電路分析基礎(chǔ)-第一章 電路分析的定律和等效的概念

1、1電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ)Fundamental Circuits AnalysissU10BASE-T wall plate導(dǎo)線電池開關(guān)燈泡下 頁上 頁電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ)基本內(nèi)容對(duì)電路中的電壓、電流、電荷、磁通、能量和對(duì)電路中的電壓、電流、電荷、磁通、能量和功率等物理量進(jìn)行分析，探討電路的基本定律功率等物理量進(jìn)行分析，探討電路的基本定律和定理，并討論各種計(jì)算方法，為電類專業(yè)學(xué)和定理，并討論各種計(jì)算方法，為電類專業(yè)學(xué)生建立必要的理論基礎(chǔ)。生建立必要的理論基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)方法（1）提高課堂上的學(xué)習(xí)效率；（2）注重基本概念的理解并靈活運(yùn)用；（3）多做習(xí)題，必須獨(dú)立完成作業(yè)；（4）及時(shí)交流和溝通；（

2、5）注重實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)；（6）訪問校園網(wǎng)上精品課程網(wǎng)站。幾點(diǎn)要求（1）按時(shí)上課；（2）課堂上認(rèn)真聽講，重點(diǎn)內(nèi)容要做筆記；（4）實(shí)驗(yàn)要預(yù)習(xí)并寫出預(yù)習(xí)報(bào)告，認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)。（3）認(rèn)真完成作業(yè)，要“抄題”、要“畫圖”，所用的參數(shù)在圖上標(biāo)明變量和方向；電路分析基礎(chǔ)什么是電路什么是電路 電路（電路（electric circuits）就是由若干電氣元）就是由若干電氣元件（件（electrical elements）相互連接構(gòu)成的）相互連接構(gòu)成的電電流的通路流的通路。 本課程中要接觸的電氣元件有電阻、電容、本課程中要接觸的電氣元件有電阻、電容、電感、二極管、電感、二極管、MOSFET、理想運(yùn)算放大、理想運(yùn)算放大器

3、（器（Operational Amplifier）、互感線圈、）、互感線圈、理想變壓器等理想變壓器等為什么要學(xué)習(xí)電路？為什么要學(xué)習(xí)電路？ 從學(xué)術(shù)的觀點(diǎn)來看從學(xué)術(shù)的觀點(diǎn)來看 電路是電氣工程（電路是電氣工程（Electrical EngineeringElectrical Engineering）的基礎(chǔ)。的基礎(chǔ)。 電路是計(jì)算機(jī)科學(xué)（電路是計(jì)算機(jī)科學(xué)（Computer ScienceComputer Science）的基）的基礎(chǔ)。礎(chǔ)。 從實(shí)際情況來看從實(shí)際情況來看 電路原理是許多高級(jí)課程的先修課程。電路原理是許多高級(jí)課程的先修課程。 熟練掌握電路原理對(duì)現(xiàn)實(shí)生活有幫助。熟練掌握電路原理對(duì)現(xiàn)實(shí)生活有幫助

4、。電路都有哪些作用？電路都有哪些作用？ 傳輸能量傳輸能量 電能的產(chǎn)生、傳輸和分配電能的產(chǎn)生、傳輸和分配 電路是計(jì)算機(jī)科學(xué)（電路是計(jì)算機(jī)科學(xué)（Computer ScienceComputer Science）的基）的基礎(chǔ)。礎(chǔ)。 處理信號(hào)處理信號(hào) 電信號(hào)的獲得、變換和放大電信號(hào)的獲得、變換和放大本學(xué)期的主要內(nèi)容本學(xué)期的主要內(nèi)容 直流電路（直流電路（DC circuitsDC circuits） 線性方程組（如何列方程，方程個(gè)數(shù)，有無唯線性方程組（如何列方程，方程個(gè)數(shù)，有無唯一解）一解） 動(dòng)態(tài)電路（動(dòng)態(tài)電路（Transient circuitsTransient circuits） 微分方程（經(jīng)典解

5、法，通解微分方程（經(jīng)典解法，通解+ +特解）特解） 交流電路（交流電路（AC circuitsAC circuits） 求解微分方程的特解（正弦）求解微分方程的特解（正弦）1. 1. 電壓、電流的參考方向電壓、電流的參考方向3. 3. 基爾霍夫定律基爾霍夫定律重點(diǎn)重點(diǎn)第一章第一章 電路分析的定律和等效的概念電路分析的定律和等效的概念2. 2. 電路元件特性電路元件特性（Circuit Laws and Concept of Equivalence）4. 4. 電路的等效電路的等效下 頁1.1 電路模型（電路模型（model)和電路圖和電路圖1. 1. 實(shí)際電路實(shí)際電路功能功能a 能量的傳輸、分

6、配與轉(zhuǎn)換；由電工設(shè)備和電氣元器件按預(yù)期目的連接，構(gòu)成電流的通路。b 信息的傳遞與處理。名詞名詞電源：提供電能或電信號(hào)的器件也稱之為“激勵(lì)”負(fù)載：用電設(shè)備。消耗、存儲(chǔ)能量響應(yīng)：各支路的電壓和電流下 頁反映實(shí)際電路器件的主要電磁性質(zhì)的理想電路元件及其組合。2. 電路模型電路模型 (Circuit Model)sU10BASE-T wall plate導(dǎo)線電池開關(guān)燈泡電路圖理想電路元件理想電路元件具有某種確定的電磁性質(zhì)電路模型電路模型具有精確的數(shù)學(xué)定義。下 頁上 頁實(shí)際電路元件實(shí)際電路元件簡單的u- i 關(guān)系幾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

7、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)能量的元件電源元件：表示各種將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件電源元件：表示各種將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件注（1） 具有相同的主要電磁性能的實(shí)際電路部件，在具有相同的主要電磁性能的實(shí)際電路部件，在一定條件下可用同一模型表示；一定條件下可用同一模型表示；下 頁上 頁（2）同一實(shí)際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，其模）同一實(shí)際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，其模型可以有不同的形式。型可以有不同的形式。例例3. 集總參數(shù)電路集總參數(shù)電路由集總元件構(gòu)成的電路由集

8、總元件構(gòu)成的電路集總元件集總元件假定發(fā)生的電磁過程都集中在元件內(nèi)部進(jìn)行假定發(fā)生的電磁過程都集中在元件內(nèi)部進(jìn)行,集總條件集總條件d從一端流入的電流等于另一端流出的電流，從一端流入的電流等于另一端流出的電流，下 頁上 頁兩個(gè)端子之間的電壓為單值量。兩個(gè)端子之間的電壓為單值量。1.2 參考方向參考方向 (Reference Direction) 電路中的主要物理量有電壓、電流、電荷、磁鏈、能電路中的主要物理量有電壓、電流、電荷、磁鏈、能量、電功率等。在線性電路分析中人們主要關(guān)心的物理量量、電功率等。在線性電路分析中人們主要關(guān)心的物理量是電流、電壓和功率。是電流、電壓和功率。1. 電流的參考方向電流的

9、參考方向 (Current Reference Direction)電流電流強(qiáng)度帶電粒子有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)，形成電流單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量下 頁上 頁 單位單位1kA=103A1mA=10-3A1 A=10-6AA（安培）(Ampere: 1775-1836，F(xiàn)rance)kA、mA、 A下 頁上 頁方向方向規(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?qū)嶋H方向?qū)嶋H方向AABB問題問題復(fù)雜電路或電路中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，復(fù)雜電路或電路中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，電流的實(shí)際方向往往很難事先判斷。電流的

10、實(shí)際方向往往很難事先判斷。下 頁上 頁1 4 1 +20V90 9 9 9 9 -參考方向參考方向i 參考方向任意假定一個(gè)正電荷運(yùn)動(dòng)的方向即為電流的參考方向。i 參考方向i 參考方向i 0i 0參考方向U+實(shí)際方向?qū)嶋H方向+實(shí)際方向?qū)嶋H方向參考方向U+ 0 吸收正功率 (實(shí)際吸收)P 0 發(fā)出正功率 (實(shí)際發(fā)出)P 0 發(fā)出負(fù)功率 (實(shí)際吸收)（2） u, i 取非關(guān)聯(lián)參考方向下 頁上 頁+iuAB+iuAB發(fā)P = u i 表示元件吸收的功率 吸例例求圖示電路中各方框求圖示電路中各方框所代表的元件消耗或所代表的元件消耗或產(chǎn)生的功率。已知：產(chǎn)生的功率。已知： U1=1V, U2=3V,U3=8

11、V, U4=4V,U5=7V, U6=3VI1=2A, I2=1A, I3= 1A 解解WIUP221111 發(fā)發(fā)WIUP62)3(122 吸吸WIUP1628133 吸吸WIUP3)1()3(366 吸吸WIUP7)1(7355 吸吸WIUP41)4(244 吸吸注注對(duì)一完整的電路，發(fā)出的功率消耗的功率對(duì)一完整的電路，發(fā)出的功率消耗的功率下 頁上 頁564123I1+U1U2U3U4U5U6I2I3 1.3 電源元件電源元件 (Independent Source)元件兩端電壓總能保持定值或是一定的時(shí)間函數(shù)，其電壓值與流出的電流 i 無關(guān)，這樣的元件叫做理想電壓源。電路符號(hào)電路符號(hào)1. 理想

12、電壓源理想電壓源定義定義下 頁上 頁iSu+SU(1) 電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無關(guān)；與流經(jīng)它的電流方向、大小無關(guān)。(2) 通過電壓源的電流由電源及外 電路共同決定。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ui)(tuS伏安關(guān)系例例外電路RuiS )( Ri0)( 0 Ri電壓源不能短路！電壓源不能短路！下 頁上 頁Ri+Su電壓源的功率電壓源的功率（1） 電壓、電流的參考方向非關(guān)聯(lián)電壓、電流的參考方向非關(guān)聯(lián)+_iu+_Su+_iu+_SuiuPS iuPS 發(fā)發(fā)發(fā)出功率（2） 電壓、電流的參考方向關(guān)聯(lián)電壓、電流的參考方向關(guān)聯(lián) iuPS 吸吸吸收功率下 頁上 頁例例 5

13、R+_i+_Ru+_10V5V計(jì)算圖示電路各元件的功率。計(jì)算圖示電路各元件的功率。解解滿足滿足：P（發(fā)）（發(fā)）P（吸）（吸）下 頁上 頁VuR5510 )(ARuiR155 WRiPR5152 吸吸WiuPS10110V10 發(fā)發(fā)WiuPS515V5 吸吸usuiO實(shí)際電壓源實(shí)際電壓源i+_u+_SuSR考慮內(nèi)阻伏安特性伏安特性iRuuSS 一個(gè)好的電壓源要求一個(gè)好的電壓源要求0SR下 頁上 頁 實(shí)際電壓源也不允許短路。因其內(nèi)阻小，若實(shí)際電壓源也不允許短路。因其內(nèi)阻小，若短路，電流很大，可能燒毀電源。短路，電流很大，可能燒毀電源。輸出電流總能保持定值或一定的時(shí)間函數(shù)，且電流大小與它的兩端電壓u

14、 無關(guān)。電路符號(hào)電路符號(hào)2. 理想電流源理想電流源定義定義(1) 電流源的輸出電流由電源本身決定，與外電路無關(guān)；與它兩端電壓方向、大小無關(guān)(2) 電流源兩端的電壓由電流源及外電路共同決定。 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ui)(tiS伏安關(guān)系下 頁上 頁u+Si例例外外電電路路)( 00 Ru)( Ru電流源不能開路！電流源不能開路！實(shí)際電流源的產(chǎn)生實(shí)際電流源的產(chǎn)生 可由穩(wěn)流電子設(shè)備產(chǎn)生，如晶體管的集電極電流與負(fù)載無關(guān)；光電池在一定光線照射下被激發(fā)產(chǎn)生定值的電流等。SRiu 下 頁上 頁Ru+Si電流源的功率電流源的功率（1） 電壓、電流的參考方向非關(guān)聯(lián)電壓、電流的參考方

15、向非關(guān)聯(lián)SuiP 發(fā)出功率，起電源作用（2） 電壓、電流的參考方向關(guān)聯(lián)電壓、電流的參考方向關(guān)聯(lián)吸收功率，充當(dāng)負(fù)載SuiP 發(fā)發(fā)SuiP 吸吸下 頁上 頁u+_Siu+Si例例計(jì)算圖示電路各元件的功率。解解AiS2 Vu5 WuiPS10522A 發(fā)發(fā)WiuPS10)2(55V 發(fā)發(fā)滿足滿足：P（發(fā)）（發(fā)）P（吸）（吸）下 頁上 頁+_u+_2A5ViAiiS2 實(shí)際電流源也不允許開路。因其內(nèi)阻大，實(shí)際電流源也不允許開路。因其內(nèi)阻大，若開路，電壓很高，可能燒毀電源。若開路，電壓很高，可能燒毀電源。uiO 實(shí)際電實(shí)際電流流源源考慮內(nèi)阻考慮內(nèi)阻伏安特性伏安特性SSRuii 一個(gè)好的電流源要求 SR下

16、 頁上 頁u+_SiSRiSiSSiR1.4 電阻元件電阻元件 (Resistor)2. 線性電阻元件線性電阻元件電路符號(hào)電路符號(hào)電阻元件電阻元件對(duì)電流呈現(xiàn)阻力的元件。其伏安關(guān)系用ui平面的一條曲線來描述：0 ),(iufiu任何時(shí)刻端電壓與其電流成正比的電阻元件。1. 定義定義伏安伏安特性特性下 頁上 頁R ui 關(guān)系關(guān)系R 稱為電阻，單位： (歐) (Ohm，歐姆)滿足歐姆定律 (Ohms Law)GuRui iuR ui單位單位G 稱為電導(dǎo)，單位：S(西) (Siemens，西門子) u、i 取關(guān)聯(lián)取關(guān)聯(lián)參考方向參考方向伏安特性為一條過原點(diǎn)的直線Riu 下 頁上 頁ui+R(2) 如電阻

17、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)注注(3) 線性電阻是無記憶、雙向性的元件歐姆定律歐姆定律 (1) 只適用于線性電阻 ( R 為常數(shù)）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！下 頁上 頁ui+R+iRRiu 3. 功率和能量功率和能量上述結(jié)果說明電阻元件在任何時(shí)刻總是消耗功率的。上述結(jié)果說明電阻元件在任何時(shí)刻總是消耗功率的。功率功率下 頁上 頁ui+Rui+Ruip 吸吸Ri2 uip 吸吸iRi)( Ri2 )( Guu Gu2 Gu2 可用功表示。從 t0 到 t 時(shí)刻電阻消耗的能量： ttttR

18、uid pdW00能量能量Riu+4. 電阻的開路與短路電阻的開路與短路短路短路00 ui Gor R 00 0 ui0 Gor Rui下 頁上 頁線性電阻元件的電流無論為何值時(shí)，其兩端電壓均為零。開（斷）路開（斷）路線性電阻元件的端電壓無論為何值時(shí)，其電流均為零。電阻的額定值LRS 01TT幾種常見材料的0電阻率與溫度系數(shù)材料材料銀銀銅銅鋁鋁鐵鐵碳碳鎳鉻合金鎳鉻合金 0 / m1.510-81.610-82.510-88.710-8350010-811010-8 /(-1)4.010-34.310-34.710-35.010-35.010-41.610-4決定阻值的因素電阻器的尺寸主要取決于

19、什么？貼片電阻體積小重量輕 可靠性高碳膜電阻阻值范圍寬 價(jià)格低廉金屬膜電阻穩(wěn)定性高精度高線繞電阻功率大1.5 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 ( Kirchhoffs Laws ) 基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律 ( KCL )和基爾霍夫電壓定律和基爾霍夫電壓定律( KVL )。它反映了電路元件連。它反映了電路元件連接之后所有支路電壓和電流應(yīng)遵循的基本規(guī)律，是接之后所有支路電壓和電流應(yīng)遵循的基本規(guī)律，是分析集總參數(shù)電路的基本定律。分析集總參數(shù)電路的基本定律。下 頁上 頁基爾霍夫定律與基爾霍夫定律與VCR 構(gòu)成了電路分析的基礎(chǔ)。構(gòu)成了電路分析的基礎(chǔ)。VCR KCL、K

20、VL 元件特性元件特性 連接結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu) 支路電壓和電流支路電壓和電流 基爾霍夫其人基爾霍夫其人基爾霍夫（基爾霍夫（Gustav Robert KirchhoffGustav Robert Kirchhoff，1824182418871887），德國物理學(xué)家。），德國物理學(xué)家。18451845年，年，2121歲時(shí)他發(fā)表了第一篇論文，歲時(shí)他發(fā)表了第一篇論文，提出了穩(wěn)恒電路網(wǎng)絡(luò)中電流、電壓、電提出了穩(wěn)恒電路網(wǎng)絡(luò)中電流、電壓、電阻關(guān)系的兩條電路定律，即著名的阻關(guān)系的兩條電路定律，即著名的基爾基爾霍夫電流定律霍夫電流定律（KCLKCL）和）和基爾霍夫電壓定基爾霍夫電壓定律律（KVLKVL），解決了電器

21、設(shè)計(jì)中電路方面），解決了電器設(shè)計(jì)中電路方面的難題。的難題。后來又研究了電路中電的流動(dòng)和分布，后來又研究了電路中電的流動(dòng)和分布，從而闡明了電路中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差和靜從而闡明了電路中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差和靜電學(xué)的電勢(shì)這兩個(gè)物理量在量綱和單位電學(xué)的電勢(shì)這兩個(gè)物理量在量綱和單位上的一致。使基爾霍夫電路定律具有更上的一致。使基爾霍夫電路定律具有更廣泛的意義。直到現(xiàn)在，基爾霍夫電路廣泛的意義。直到現(xiàn)在，基爾霍夫電路定律仍舊是解決復(fù)雜電路問題的重要工定律仍舊是解決復(fù)雜電路問題的重要工具。基爾霍夫被稱為具。基爾霍夫被稱為“電路求解大師電路求解大師”。 下 頁上 頁1.8 基爾霍夫定律 ( Kirchhoffs Law

22、s )1. 幾個(gè)名詞幾個(gè)名詞電路中通過同一電流的分支。電路中通過同一電流的分支。(b)三條或三條以上支路的連接點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)。三條或三條以上支路的連接點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)。b=3an=2b+_R1uS1+_uS2R2R3（1）支路）支路 (branch)電路中每一個(gè)二端元件就叫一條支路電路中每一個(gè)二端元件就叫一條支路i3i2i1(2) 結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn) (node)b=5下 頁上 頁兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間至少有一個(gè)電路元件。兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間至少有一個(gè)電路元件。由支路組成的閉合路徑。( l )兩結(jié)點(diǎn)間的一條通路。由支路構(gòu)成。對(duì)于平面電路，其內(nèi)部不含任何支路的回路稱為網(wǎng)孔。l=3+_R1uS1+_uS2R2R3123(3) 路徑路徑

23、(path)(4) 回路回路(loop)(5) 網(wǎng)孔網(wǎng)孔(mesh)網(wǎng)孔是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔網(wǎng)孔是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔下 頁上 頁2. 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律 (KCL)令流出為令流出為“+”，有：，有：例例 在集總參數(shù)電路中，任意時(shí)刻，對(duì)任意結(jié)點(diǎn)流出（或流在集總參數(shù)電路中，任意時(shí)刻，對(duì)任意結(jié)點(diǎn)流出（或流入）該結(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和等于零。入）該結(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和等于零。 出出入入iior 流進(jìn)的電流進(jìn)的電流等于流流等于流出的電流出的電流1i5i4i3i2i054321 iiiii54321iiiii 下 頁上 頁 mkti10)(0641 iii例例0542 iii0653 ii

24、i三式相加得：三式相加得：0321 iii表明表明KCL可推廣應(yīng)用于電路中可推廣應(yīng)用于電路中包圍多個(gè)結(jié)點(diǎn)的任一閉合面包圍多個(gè)結(jié)點(diǎn)的任一閉合面明確明確（1） 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；（2） KCL是對(duì)支路電流施加的約束，與支路上接的是是對(duì)支路電流施加的約束，與支路上接的是 什么元件無關(guān)，與電路是線性還是非線性無關(guān)；什么元件無關(guān)，與電路是線性還是非線性無關(guān)；（3）KCL方程是按電流參考方向列寫，與電流實(shí)際方程是按電流參考方向列寫，與電流實(shí)際 方向無關(guān)。方向無關(guān)。下 頁上 頁（2）選定回路繞行方向，順時(shí)）選定回路

25、繞行方向，順時(shí)針或逆時(shí)針。針或逆時(shí)針。 在在集總參數(shù)電路中，任一時(shí)刻，集總參數(shù)電路中，任一時(shí)刻，沿任一閉合路徑繞沿任一閉合路徑繞行，各元件電壓的代數(shù)和等于零行，各元件電壓的代數(shù)和等于零。 升升降降uuor I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_（1）標(biāo)定各元件電壓參考方向）標(biāo)定各元件電壓參考方向 或：下 頁上 頁 mktu10)(U2U4U3U10443211 SSUUUUUU114432SSUUUUUU 4144332211SSUUIRIRIRIR 3. 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律 (KVL)例例KVL也適用于電路中任一假想的回路也適用于電路中任一假想的回路aUsb_+U

26、2U1SabUUUU 21明確明確（1） KVL的實(shí)質(zhì)反映了電路遵的實(shí)質(zhì)反映了電路遵 從能量守恒定律從能量守恒定律;（2） KVL是對(duì)回路電壓施加的約束，是對(duì)回路電壓施加的約束，與回路各支路上接的是什么元與回路各支路上接的是什么元件無關(guān)，與電路是線性還是非件無關(guān)，與電路是線性還是非線性無關(guān)；線性無關(guān)；（3）KVL方程是按電壓參考方向列寫，與電壓實(shí)際方程是按電壓參考方向列寫，與電壓實(shí)際 方向無關(guān)。方向無關(guān)。下 頁上 頁4. KCL、KVL小結(jié)小結(jié)(1) KCL是對(duì)支路電流的線性約束，是對(duì)支路電流的線性約束，KVL是對(duì)是對(duì)回回路電壓路電壓的線性約束。的線性約束。(2) KCL、KVL與組成支路的元

27、件性質(zhì)及參數(shù)無關(guān)。與組成支路的元件性質(zhì)及參數(shù)無關(guān)。(3) KCL表明在每一節(jié)點(diǎn)上電荷是守恒的；表明在每一節(jié)點(diǎn)上電荷是守恒的；KVL是是能量能量守恒守恒的具體體現(xiàn)的具體體現(xiàn)(電壓與路徑無關(guān)電壓與路徑無關(guān))。(4) KCL、KVL只適用于集總參數(shù)的電路。只適用于集總參數(shù)的電路。下 頁上 頁思考UA =UB?I = ？1.下 頁上 頁AB+_13V+_2.111112VAi5)2(3 下 頁上 頁Vu1552010 543 iVu12 0534 uAi3 10V20V5VU=?2.3 4V5Vi =?3.4Vu =?5V3 1A4.1.6 受控電源受控電源 (非獨(dú)立源非獨(dú)立源)(Controlled

28、 Source or Dependent Source)電壓源電壓（或電流源電流）的大小和方向不是定值或給定的時(shí)間函數(shù)，而是受電路中某個(gè)支路的電壓(或電流)控制，這類電源稱之為受控源。電路符號(hào)電路符號(hào)+受控電壓源1. 定義定義受控電流源下 頁上 頁(1) 電流控制的電流源電流控制的電流源 ( CCCS ) : 電流放大倍數(shù) 根據(jù)控制量和被控制量是電壓 u 或電流 i ，受控源可分四種類型：當(dāng)被控制量是電壓時(shí)，用受控電壓源表示；當(dāng)被控制量是電流時(shí)，用受控電流源表示。2. 分類分類12 ii 輸出：受控部分輸入：控制部分下 頁上 頁g: 轉(zhuǎn)移電導(dǎo)轉(zhuǎn)移電導(dǎo) (2) 電壓控制的電流源電壓控制的電流源

29、( VCCS )12gui (3) 電壓控制的電壓源電壓控制的電壓源 ( VCVS )12 uu : 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) 下 頁上 頁(4) 電流控制的電壓源電流控制的電壓源 ( CCVS )12riu r : 轉(zhuǎn)移電阻轉(zhuǎn)移電阻 例例bcii 電電路路模模型型下 頁上 頁例例bcii 電電路路模模型型3. 受控源與獨(dú)立源的比較受控源與獨(dú)立源的比較(1) 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，與電路中其它電由電源本身決定，與電路中其它電壓、電流無關(guān)，而受控源電壓壓、電流無關(guān)，而受控源電壓(或電流或電流)由控制量決定。由控制量決定。(2) 獨(dú)立源在電路中起獨(dú)立源在電路中起“激勵(lì)

30、激勵(lì)”作用，在電路中產(chǎn)生電壓、作用，在電路中產(chǎn)生電壓、電流，而受控源只是反映輸出端與輸入端的控制關(guān)系，電流，而受控源只是反映輸出端與輸入端的控制關(guān)系，在電路中不能作為在電路中不能作為“激勵(lì)激勵(lì)”。例例求：電壓求：電壓u2。解解Ai2361 Viu46106512 下 頁上 頁5i1+_u2_u1=6V i1+3 +_下 頁上 頁10V5.1AI =?10 10V2 10A4VU =?3A6.U =?10V5 5 5 I23I22I27.USR2R1I1 I1U=?8.0)10(10101 I解解AI21 AII31211 解解AI7310 024 IUVIU1041442 下 頁上 頁I1I1

31、0V5.1AI =?10 10V2 10A4VU =?3A6.解解AI155102 2222553IIIU 下 頁上 頁VI222 U =?10V5 5 5 I23I22I2U =?10V5 5 5 I23I22I27.解解12 IRU 111 RUIIS )1(11 RUIS)1( 12 RURUS)1(121 RUIUPSSS2122)1( RURPSR)1(12 RRUUS)1(2122 RRPPSR選擇參數(shù)可以得到選擇參數(shù)可以得到電壓和功率放大。電壓和功率放大。上 頁USR2R1I1 I1U=?8.1.7一端口電路的等效變換一端口電路的等效變換2. 2. 電阻的串、并聯(lián)電阻的串、并聯(lián)4

32、. 4. 實(shí)際電源的等效變換實(shí)際電源的等效變換3. 3. 輸入電阻輸入電阻重點(diǎn)重點(diǎn)1. 1. 電路等效的概念電路等效的概念5. 5. Y 變換變換下 頁引言引言僅由電源、線性受控源和線性電阻構(gòu)成的電路。分析方法（1）歐姆定律和基爾霍夫定律是分析電阻電路的依據(jù)；（2）等效變換的方法,也稱化簡的方法。由線性時(shí)不變無源元件、線性受控源和獨(dú)立電源組成的電路。線性電路線性電阻電路下 頁上 頁電路的等效變換電路的等效變換 任何一個(gè)復(fù)雜的電路任何一個(gè)復(fù)雜的電路, 向外引出兩個(gè)端鈕，且從一個(gè)向外引出兩個(gè)端鈕，且從一個(gè)端子流入的電流等于從另一端子流出的電流，則稱這一電端子流入的電流等于從另一端子流出的電流，則稱

33、這一電路為二端網(wǎng)絡(luò)路為二端網(wǎng)絡(luò)(或一端口網(wǎng)絡(luò)或一端口網(wǎng)絡(luò))。1. 二端網(wǎng)絡(luò)（一端口）二端網(wǎng)絡(luò)（一端口）無無源源一一端端口口2. 二端電路等效的概念二端電路等效的概念 兩個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同的二端網(wǎng)絡(luò)，端口具有完全相同的兩個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同的二端網(wǎng)絡(luò)，端口具有完全相同的電壓、電流關(guān)系，則稱它們是等效的電路。電壓、電流關(guān)系，則稱它們是等效的電路。ii無源無源ii下 頁上 頁等效等效ACBC明明確確（1）電路等效變換的條件（2）等效變換指對(duì)外等效（3）電路等效變換的目的兩電路具有相同的VCR未變化的外電路 C 中的電壓、電流和功率均保持不變。化簡電路，方便計(jì)算AiuBiu下 頁上 頁1.7.1 電阻的串聯(lián)、并

34、聯(lián)和串并聯(lián)電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)（1） 電路特點(diǎn)電路特點(diǎn)1. 電阻串聯(lián)電阻串聯(lián)( Series Connection of Resistors )+_R1R n+_u ki+_u1+_unuRk(a) 各電阻順序連接，流過同一電流各電阻順序連接，流過同一電流 (KCL)；(b) 總電壓等于各串聯(lián)電阻的電壓之和總電壓等于各串聯(lián)電阻的電壓之和 (KVL)。nkuuuu 1下 頁上 頁 由歐姆定律由歐姆定律結(jié)論：結(jié)論：串聯(lián)電路的總電阻等于各分電阻之和。串聯(lián)電路的總電阻等于各分電阻之和。 等效（2）等效電路）等效電路u+_R eqi+_R1R n+_u ki+_u1+_unuRkiRiRRiRiRi

35、RueqnnK )(11knkknkeqRRRRRR 11下 頁上 頁（3）串聯(lián)電阻的分壓）串聯(lián)電阻的分壓說明電壓與電阻成正比，因此串聯(lián)電阻電路可作分壓電路說明電壓與電阻成正比，因此串聯(lián)電阻電路可作分壓電路 注意方向 !uuRRRuRiRueqkeqkkk 例例兩個(gè)電阻的分壓：兩個(gè)電阻的分壓：uRRRu2111 uRRRu2122 +_uR1R2+u2iu1下 頁上 頁（4）功率）功率總功率總功率（1） 電阻串聯(lián)時(shí)，各電阻消耗的功率與電阻大小成正比電阻串聯(lián)時(shí)，各電阻消耗的功率與電阻大小成正比表明表明2222211,iRpiRpiRpnn nnRRRppp:2121 nneqpppiRRRiRp

36、 212212)(（2） 等效電阻消耗的功率等于各串聯(lián)電阻消耗功率的總和等效電阻消耗的功率等于各串聯(lián)電阻消耗功率的總和下 頁上 頁2. 電阻并聯(lián)電阻并聯(lián) (Parallel Connection)（1） 電路特點(diǎn)電路特點(diǎn)(a) 各電阻兩端分別接在一起，兩端為同一電壓各電阻兩端分別接在一起，兩端為同一電壓 (KVL)；(b) 總電流等于流過各并聯(lián)電阻的電流之和總電流等于流過各并聯(lián)電阻的電流之和 (KCL)。i = i1+ i2+ + ik+ +ininR1R2RkRni+ui1i2ik_下 頁上 頁等效由由KCL:（2） 等效電路等效電路+u_iReq等效電導(dǎo)等于并聯(lián)的各電導(dǎo)之和等效電導(dǎo)等于并聯(lián)

37、的各電導(dǎo)之和inR1R2RkRni+ui1i2ik_knkkneqGGGGGG 121keqneqeqRRRRRGR 111121即即nkiiiii 21uGuGuGuGuGeqnk 21下 頁上 頁（3） 并聯(lián)電阻的電流分配并聯(lián)電阻的電流分配eqkeqkkGGu/Ru/Rii 對(duì)于兩電阻并聯(lián)，有：對(duì)于兩電阻并聯(lián)，有：電流分配與電導(dǎo)成正比電流分配與電導(dǎo)成正比iGGieqkk 21211RRiRRiRieq 21122RRiRRiRieq 212121111RRRRRRReq R1R2i1i2i下 頁上 頁（4） 功率功率總功率總功率（1） 電阻并聯(lián)時(shí)，各電阻消耗的功率與電阻大小成反比電阻并聯(lián)時(shí)

38、，各電阻消耗的功率與電阻大小成反比表明表明2222211,uGpuGpuGpnn nnGGGppp:2121 nneqpppuGGGuGp 212212)(（2） 等效電阻消耗的功率等于各并聯(lián)電阻消耗功率的總和等效電阻消耗的功率等于各并聯(lián)電阻消耗功率的總和（3） 并聯(lián)電阻彼此獨(dú)立，互不影響。并聯(lián)電阻彼此獨(dú)立，互不影響。下 頁上 頁3. 電阻的串并聯(lián)電阻的串并聯(lián) 例例計(jì)算各支路的電流。計(jì)算各支路的電流。i1i2i3i4i518 6 5 4 12 165VAi15111651 Ai51591892 Ai105153 Ai5 . 710412124 Ai5 . 25 . 7105 i1i2i318

39、9 5 165V6 下 頁上 頁例例解解 用分流方法用分流方法用分壓方法用分壓方法3421II 224UU RI121 V3244 RIURI234 求：求：I1 ,I4 ,U4+_2R2R2R2RRRI1I2I3I412V_U4+_U1+_U2241I 181I R23 V3 141U 下 頁上 頁從以上例題可得求解串、并聯(lián)電路的一般步驟：從以上例題可得求解串、并聯(lián)電路的一般步驟：（1） 求出等效電阻或等效電導(dǎo)；求出等效電阻或等效電導(dǎo)；（2）應(yīng)用歐姆定律求出總電壓或總電流；）應(yīng)用歐姆定律求出總電壓或總電流；（3）應(yīng)用歐姆定律或分壓、分流公式求各電阻上的電流和電壓）應(yīng)用歐姆定律或分壓、分流公式

40、求各電阻上的電流和電壓以上的關(guān)鍵在于識(shí)別各電阻的串聯(lián)、并聯(lián)關(guān)系！以上的關(guān)鍵在于識(shí)別各電阻的串聯(lián)、并聯(lián)關(guān)系！例例求求: Rab , Rcd 12615/)55(abR 45/)515(cdR6 15 5 5 dcba等效電阻針對(duì)電路的某兩端等效電阻針對(duì)電路的某兩端而言，否則無意義。而言，否則無意義。下 頁上 頁60 100 50 10 ba40 80 20 1.15 20 ba5 6 6 7 2.bacdRRRR3.下 頁上 頁解解 Rab7070 60 100 50 10 ba40 80 20 1.6060 100100 6060 b ba a120120 2020 100100 6060 b

41、 ba a4040 2020 100100 100100 b ba a2020 下 頁上 頁 Rab10 縮短無電阻支路縮短無電阻支路15 20 ba5 6 6 7 2.15 20 ba5 6 6 7 15 ba4 3 7 15 ba4 10 下下 頁頁上上 頁頁 對(duì)稱電路對(duì)稱電路 c、d等電位等電位RRab 短路短路斷路斷路bacdRRRR3.bacdRRRRbacdRRRR下 頁上 頁1.8電阻的電阻的Y形連接和形連接和 形連接的等效變換形連接的等效變換1. 電阻的電阻的 、Y連接連接Y型型網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 型型網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 包含包含三端三端網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)R1R5R3cadR1R2R5abdbacdR1R2

42、R3R4R5下 頁上 頁 ，Y 網(wǎng)絡(luò)的變形網(wǎng)絡(luò)的變形 型電路型電路 ( 型型) T 型電路型電路 (Y、星、星型型)這兩個(gè)電路當(dāng)它們的電阻滿足一定的關(guān)系時(shí)，能夠相互等效這兩個(gè)電路當(dāng)它們的電阻滿足一定的關(guān)系時(shí)，能夠相互等效下 頁上 頁 i1 =i1Y , i2 =i2Y , i3 =i3Y , u12 =u12Y , u23 =u23Y , u31 =u31Y 2. Y 變換的等效條件變換的等效條件等效條件：等效條件：u23 R12R31R23i3 i2 i1 123+u12 u31 R1R2R3i1Yi2Yi3Y123+u12Yu23Yu31Y下 頁上 頁Y: 用電流表示電壓用電流表示電壓u1

43、2Y=R1i1YR2i2Y : 用電壓表示電流用電壓表示電流i1Y+i2Y+i3Y = 0 u31Y=R3i3Y R1i1Y u23Y=R2i2Y R3i3Y i3 =u31 /R31 u23 /R23i2 =u23 /R23 u12 /R12i1 =u12 /R12 u31 /R31(2)(1)u23R12R31R23i3 i2 i1123+u12u31R1R2R3i1Yi2Yi3Y123+u12Yu23Yu31Y下 頁上 頁1332212313121RRRRRRRuRuiYYY 1332213121232RRRRRRRuRuiYYY 1332211232313RRRRRRRuRuiYYY

44、由式由式(2)解得：解得：i3 =u31 /R31 u23 /R23i2 =u23 /R23 u12 /R12i1 =u12 /R12 u31 /R31(1)(3)根據(jù)等效條件，比較式根據(jù)等效條件，比較式(3)與式與式(1)，得，得Y型型型的變換條件：型的變換條件： 213133113232233212112RRRRRRRRRRRRRRRRRR321133132132233212112GGGGGGGGGGGGGGGGGG 或或下下 頁頁上上 頁頁類似可得到由類似可得到由 型型 Y型的變換條件：型的變換條件： 122331233133112231223223311231121GGGGGGGGGG

45、GGGGGGGG 312312233133123121223231231231121RRRRRRRRRRRRRRRRRR 或或簡記方法：簡記方法： RR相相鄰鄰電電阻阻乘乘積積或或YYGG 相相鄰鄰電電導(dǎo)導(dǎo)乘乘積積 變變YY變變 下 頁上 頁下 頁上 頁231322131131322123331322112RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR 312312233133123121223231231231121RRRRRRRRRRRRRRRRRR 形形不不相相鄰鄰電電阻阻形形電電阻阻兩兩兩兩乘乘積積之之和和YY R形形電電阻阻之之和和形形相相鄰鄰電電阻阻乘乘積積 YR12321R31

46、R23R1231R2R3R特例：若三個(gè)電阻相等特例：若三個(gè)電阻相等(對(duì)稱對(duì)稱)，則有，則有 R = 3RY注意注意(1) 等效對(duì)外部等效對(duì)外部(端鈕以外端鈕以外)有效，對(duì)內(nèi)不成立；有效，對(duì)內(nèi)不成立；(2) 等效電路與外部電路無關(guān)；等效電路與外部電路無關(guān)；外大內(nèi)小外大內(nèi)小(3) 用于簡化電路。用于簡化電路。下 頁上 頁12321R31R23R1R2R3R橋 T 電路1/3k 1/3k 1k RE1/3k 例例1k 1k 1k 1k RE1k RE3k 3k 3k i下 頁上 頁1 4 1 +20V90 9 9 9 9 -例例1 4 1 +20V90 3 3 3 9 -計(jì)算計(jì)算90 電阻吸收的功率

47、電阻吸收的功率1 10 +20V90 -i1i 10901090101eqRAi210/20 Ai2.090102101 WiP6.3)2.0(9090221 下 頁上 頁例求負(fù)載電阻 RL消耗的功率。2A30 20 RL10 10 10 30 40 20 2A30 20 RL30 30 30 30 40 20 2A40 RL10 10 10 40 ILAIL1 WIRPLLL402 下 頁上 頁1.7.2 電壓源和電流源的串聯(lián)和并聯(lián)電壓源和電流源的串聯(lián)和并聯(lián) 1. 理想電壓源的串聯(lián)和并聯(lián)理想電壓源的串聯(lián)和并聯(lián)相同的電壓相同的電壓源才能并聯(lián)源才能并聯(lián),電源中的電電源中的電流不確定。流不確定。串

48、聯(lián)串聯(lián) sksssuuuu21等效電路注意參考方向注意參考方向等效電路并聯(lián)并聯(lián)21sssuuu 下 頁上 頁us2+_+_us1+_uS+_uS+_us1+_+_ius2+_u實(shí)際電壓源的串聯(lián)等效實(shí)際電壓源的串聯(lián)等效RiuiRRuuiRuiRuuSSSSS )()(21212211對(duì)外等效！對(duì)外等效！下 頁上 頁_us2us1+_+_iuR1R2+_uS+_iuRuS+_iu+_+_i任意任意元件元件u+_Su2. 理想電流源的串聯(lián)并聯(lián)理想電流源的串聯(lián)并聯(lián)相同的理想電流源才能串聯(lián)相同的理想電流源才能串聯(lián), 每個(gè)電流源的端電壓不能確定每個(gè)電流源的端電壓不能確定串聯(lián)串聯(lián)并聯(lián)并聯(lián) sksnsssii

49、iii21等效電路等效電路注意參考方向注意參考方向等效電路等效電路21sssiii 下 頁上 頁is1is2isnisisiis2is1實(shí)際電流源的并聯(lián)等效電路實(shí)際電流源的并聯(lián)等效電路RuiuRRiiRuiRuiiSSSSS )11()(21212211等效電路等效電路等效電路對(duì)外等效！對(duì)外等效！下 頁上 頁is1is2iR2R1+_uiSR+_uiis任意元件u+_is+_uR解:+abU25V(a)+abU5V(c)+a+-2V5VU+-b2(c)+(b)aU 5A23b+(a)a+5V32U+a5AbU3(b)+b10V+-2A2I討論題?IA32410A72210A5210III哪個(gè)答

50、案對(duì)?1.7.4 實(shí)際電壓源和實(shí)際電流源的等效變換實(shí)際電壓源和實(shí)際電流源的等效變換 實(shí)際電壓源、實(shí)際電流源兩種模型可以進(jìn)行等效變換，實(shí)際電壓源、實(shí)際電流源兩種模型可以進(jìn)行等效變換，所謂的等效是指端口的電壓、電流在轉(zhuǎn)換過程中保持不變。所謂的等效是指端口的電壓、電流在轉(zhuǎn)換過程中保持不變。可可得等效的條件得等效的條件iGi+u_isi+_usRi+u_實(shí)實(shí)際際電電壓壓源源實(shí)實(shí)際際電電流流源源下 頁上 頁iRuuiS iiSRuRui uGiiiS iiiSSRGRui1, 由電壓源變換為電流源：由電壓源變換為電流源：轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換由電流源變換為電壓源：由電流源變換為電壓源：下 頁上 頁i+_usRi+u_iGi+u_isiGi+u_isi+_usRi+u_iiiSSRGRui1, iiiSSGRGiu1, (2) 等效是對(duì)外部電路等效，對(duì)內(nèi)部電路是不等效的。等效是對(duì)外部電路等效，對(duì)內(nèi)部電路是不等效的。注意注意開路的電流源可以有電流流過并聯(lián)電