電路分析基礎(chǔ) (1)

1、 第一章第一章 集總參數(shù)電路中電壓電流的約束關(guān)系集總參數(shù)電路中電壓電流的約束關(guān)系常用電路元件：常用電路元件：基本概念：基本概念：基本變量：基本變量：基本定律：基本定律：集總參數(shù)電路、集總參數(shù)元件、兩類(lèi)約束等。集總參數(shù)電路、集總參數(shù)元件、兩類(lèi)約束等。電壓、電流、功率。電壓、電流、功率。常用電路元件的常用電路元件的VCR定律；定律；基爾霍夫定律?；鶢柣舴蚨?。重點(diǎn)：電流、電壓的參考方向與關(guān)聯(lián)參考方向，基爾霍夫定律。重點(diǎn)：電流、電壓的參考方向與關(guān)聯(lián)參考方向，基爾霍夫定律。電阻元件、獨(dú)立電壓源和獨(dú)立電流源、受控源。電阻元件、獨(dú)立電壓源和獨(dú)立電流源、受控源。 1-1 電路及集總電路模型電路及集總電路模型

2、 一、電路（網(wǎng)絡(luò)）一、電路（網(wǎng)絡(luò)） 實(shí)際電路實(shí)際電路 由電阻器、電容器、電感、電容等實(shí)際部件由電阻器、電容器、電感、電容等實(shí)際部件或晶體管等實(shí)際器件按一定方式連接而構(gòu)成的電或晶體管等實(shí)際器件按一定方式連接而構(gòu)成的電流通路。主要由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)組成。流通路。主要由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)組成。1.1.定義：定義：電容器電容器線(xiàn)圈線(xiàn)圈電阻器電阻器晶體管晶體管電池電池 實(shí)際電路中常見(jiàn)的組成部件和器件實(shí)際電路中常見(jiàn)的組成部件和器件運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器 2. 作用作用 （1）能量轉(zhuǎn)換：）能量轉(zhuǎn)換：實(shí)現(xiàn)電能傳送、轉(zhuǎn)換等。實(shí)現(xiàn)電能傳送、轉(zhuǎn)換等。 （2）信號(hào)處理：）信號(hào)處理：實(shí)現(xiàn)電信號(hào)產(chǎn)生、加工、傳輸、變換

3、等。實(shí)現(xiàn)電信號(hào)產(chǎn)生、加工、傳輸、變換等。電路圖電路圖 用元件圖形符號(hào)表示的各部、器件相互連接關(guān)系的圖。用元件圖形符號(hào)表示的各部、器件相互連接關(guān)系的圖。3 3、分類(lèi)：、分類(lèi)：線(xiàn)線(xiàn) 性性非線(xiàn)性非線(xiàn)性 激勵(lì)與響應(yīng)滿(mǎn)足疊加性和齊次性的電路激勵(lì)與響應(yīng)滿(mǎn)足疊加性和齊次性的電路。時(shí)時(shí) 變變時(shí)不變時(shí)不變 電路元件參數(shù)不隨時(shí)間變化電路元件參數(shù)不隨時(shí)間變化。集總參數(shù)集總參數(shù)分布參數(shù)分布參數(shù) 實(shí)際電路幾何尺寸遠(yuǎn)小于最高工作頻率所實(shí)際電路幾何尺寸遠(yuǎn)小于最高工作頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的電路。（對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的電路。（ d d0;i0;或若或若i0i0，表明，表明實(shí)際方向與參考方向一致。實(shí)際方向與參考方向一致。 反之反之: : 若

4、電流若電流i i的實(shí)際方向與參考方向不一致，則若的實(shí)際方向與參考方向不一致，則若i0i0；或若；或若i0i 0u 0，真實(shí)極性與參考極性相同真實(shí)極性與參考極性相同 2 2）若若u 0u 0;p0;或若或若p0p0， 表示功率的真實(shí)方向與參考方向一致。表示功率的真實(shí)方向與參考方向一致。反之反之: : 若功率的真實(shí)方向與參考方向相反，則若功率的真實(shí)方向與參考方向相反，則p 0p 0；或若；或若p0p0 p0 ，吸收功率（消耗功率）吸收功率（消耗功率）； p0p0p 0，則表示，則表示該元件或電路吸收功率，該元件或電路吸收功率，p 0p 0w(t)0有源元件：有源元件：w(t)0w(t)0 5）無(wú)記

5、憶元件：無(wú)記憶元件：u(t)=Ri(t)R單位：?jiǎn)挝唬?(歐姆歐姆)4、線(xiàn)性時(shí)不變電導(dǎo)、線(xiàn)性時(shí)不變電導(dǎo)： 1）伏安關(guān)系為伏安關(guān)系為i-ui-u平面過(guò)坐標(biāo)原平面過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線(xiàn)，斜率為點(diǎn)的一條直線(xiàn)，斜率為G G。 2）通過(guò)的電流與端電壓成正比通過(guò)的電流與端電壓成正比 即：即： i = uG 或或 I= UG 注意：注意：電流、電壓為關(guān)聯(lián)參電流、電壓為關(guān)聯(lián)參 考方向考方向 3）具有雙向性具有雙向性: : 伏安特性對(duì)原伏安特性對(duì)原點(diǎn)對(duì)稱(chēng)點(diǎn)對(duì)稱(chēng) 4）耗能元件：耗能元件：p=ui=i2 /G =u2G0 5）無(wú)記憶元件：無(wú)記憶元件：i(t)= u(t)GG單位：?jiǎn)挝唬篠(西門(mén)子西門(mén)子)1-5 電電

6、壓壓 源源 1、定義、定義：能獨(dú)立向外能獨(dú)立向外電路提供恒定電壓的電路提供恒定電壓的二端元件。二端元件。 R() 251020 i(A) 5210.5 u(v) 10 10 10102、符號(hào)表示、符號(hào)表示 3、伏安關(guān)系、伏安關(guān)系： 平行于平行于i i軸軸的一條直線(xiàn)。的一條直線(xiàn)。+ Us -4、特點(diǎn)、特點(diǎn)： 恒壓不恒流恒壓不恒流Usi ( A)u(V)0i+u -（端電壓（端電壓u與與i無(wú)關(guān)，電流無(wú)關(guān)，電流i由外電路確定）。由外電路確定）。RUs=10v1-6 電電 流流 源源 1、定義、定義：能獨(dú)立向能獨(dú)立向外電路提供恒定電流外電路提供恒定電流的二端元件。的二端元件。 R() 251020 i

7、(A) 2222 u(v)41020402、符號(hào)表示、符號(hào)表示 3、伏安關(guān)系、伏安關(guān)系： 平行于平行于u u軸軸的一條直線(xiàn)。的一條直線(xiàn)。Is4、特點(diǎn)、特點(diǎn)： 恒流不恒壓恒流不恒壓Isu( v)i(A)0i+u -R（電流（電流i與與u無(wú)關(guān)，端電壓無(wú)關(guān)，端電壓u由外電路確定）。由外電路確定）。Is=2A1-7 受受 控控 源源 1、定義：、定義： 依靠其它支路的電流或電壓向外電路提供恒定電流或依靠其它支路的電流或電壓向外電路提供恒定電流或電壓的元件。電壓的元件。2、電路結(jié)構(gòu)特征：、電路結(jié)構(gòu)特征：具有兩條支路：具有兩條支路： 電流源或電壓源所在支路電流源或電壓源所在支路 受控支路受控支路 控制電流

8、或電壓所在支路控制電流或電壓所在支路 控制支路控制支路線(xiàn)線(xiàn) 性性非線(xiàn)性非線(xiàn)性 時(shí)時(shí) 變變 時(shí)不變時(shí)不變3、分類(lèi)：、分類(lèi)：4、線(xiàn)性時(shí)不變受控源電路模型：、線(xiàn)性時(shí)不變受控源電路模型： （1） 電壓控制電壓源電壓控制電壓源（2） 電壓控制電流源電壓控制電流源Voltage Controlled Voltage Source （VCVS)（VCCS)Voltage Controlled Current SourceI1=0U2= U1I1=0I2= gU1例例: :電子三極管電子三極管例例: :場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管i1U1 U1i + _ + _ + _U2U2U1gU1 + _i1 + _i2i1（3）

9、 電流控制電壓源電流控制電壓源（4） 電流控制電流源電流控制電流源I1 I1 I1I1Current Controlled Voltage Source（CCVS)i + _ + U1 -+U2 _ + U1 - I2 （CCCS)Current Controlled Current SourceU1=0U2= I1U1=0I2= I1例例: :直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)例例: :晶體三極管晶體三極管5、線(xiàn)性時(shí)不變受控源特點(diǎn)：、線(xiàn)性時(shí)不變受控源特點(diǎn)：（1） 非獨(dú)立的電源：非獨(dú)立的電源：不能獨(dú)立向外電路提供能量。不能獨(dú)立向外電路提供能量。（2） 具有兩重性：具有兩重性：電源性、電阻性電源性、電阻性。注

10、意注意：獨(dú)立電源在電路中可以獨(dú)立地起：獨(dú)立電源在電路中可以獨(dú)立地起“激勵(lì)激勵(lì)”作用，作用，是實(shí)際電路電能或電信號(hào)的是實(shí)際電路電能或電信號(hào)的“源泉源泉”。 受控源是描述電子器件中某一支路對(duì)另一支路控制作用受控源是描述電子器件中某一支路對(duì)另一支路控制作用的理想模型，本身不直接起的理想模型，本身不直接起“激勵(lì)激勵(lì)”作用。作用。-2-2I -2I -6U +10=0由由KVL，有，有-4I -6U = - 8又有又有U = 2I+2聯(lián)立解得聯(lián)立解得U = 1.5vI = - 0.25A受控源受控源: :(具有電源性具有電源性)p = 6UI = - 2.25W若受控源若受控源: : 6UU UU =

11、4v I=1A(具有電阻性具有電阻性)例例1-111-11：圖示電路，求電壓：圖示電路，求電壓U U、電流、電流I I和受控源功率。和受控源功率。解解：1 1、分壓電路、分壓電路 串聯(lián)電阻電路串聯(lián)電阻電路對(duì)總電壓有分壓作用：對(duì)總電壓有分壓作用：R1 +u1uSR2u2s2111uRRRu s2122uRRRu 分壓公式：分壓公式：sn1kkkkuRRu 1-8 1-8 分壓公式和分流公式分壓公式和分流公式 并聯(lián)電阻電路并聯(lián)電阻電路對(duì)總電流有分流作用：對(duì)總電流有分流作用： R2ISG1G2R1i1i2s212s2111iRRRiGGGi s211s2122iRRRiGGGi sn1kkkkiGG

12、i 2.2.分流電路分流電路分流公式：分流公式：1-9 1-9 兩類(lèi)約束兩類(lèi)約束兩類(lèi)約束的概念：兩類(lèi)約束的概念：（1） 拓?fù)浼s束（拓?fù)浼s束（KCL，KVL）：）： 與電路支路性質(zhì)無(wú)關(guān)，只取決于電路的連接結(jié)構(gòu)。與電路支路性質(zhì)無(wú)關(guān)，只取決于電路的連接結(jié)構(gòu)。（2） 支路約束（支路支路約束（支路VCR)： 取決于支路元件的性質(zhì)。取決于支路元件的性質(zhì)。說(shuō)明說(shuō)明： 利用兩類(lèi)約束可以直接列寫(xiě)電路方程求解電路，利用兩類(lèi)約束可以直接列寫(xiě)電路方程求解電路，因此這兩類(lèi)約束是電路分析的基本依據(jù)。因此這兩類(lèi)約束是電路分析的基本依據(jù)。I1I2I3I4I2=3AI3=-1Au=2I2 -2= 4 v由由KVLKVL，有，有

13、u - U1-2I3 + 2=0U1=8v I4 =1AI1=I+I4 由由KCLKCL，有，有=2A由由KVLKVL，有，有U1=3U1 RI1故故 R=8 例例1-121-12：圖示電路，求電壓圖示電路，求電壓u u、電流、電流I I1 1和電阻和電阻R R。解解：+ u1 -+ u2 -4u1ii i1 1L1L2usus=30vu=20vi=2AR=10 pus=-90w發(fā)出發(fā)出90wp4u1=24w發(fā)出發(fā)出-24w練習(xí)練習(xí)： 圖示電路，圖示電路，i1 =3A, u2 =4V。求電流。求電流i、電壓、電壓u、us 和電和電阻阻R,并求電源、受控源發(fā)出的功率。并求電源、受控源發(fā)出的功率。1 電路及電路模型：電路及電路模型： 電路作用、分類(lèi)、理想元件、理想電路模型電路作用、分類(lèi)、理想元件、理想電路模型本章要點(diǎn)：本章要點(diǎn)：3 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 KCL、KVL內(nèi)容、推廣形式、物理意義內(nèi)容、推廣形式、物理意義4 電路常用元件電路常用元件 無(wú)源元件（電阻）；無(wú)源元件