路電流，負(fù)極性）及回路電流I I的的 實(shí)際方向；實(shí)際方向；(2)(2)判別哪些元件是電源，哪些元件是負(fù)載；判別哪些元件是電源，哪些元件是負(fù)載； (3)(3)

15、計(jì)算各元件的功率，并驗(yàn)證電路的功率平衡。計(jì)算各元件的功率，并驗(yàn)證電路的功率平衡。 U11 2 3 4 I + + + + U2 U3 U4 (1) (1)根據(jù)圖示電流、電壓的參考方向和它根據(jù)圖示電流、電壓的參考方向和它 們的代數(shù)值，各元件電壓的實(shí)際極性和回們的代數(shù)值，各元件電壓的實(shí)際極性和回 路電流的實(shí)際方向如圖所示。路電流的實(shí)際方向如圖所示。 U11 2 3 4 I + + + + U2 U3 U4 U1 1 2 3 4 I U2 U3 U4 (2)(2)元件元件1 1和和2 2的電壓與電流實(shí)際方向的電壓與電流實(shí)際方向 相反，因此它們是相反，因此它們是電源電源；元件元件3 3和和4 4 的電

16、壓與電流實(shí)際方向相同，因此的電壓與電流實(shí)際方向相同，因此 它們是它們是負(fù)載負(fù)載。 (3)(3)各元件的功率為各元件的功率為 1000)10(100 11 IUP 400)10()40( 22 IUP 800)10()80( 44 IUPU1 1 2 3 4 I U2 U3 U4發(fā)出 P 1400800600 吸收 P 電路發(fā)出的功率為電路發(fā)出的功率為 電路吸收的功率為電路吸收的功率為 600)10(60 33 IUP 4.4.電功率與電能量電功率與電能量 從從 t0 到到 t 電路元件消耗的能量電路元件消耗的能量 t t t t R uipW 00 dd 能量能量 能

17、量的單位：能量的單位：J( (焦焦)()(Joule，焦耳，焦耳) ) t w p d d 4.4.電功率與電能量電功率與電能量 電器設(shè)備的額定值電器設(shè)備的額定值 額定值額定值: :電氣設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)的規(guī)定使用值電氣設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)的規(guī)定使用值 1.1.額定值反映電氣設(shè)備的額定值反映電氣設(shè)備的使用安全性使用安全性。 2.2.額定值表示電氣設(shè)備的額定值表示電氣設(shè)備的使用能力使用能力。 I IN ，P IN ，P PN 額定工作狀態(tài)額定工作狀態(tài) I = IN ，P = PN 5.5.理想電路元件理想電路元件 是電路中最基本的組成單元是電路中最基本的組成單元, ,每一每一 種元件都反映了某種確定的

18、電磁性質(zhì)。種元件都反映了某種確定的電磁性質(zhì)。 5種基本的理想電路元件：種基本的理想電路元件： 電阻元件：表示消耗電能的元件電阻元件：表示消耗電能的元件 電感元件：表示產(chǎn)生磁場(chǎng)，儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的元件電感元件：表示產(chǎn)生磁場(chǎng)，儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的元件 電容元件：表示產(chǎn)生電場(chǎng)，儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的元件電容元件：表示產(chǎn)生電場(chǎng)，儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的元件 電壓源和電流源：表示將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成電壓源和電流源：表示將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成 電能的元件。電能的元件。 電路元件電路元件 5.5.理想電路元件理想電路元件 5.1電阻元件電阻元件 描述消耗電能的性質(zhì)描述消耗電能的性質(zhì) 電路符號(hào)電路符號(hào) ui 關(guān)系關(guān)系滿足歐姆定律滿足歐

19、姆定律 GuRui iuR Riu u i 0 伏安特伏安特 性為一性為一 條過原條過原 點(diǎn)的直點(diǎn)的直 線線 u、i 取關(guān)聯(lián)取關(guān)聯(lián) 參考方向參考方向 R u i + 5.5.理想電路元件理想電路元件 R 稱為電阻，單位：稱為電阻，單位： (Ohm)單位單位 G 稱為電導(dǎo)，單位稱為電導(dǎo)，單位：S (Siemens) 則歐姆定律寫為則歐姆定律寫為 u R i i G u 公式和參考方向必須配套使用！公式和參考方向必須配套使用！ R u i - + 通常電阻元件的電壓電流取關(guān)聯(lián)參考方向！通常電阻元件的電壓電流取關(guān)聯(lián)參考方向！ 5.5.理想電路元件理想電路元件 注意 如電阻上的電壓與電流參考方向非關(guān)如

20、電阻上的電壓與電流參考方向非關(guān) 聯(lián)，公式中應(yīng)冠以負(fù)號(hào)；聯(lián)，公式中應(yīng)冠以負(fù)號(hào)； 說明線性電阻是無(wú)記憶、雙向性的元說明線性電阻是無(wú)記憶、雙向性的元 件。件。 歐姆定律歐姆定律 只適用于線性電阻只適用于線性電阻( R 為常數(shù)為常數(shù)）；）； 5.5.理想電路元件理想電路元件 對(duì)圖對(duì)圖(a)有有, U = IR 例例6 6 應(yīng)用歐姆定律對(duì)下圖電路列出式子，并求電阻應(yīng)用歐姆定律對(duì)下圖電路列出式子，并求電阻R R。 對(duì)圖對(duì)圖(b)有有, U = IR :3 2 6 所以 I U R 3 2 6 : I U R所所以以 R U 6V + 2A R + U 6V I (a) (b) I 2A 5.5.理想電路元

21、件理想電路元件 電阻元件在任何時(shí)刻總是消耗功率的，電阻元件在任何時(shí)刻總是消耗功率的， 因此電阻又稱為因此電阻又稱為“無(wú)源元件無(wú)源元件”和和“耗能元件耗能元件” 。 p u i (R i) i i2 R - u2/ R p u i i2R u2 / R R u i + +- - 表明表明 R u i - -+ + 電阻元件的功率與能量電阻元件的功率與能量 從從 t0 到到 t 電阻消耗的能量：電阻消耗的能量： t t t t R uipW 00 dd 能量能量 短路短路0 0ui Gor R 0 開路開路 0 0ui 0 Gor R R i u + u + i u i 0 u i 0 電阻元件的

22、開路與短路電阻元件的開路與短路 5.5.理想電路元件理想電路元件 5.5.理想電路元件理想電路元件 普通金屬普通金屬 膜電阻膜電阻 繞線電阻繞線電阻 電阻排電阻排 熱敏電阻熱敏電阻 5.5.理想電路元件理想電路元件 5.2電容元件電容元件儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的兩端元件儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的兩端元件 任何時(shí)刻，電容元件極板上的電荷任何時(shí)刻，電容元件極板上的電荷q與電壓與電壓 u 成正比。成正比。qu 特性曲線是過原點(diǎn)的直線。特性曲線是過原點(diǎn)的直線。 Cuq q uo 5.5.理想電路元件理想電路元件 電路符號(hào)電路符號(hào) C u +q-q F (法拉法拉), 常用常用F，pF等表示等表示。 單位單位 1F=106

23、F 1 F =106pF 5.5.理想電路元件理想電路元件 t u C t Cu t q i d d d d d d 電容的電壓電容的電壓電流關(guān)系電流關(guān)系 u、i 取關(guān)聯(lián)取關(guān)聯(lián) 參考方向參考方向 C u i 5.5.理想電路元件理想電路元件 t u Ci d d 當(dāng)當(dāng) u 為常數(shù)為常數(shù)( (直流直流) )時(shí)，時(shí)，i =0，電容相當(dāng)于開路，電容有，電容相當(dāng)于開路，電容有 隔斷直流作用；隔斷直流作用； 表明表明 C u +q-q 某一時(shí)刻電容電流某一時(shí)刻電容電流 i 的大小取決于電容電壓的大小取決于電容電壓 u 的變化率，的變化率， 而與該時(shí)刻電壓而與該時(shí)刻電壓 u 的大小無(wú)關(guān)。電容是動(dòng)態(tài)元件；的

24、大小無(wú)關(guān)。電容是動(dòng)態(tài)元件； 1 ddui t C 5.5.理想電路元件理想電路元件 理想電容元件理想電容元件 5.5.理想電路元件理想電路元件 電容的功率和儲(chǔ)能電容的功率和儲(chǔ)能 t u Cuuip d d p 0, 電容吸收功率電容吸收功率，電容充電，電容充電。 p 0，電感吸收功率。電感吸收功率。 p0， ，電感發(fā)出功率。電感發(fā)出功率。 電感能在一段時(shí)間內(nèi)吸收外部供給的能量轉(zhuǎn)化電感能在一段時(shí)間內(nèi)吸收外部供給的能量轉(zhuǎn)化 為磁場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在另一段時(shí)間內(nèi)又把能為磁場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在另一段時(shí)間內(nèi)又把能 量釋放回電路，因此量釋放回電路，因此電感元件是儲(chǔ)能元件，其電感元件是儲(chǔ)能元件，其 本身不消耗能

25、量本身不消耗能量。 5.5.理想電路元件理想電路元件 從從t0到到 t 電感儲(chǔ)能的變化量電感儲(chǔ)能的變化量 )( 2 1 )( 2 1 0 22 tLitLiWL t t L Li i LiW ) ( 2 1 d d d 2 電感的儲(chǔ)能電感的儲(chǔ)能 )( 2 1 2 tLi)( 2 1 )( 2 1 22 LitLi 5.5.理想電路元件理想電路元件 貼片型空心線圈貼片型空心線圈可調(diào)式電感可調(diào)式電感 環(huán)形線圈環(huán)形線圈 立式功率型電感立式功率型電感 5.5.理想電路元件理想電路元件 5.4理想理想電壓源電壓源 定義定義 其兩端電壓總能保持定值或一定其兩端電壓總能保持定值或一定 的時(shí)間函數(shù)，其值與流過

26、它的電的時(shí)間函數(shù)，其值與流過它的電 流流 i 無(wú)關(guān)的元件叫理想電壓源。無(wú)關(guān)的元件叫理想電壓源。 電路符號(hào)電路符號(hào) i + _ S u 5.5.理想電路元件理想電路元件 電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無(wú)關(guān)；與流經(jīng)電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無(wú)關(guān)；與流經(jīng) 它的電流方向、大小無(wú)關(guān)。它的電流方向、大小無(wú)關(guān)。 通過電壓源的電流由電源及外電通過電壓源的電流由電源及外電 路共同決定。路共同決定。 理想電壓源的電壓、電流關(guān)系理想電壓源的電壓、電流關(guān)系 R i - + S u 外電路外電路 R u i S )( 0Ri )0( Ri 直流電壓源直流電壓源 的伏安關(guān)系的伏安關(guān)系 0 u i S u

27、5.5.理想電路元件理想電路元件 理想電壓源的電壓、電流關(guān)系理想電壓源的電壓、電流關(guān)系 5.5.理想電路元件理想電路元件 其輸出電流總能保持定值或一定的其輸出電流總能保持定值或一定的 時(shí)間函數(shù)，其值與它的兩端電壓時(shí)間函數(shù)，其值與它的兩端電壓u 無(wú)關(guān)的元件叫理想電流源。無(wú)關(guān)的元件叫理想電流源。 電路符號(hào)電路符號(hào) 5.5理想電流源理想電流源 定義定義 u + _ S i 5.5.理想電路元件理想電路元件 理想電流源的電壓、電流關(guān)系理想電流源的電壓、電流關(guān)系 電流源的輸出電流由電源本身決定，與外電路無(wú)關(guān)。電流源的輸出電流由電源本身決定，與外電路無(wú)關(guān)。 電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定。電流源兩

28、端的電壓由電源及外電路共同決定。 直流電流源的直流電流源的 伏安關(guān)系伏安關(guān)系 R u - + S i 外電路外電路 S Riu )00Ru( )Ru( u i0 S i 5.5.理想電路元件理想電路元件 理想電流源的電壓、電流關(guān)系理想電流源的電壓、電流關(guān)系 5.5.理想電路元件理想電路元件 5.6受控源（非獨(dú)立電源）受控源（非獨(dú)立電源） 電壓或電流的大小和方向不是給定的時(shí)間函數(shù)，而是電壓或電流的大小和方向不是給定的時(shí)間函數(shù)，而是 受電路中某個(gè)地方的電壓受電路中某個(gè)地方的電壓(或電流或電流)控制的電源，稱受控制的電源，稱受 控源?？卦础?特點(diǎn)：特點(diǎn)：當(dāng)控制電壓或電流消失或等于零時(shí)，受控源的電當(dāng)控

29、制電壓或電流消失或等于零時(shí)，受控源的電 壓或電流也將為零。壓或電流也將為零。 5.5.理想電路元件理想電路元件 5.5.理想電路元件理想電路元件 5.5.理想電路元件理想電路元件 受控源與獨(dú)立源的比較受控源與獨(dú)立源的比較 獨(dú)立源電壓獨(dú)立源電壓( (或電流或電流) )由電源本身決定，與電由電源本身決定，與電 路中其它電壓、電流無(wú)關(guān)，而受控源電壓路中其它電壓、電流無(wú)關(guān)，而受控源電壓( (或或 電流電流) )由控制量決定。由控制量決定。 獨(dú)立源在電路中起獨(dú)立源在電路中起“激勵(lì)激勵(lì)”作用，在電路中產(chǎn)作用，在電路中產(chǎn) 生電壓、電流，而受控源是反映電路中某處的生電壓、電流，而受控源是反映電路中某處的 電壓

30、或電流對(duì)另一處的電壓或電流對(duì)另一處的電壓或電流電壓或電流的控制關(guān)系的控制關(guān)系 ，在電路中不能作為，在電路中不能作為“激勵(lì)激勵(lì)”。 6.6.基爾霍夫定律基爾霍夫定律 基爾霍夫定律包括基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律（KCL ）和和基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律( KVL )。它反映了電路中。它反映了電路中 所有支路電壓和電流所遵循的基本規(guī)律，是分析所有支路電壓和電流所遵循的基本規(guī)律，是分析 集總參數(shù)電路的基本定律?；鶢柣舴蚨膳c元件集總參數(shù)電路的基本定律?；鶢柣舴蚨膳c元件 特性構(gòu)成了電路分析的基礎(chǔ)。特性構(gòu)成了電路分析的基礎(chǔ)。 6.6.基爾霍夫定律基爾霍夫定律 b a + +

31、E2 R2 + + R3 R1 E1 支路支路：電路中流過同一電流的一個(gè)分支。流過支路的電電路中流過同一電流的一個(gè)分支。流過支路的電 流，稱為支路電流。支路兩端的電壓，稱為支路電壓。流，稱為支路電流。支路兩端的電壓，稱為支路電壓。 三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)。三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)。 由支路組成的閉合路徑。由支路組成的閉合路徑。 6.6.基爾霍夫定律基爾霍夫定律 6.6.基爾霍夫定律基爾霍夫定律 6.1電流定律電流定律 在任一時(shí)刻，對(duì)于任一結(jié)點(diǎn)，流入此結(jié)點(diǎn)的電流等在任一時(shí)刻，對(duì)于任一結(jié)點(diǎn)，流入此結(jié)點(diǎn)的電流等 于流出此結(jié)點(diǎn)的電流。于流出此結(jié)點(diǎn)的電流。 對(duì)結(jié)點(diǎn)對(duì)結(jié)點(diǎn) a： 對(duì)結(jié)點(diǎn)對(duì)結(jié)點(diǎn) b：

32、213 III+ 321 III+ b a I1 I3I2 即即 = 0 （代數(shù)和）（代數(shù)和） 0 213 III 0 321 +III 整理得：整理得： 6.6.基爾霍夫定律基爾霍夫定律 基爾霍夫電流定律（基爾霍夫電流定律（KCL） 6.6.基爾霍夫定律基爾霍夫定律 在任一時(shí)刻，對(duì)于任一結(jié)點(diǎn)，此結(jié)點(diǎn)所關(guān)聯(lián)的在任一時(shí)刻，對(duì)于任一結(jié)點(diǎn)，此結(jié)點(diǎn)所關(guān)聯(lián)的 所有支路電流的所有支路電流的代數(shù)和代數(shù)和為零。為零。 0 641 +iii 0 542 +iii 0 653 iii 三式相加得：三式相加得： 0 321 +iii KCL可推廣應(yīng)用于電路中包圍多個(gè)結(jié)點(diǎn)的任一閉合面?？赏茝V應(yīng)用于電路中包圍多個(gè)結(jié)點(diǎn)的

33、任一閉合面。 1 3 2 5 i 6 i 4 i 1 i 3 i 2 i 表明表明 6.6.基爾霍夫定律基爾霍夫定律 KCL是電荷守恒和電流連續(xù)性原理在電路中任是電荷守恒和電流連續(xù)性原理在電路中任 意結(jié)點(diǎn)處的反映。意結(jié)點(diǎn)處的反映。 KCL是對(duì)結(jié)點(diǎn)處支路電流加的約束，與支路上是對(duì)結(jié)點(diǎn)處支路電流加的約束，與支路上 接的是什么元件無(wú)關(guān)，與電路是線性還是非線接的是什么元件無(wú)關(guān)，與電路是線性還是非線 性無(wú)關(guān)。性無(wú)關(guān)。 KCL方程是按電流參考方向列寫的，與電流實(shí)方程是按電流參考方向列寫的，與電流實(shí) 際方向無(wú)關(guān)。際方向無(wú)關(guān)。 注意注意 6.6.基爾霍夫定律基爾霍夫定律 例例9 圖示的部分電路中，已知圖示的部

34、分電路中，已知 I13 A，I45 A，I58 A，試求，試求I2、I3和和I6。 6.6.基爾霍夫定律基爾霍夫定律 6.2電壓定律電壓定律 在任一瞬間，從回路中任一點(diǎn)出發(fā)，沿回路繞行一在任一瞬間，從回路中任一點(diǎn)出發(fā)，沿回路繞行一 周，電位升之和等于電位降之和。周，電位升之和等于電位降之和。 對(duì)回路對(duì)回路1 1： 對(duì)回路對(duì)回路2 2： 6231 uuuu+ 5467 uuuu+ + u7 + u5 + u6 + u1 + u4+ u2 + u3 即即0 3162 +uuuu 即即 0 7654 +uuuu 在任一瞬間，沿任一回路繞行一周，回路中各支路電壓的在任一瞬間，沿任一回路繞行一周，回路中

35、各支路電壓的 代數(shù)和恒等于零。代數(shù)和恒等于零。即：即： U = 0 6.6.基爾霍夫定律基爾霍夫定律 基爾霍夫電壓定律（基爾霍夫電壓定律（KVL） 6.6.基爾霍夫定律基爾霍夫定律 標(biāo)定各元件電壓參考方向。標(biāo)定各元件電壓參考方向。 選定回路繞行方向，順時(shí)針或逆時(shí)針。選定回路繞行方向，順時(shí)針或逆時(shí)針。 支路電壓的參考方向與回路的繞行方向一支路電壓的參考方向與回路的繞行方向一 致，該電壓在和式中取，否則取。致，該電壓在和式中取，否則取。 注意注意 6.6.基爾霍夫定律基爾霍夫定律 例例10 如圖所示電路，已知如圖所示電路，已知u1=u3=1V， u2=4V，u4=u5=2V，求求ux。 。 + u

36、x + u5 + u6 + u1 + u4+ u2 + u3 對(duì)對(duì)回路有：回路有： 0 3621 + + + uuuu 對(duì)對(duì)回路有：回路有： 0 546 + + + x uuuu Vuuuuuux6 54321 + + + + + 6.6.基爾霍夫定律基爾霍夫定律 Sba UUUU+ 21 KVL的實(shí)質(zhì)反映了電路遵從能量守恒定律。的實(shí)質(zhì)反映了電路遵從能量守恒定律。 KVL是對(duì)回路中的支路電壓加的約束，與回路各支路上是對(duì)回路中的支路電壓加的約束，與回路各支路上 接的是什么元件無(wú)關(guān)，與電路是線性還是非線性無(wú)關(guān)。接的是什么元件無(wú)關(guān)，與電路是線性還是非線性無(wú)關(guān)。 KVL方程是按電壓參考方向列寫，與電壓實(shí)際方向無(wú)方程是按電壓參考方向列寫，與電壓實(shí)際方向無(wú) 關(guān)。關(guān)。 注意注意 a Us b _ _ - + + + U2 U1 K