電路分析基礎(chǔ)1

1、 電路分析電路分析概述概述 課程的性質(zhì)和任務(wù)：課程的性質(zhì)和任務(wù)： 是電類專業(yè)一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，是研究電路理論的是電類專業(yè)一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，是研究電路理論的入門課程，著重討論入門課程，著重討論集中參數(shù)、線性、非時(shí)變電路集中參數(shù)、線性、非時(shí)變電路。通過。通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握電路的基本理論和基本分析方法，為本課程的學(xué)習(xí)，掌握電路的基本理論和基本分析方法，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程準(zhǔn)備必要的電路知識(shí)。學(xué)習(xí)后續(xù)課程準(zhǔn)備必要的電路知識(shí)。課程學(xué)時(shí)數(shù)：課程學(xué)時(shí)數(shù)：72 72 課程學(xué)分：課程學(xué)分：4.54.5課程類別：課程類別：B類（專業(yè)基礎(chǔ)課）類（專業(yè)基礎(chǔ)課）課程地位：校課程地位：校 3+6 課程；課程； 校統(tǒng)考課

2、（命題、閱卷、課程要求）校統(tǒng)考課（命題、閱卷、課程要求） 課程教學(xué)要求：課程教學(xué)要求： 掌握電路基本理論和基本分析方法掌握電路基本理論和基本分析方法 課程重要性課程重要性 課程特點(diǎn)：嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)律性強(qiáng)、需要多練習(xí)課程特點(diǎn)：嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)律性強(qiáng)、需要多練習(xí)課程主要參考教材：課程主要參考教材： 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 李翰蓀李翰蓀 高教出版社（第三版）高教出版社（第三版） 課程內(nèi)容課程內(nèi)容 線性電阻電路分析線性電阻電路分析 直流輸入下線性動(dòng)態(tài)電路分析直流輸入下線性動(dòng)態(tài)電路分析 正弦輸入下線性動(dòng)態(tài)電路穩(wěn)態(tài)分析正弦輸入下線性動(dòng)態(tài)電路穩(wěn)態(tài)分析 課程學(xué)習(xí)任務(wù)課程學(xué)習(xí)任務(wù) 課程上機(jī)任務(wù)課程上機(jī)任務(wù)( (課程設(shè)計(jì)課程

3、設(shè)計(jì)) )嘗試應(yīng)用電路軟件嘗試應(yīng)用電路軟件, ,用計(jì)算機(jī)分析計(jì)算電路。用計(jì)算機(jī)分析計(jì)算電路。 課程學(xué)習(xí)建議：課程學(xué)習(xí)建議：1 1）增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力；準(zhǔn)備一個(gè)課堂練習(xí)本；）增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力；準(zhǔn)備一個(gè)課堂練習(xí)本；2 2）避免學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的第一個(gè)也是普遍性問題：）避免學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的第一個(gè)也是普遍性問題：輕視輕視3 3）要學(xué)會(huì)用本課程知識(shí)分析電路；）要學(xué)會(huì)用本課程知識(shí)分析電路；4 4）注意新概念的引入與正確應(yīng)用；）注意新概念的引入與正確應(yīng)用；5 5）注意分析中的細(xì)節(jié)問題。）注意分析中的細(xì)節(jié)問題。交作業(yè)時(shí)間：每周三交作業(yè)時(shí)間：每周三 課程考核形式（由三部分組成）：課程考核形式（由三部分組成）：1、平時(shí)成績(jī)（

4、、平時(shí)成績(jī)（10%總成績(jī)）總成績(jī)）優(yōu)秀：優(yōu)秀：10%學(xué)生總?cè)藬?shù)學(xué)生總?cè)藬?shù)良好：良好：60%學(xué)生總?cè)藬?shù)學(xué)生總?cè)藬?shù)其他：其他：20%學(xué)生總?cè)藬?shù)學(xué)生總?cè)藬?shù)3、期中考試、期中考試（30%）4、期末考試、期末考試（60%）第一章第一章 電路的基本概念和定理電路的基本概念和定理教學(xué)要求教學(xué)要求:（理解并掌握）（理解并掌握）1、電路與電路模型；、電路與電路模型；2、電流、電壓參考方向及關(guān)聯(lián)參考方向；、電流、電壓參考方向及關(guān)聯(lián)參考方向；3、功率、功率 ( 發(fā)出、吸收）；發(fā)出、吸收）；4、基爾霍夫定律及應(yīng)用（、基爾霍夫定律及應(yīng)用（KCL、KVL）；）；4、元件性質(zhì)及元件、元件性質(zhì)及元件VCR： (電阻元件電阻元

5、件, 獨(dú)立電壓源獨(dú)立電壓源, 獨(dú)立電流源獨(dú)立電流源,受控源受控源)5、兩類約束與電路方程；、兩類約束與電路方程；6、了解線性與非線性電阻的概念；、了解線性與非線性電阻的概念；電路分析課件：微固學(xué)院電路分析課件：微固學(xué)院 曲健曲健一、電路：一、電路：若干個(gè)電器設(shè)備或電子器件按照一定的方式連接起來構(gòu)成電流若干個(gè)電器設(shè)備或電子器件按照一定的方式連接起來構(gòu)成電流的通路。的通路。實(shí)際電路：實(shí)際電路：由電源、電阻器、電容器、電感線圈、變壓器、晶體管、運(yùn)算由電源、電阻器、電容器、電感線圈、變壓器、晶體管、運(yùn)算放大器等電氣器件相互連接而成。放大器等電氣器件相互連接而成。 1-1 電路和電路模型電路和電路模型二

6、、集中二、集中(總總)參數(shù)電路和分布參數(shù)電路參數(shù)電路和分布參數(shù)電路按實(shí)際電路幾何尺寸按實(shí)際電路幾何尺寸 d 與工作信號(hào)波長(zhǎng)與工作信號(hào)波長(zhǎng)的關(guān)系的關(guān)系, 電路分為兩類。電路分為兩類。集中參數(shù)電路：集中參數(shù)電路：滿足滿足d 的電路；的電路；分布參數(shù)電路：分布參數(shù)電路：不滿足不滿足d 0i 0 吸收電功率吸收電功率 p(t)0 產(chǎn)生電功率產(chǎn)生電功率件元iu網(wǎng)絡(luò)二端iu物理意義？物理意義？一個(gè)完整電路一個(gè)完整電路（能量守恒）（能量守恒） 01nkkp（代數(shù)和代數(shù)和） P吸吸 = + ui （關(guān)聯(lián)方向）（關(guān)聯(lián)方向） P吸吸 =u i (非關(guān)聯(lián)方向非關(guān)聯(lián)方向)解：（解：（a a） p= 3(2)=6W0

7、產(chǎn)生產(chǎn)生 （b b） p= (3) 2=6W0 吸收吸收例例1 1 圖中各元件是吸收還是產(chǎn)生功率？圖中各元件是吸收還是產(chǎn)生功率？ 2A+ 3V -2A+ 3V -2A- -3V +abc例例2 2 求兩元件功率求兩元件功率i=2A- u= 1V +B解解：pA=+ui=12=2W 0 ( 吸收吸收） pB= ui= (1) 2=2W 0 ( 吸收吸收）i=2A+ u=1V -A例例3 3 若上面若上面 B B 元件產(chǎn)生功率為元件產(chǎn)生功率為4W，求此時(shí)電流，求此時(shí)電流 i。 i=？- u= -1V +B解：解： pB = ui= 4W0，(產(chǎn)生產(chǎn)生) AuuupiB41444例例4 4 求下列電

8、路中各元件的功率及性質(zhì)求下列電路中各元件的功率及性質(zhì)AUUUIR1552110V5VU1U2+ UR 5I發(fā)出）(1011011WIUpU吸收）(51522WIUpU（吸收）WIUpRR515電源在電路中可能吸收也可能發(fā)出功率。電源在電路中可能吸收也可能發(fā)出功率。?21的前提條件用UU 1-3 1-3 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 一、名詞解釋一、名詞解釋(1)(1)支路（支路（branch）：每個(gè)二端元件就是一條支路。）：每個(gè)二端元件就是一條支路。通常把流過同一電流的幾個(gè)元件串聯(lián)組合稱為一條支路。通常把流過同一電流的幾個(gè)元件串聯(lián)組合稱為一條支路。流過支路的電流，稱為支路電流；流過支路的電流，稱為

9、支路電流；支路兩端的電壓，稱為支路電壓。支路兩端的電壓，稱為支路電壓。支路電流、支路電壓取關(guān)聯(lián)方向。支路電流、支路電壓取關(guān)聯(lián)方向。有有6 6條支路，條支路，或或5 5條支路。條支路。(2)(2)結(jié)點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)（node）：支路的連接點(diǎn)。）：支路的連接點(diǎn)。通常把三個(gè)或三個(gè)以上支路的連接點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)。通常把三個(gè)或三個(gè)以上支路的連接點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)。有有4 4個(gè)結(jié)點(diǎn)或個(gè)結(jié)點(diǎn)或3 3個(gè)結(jié)點(diǎn)（個(gè)結(jié)點(diǎn)（a a、b b、d d）(3)(3)回路（回路（loop）：由若干條支路組成的閉合路徑。）：由若干條支路組成的閉合路徑。 6個(gè)回路：個(gè)回路： 1，2 、 1，3，4 、 1，3，5，6 、 2，3，4 、 2，3，5，

10、6 、 4，5，6 (4)(4)網(wǎng)孔（網(wǎng)孔（mech）：平面電路中沒有支路穿過的回路。）：平面電路中沒有支路穿過的回路。網(wǎng)孔是一種最簡(jiǎn)單的回路。網(wǎng)孔是一種最簡(jiǎn)單的回路。3個(gè)網(wǎng)孔：個(gè)網(wǎng)孔：1，2、2，4、4，6網(wǎng)孔是回路，回路不一定是網(wǎng)孔。網(wǎng)孔是回路，回路不一定是網(wǎng)孔。R4R1R2R3R5平面電路：畫在平面上不出現(xiàn)支路交叉的電路。平面電路：畫在平面上不出現(xiàn)支路交叉的電路。2R4R1R3R5R電路分析課件：微固學(xué)院電路分析課件：微固學(xué)院 曲健曲健有有5 5條支路、條支路、3 3個(gè)結(jié)點(diǎn)，個(gè)結(jié)點(diǎn)， ( (或或4 4條支路，條支路，2 2個(gè)結(jié)點(diǎn)個(gè)結(jié)點(diǎn)) )3 3個(gè)網(wǎng)孔，個(gè)網(wǎng)孔，6 6個(gè)回路。個(gè)回路。有有

11、3 3條支路，條支路，2 2個(gè)結(jié)點(diǎn)，個(gè)結(jié)點(diǎn)，2 2個(gè)網(wǎng)孔，個(gè)網(wǎng)孔，3 3個(gè)回路。個(gè)回路。 有有5 5條支路，條支路，3 3個(gè)結(jié)點(diǎn)，個(gè)結(jié)點(diǎn)，3 3個(gè)網(wǎng)孔，個(gè)網(wǎng)孔，6 6個(gè)回路。個(gè)回路。 只有一個(gè)回路的電路稱為單回路電路，是最簡(jiǎn)單電路。只有一個(gè)回路的電路稱為單回路電路，是最簡(jiǎn)單電路。01nkki即即或：流出該結(jié)點(diǎn)的全部支路電流的代數(shù)和恒等于或：流出該結(jié)點(diǎn)的全部支路電流的代數(shù)和恒等于0 0。 二、基爾霍夫電流定律二、基爾霍夫電流定律（KCL： Kirchhoff Current Law）（1 1） KCL內(nèi)容（針對(duì)結(jié)點(diǎn)）內(nèi)容（針對(duì)結(jié)點(diǎn)）在任一時(shí)刻，對(duì)電路中任一結(jié)點(diǎn)，流入該結(jié)點(diǎn)的總電流等于流出在任一時(shí)

12、刻，對(duì)電路中任一結(jié)點(diǎn)，流入該結(jié)點(diǎn)的總電流等于流出該結(jié)點(diǎn)的總電流。即該結(jié)點(diǎn)的總電流。即i入入=i出出KCL對(duì)連接到某結(jié)點(diǎn)的各支路電流施加了線性約束：對(duì)連接到某結(jié)點(diǎn)的各支路電流施加了線性約束：不論支路的元件為何種類型，匯集到該結(jié)點(diǎn)的所有電流必須服從不論支路的元件為何種類型，匯集到該結(jié)點(diǎn)的所有電流必須服從KCL。 由由 KCL：i2+i4+i1= i3+i5； 或：或： i3+i5-i1-i2-i4= 0 i5i2i3i4oi1125430iii或：流出流入0321iiia 結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)065iiC 結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)06421iiiid 結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)0543iiib 結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)（2 2）KCL 理論依據(jù)：電流連續(xù)性原

13、理理論依據(jù)：電流連續(xù)性原理（3 3）KCL運(yùn)用中的符號(hào)運(yùn)用中的符號(hào)運(yùn)用運(yùn)用KCL用到兩套符號(hào)：用到兩套符號(hào)：一是方程各項(xiàng)前的正、負(fù)號(hào)：取決于電流參考方向與結(jié)點(diǎn)的一是方程各項(xiàng)前的正、負(fù)號(hào)：取決于電流參考方向與結(jié)點(diǎn)的相對(duì)關(guān)系；相對(duì)關(guān)系；二是各電流本身數(shù)值的正、負(fù)號(hào)：表明真實(shí)方向與參考方向二是各電流本身數(shù)值的正、負(fù)號(hào)：表明真實(shí)方向與參考方向關(guān)系。關(guān)系。例例1 1 已知已知 i1、i2、i3 方向及數(shù)值如圖，求元件方向及數(shù)值如圖，求元件A的電流。的電流。i4i2=2Ai1=5Ai3=-3AA解：設(shè)未知電流為解：設(shè)未知電流為i4 , 參考方向如圖。參考方向如圖。 i3+i2i1i4=0 i4 = i2+

14、 i3- i1= (2)+ (-3) - (5) = -6A ( (真實(shí)方向與參考方向相反真實(shí)方向與參考方向相反) )例例2 2 求求iR、i5 。已知已知 i1=2A，i2=3A，i3= - 0.5A，i4=1AiR Ai1i2Bi5i3i4R解解： iR =i1+i2=2+3=5A；I5 =i4i3iR =(1)(-0.5)(5) =3.5A （4 4）KCL的用途：的用途：當(dāng)某結(jié)點(diǎn)只有一條支路電流未知時(shí)，由當(dāng)某結(jié)點(diǎn)只有一條支路電流未知時(shí)，由KCL可求出未知電流?？汕蟪鑫粗娏?。電路分析課件：微固學(xué)院電路分析課件：微固學(xué)院 曲健曲健例：例：0643iiiKCL擴(kuò)展應(yīng)用于閉合面擴(kuò)展應(yīng)用于閉合

15、面（5 5）KCL 的擴(kuò)展應(yīng)用：的擴(kuò)展應(yīng)用： 可推廣到電路某一部分可推廣到電路某一部分( (包圍幾個(gè)節(jié)點(diǎn)的任意假想閉合面）。包圍幾個(gè)節(jié)點(diǎn)的任意假想閉合面）。A3 021iii2i1i3i1+i2+i3=0練習(xí)練習(xí)Aiiii1)(3217由由 KCL i5= i6 (c 結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)) i3=i4+i6 (閉合面閉合面) i1= i2i3 (a 結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)) 例：已知若干電流例：已知若干電流, ,求求 i7已知已知 i2，i4，i6，求其余電流求其余電流。兩種應(yīng)用結(jié)論：兩種應(yīng)用結(jié)論：(a)(a)兩個(gè)獨(dú)立電路只有兩根導(dǎo)線相連時(shí)，必有兩個(gè)獨(dú)立電路只有兩根導(dǎo)線相連時(shí)，必有i1= i2; ;(b)(b)兩個(gè)獨(dú)

16、立電路只有一根導(dǎo)線相連時(shí)，必有兩個(gè)獨(dú)立電路只有一根導(dǎo)線相連時(shí)，必有i=0。 電路 1 電路 2 i= 0 電路電路2電路電路10i 電 路 1 電 路 2 i1 i2 電路電路1電路電路21i2i升降或即uuunkk01三、基爾霍夫電壓定律（三、基爾霍夫電壓定律（KVL）（1 1）KVL內(nèi)容（針對(duì)回路）：內(nèi)容（針對(duì)回路）：對(duì)任一時(shí)刻任一電路中的任一閉合回路，沿任意繞行對(duì)任一時(shí)刻任一電路中的任一閉合回路，沿任意繞行方向，組成該回路的所有電壓代數(shù)和等于方向，組成該回路的所有電壓代數(shù)和等于0 0。KVL 對(duì)任一閉合回路中各支路電壓施加了線性約束，不論對(duì)任一閉合回路中各支路電壓施加了線性約束，不論該支

17、路該支路元件為何種類型元件為何種類型，組成閉合回路的所有電壓必須服從，組成閉合回路的所有電壓必須服從KVL。2 21 13 34 45 56 6u1u2u3u4u5u6回路回路00654321uuuuuuu電壓代數(shù)和中各電壓正、負(fù)號(hào)的確定：電壓代數(shù)和中各電壓正、負(fù)號(hào)的確定：先指定回路繞行方向和各電壓參考方向，先指定回路繞行方向和各電壓參考方向，二者一致，電壓為正；相反，電壓為負(fù)。二者一致，電壓為正；相反，電壓為負(fù)。 繞行方向（順、逆時(shí)針）不影響回路電壓滿足繞行方向（順、逆時(shí)針）不影響回路電壓滿足KVL。回路回路1 1 bcda： u2+u4+u3-u1=0 ； badc： u1-u3-u4-u

18、2=0回路回路2 2 bdcb： u5-u4-u2=0 bcdb： u2+u4-u5=0回路回路3 3 bdab： u5+u3-u1=0 badb： u1-u3-u5=0 例例21 12 23 3（2 2）KVL 理論依據(jù)理論依據(jù)電位的單值性原理：電位的單值性原理：電路中每一點(diǎn)都有電路中每一點(diǎn)都有一個(gè)一個(gè)確定的確定的電位數(shù)值。電位數(shù)值。（3 3）KVL 應(yīng)用中的符號(hào)應(yīng)用中的符號(hào)運(yùn)用運(yùn)用KVL也有兩套符號(hào)也有兩套符號(hào)一是方程中各項(xiàng)前的符號(hào)：一是方程中各項(xiàng)前的符號(hào)：各電壓降參考方向與繞行方向各電壓降參考方向與繞行方向一致取正；相反取負(fù)。一致取正；相反取負(fù)。二是每項(xiàng)電壓值的正、負(fù)：二是每項(xiàng)電壓值的正

19、、負(fù)：說明其真實(shí)方向與參考方向關(guān)系。說明其真實(shí)方向與參考方向關(guān)系。例例1 1 已知已知 u1=1V，u3=3V，u4=4V， 求求 u2 ，u5 。Vuuuuuuuu6)4()3() 1 (043121342Vuuuuuu2)4()6(0425245例例2 2 已知已知 u1= -2V，u2=8V，u4=9V， 求求 u3 。1u4u3u2u選繞行方向?yàn)轫槙r(shí)針選繞行方向?yàn)轫槙r(shí)針Vuuuuuuuu3)9()8()2(042134321badc已知已知： uab=5V，ubc=3V，udc=6v，求，求uad=？VVuuuuuuuuuKVLcdbcabdaaddacdbcab46350）（）（：（

20、4 4） KVL的擴(kuò)展應(yīng)用：的擴(kuò)展應(yīng)用：也適用于任一閉合也適用于任一閉合結(jié)點(diǎn)序列結(jié)點(diǎn)序列的各段電壓。的各段電壓。雙下標(biāo)次序表示電壓雙下標(biāo)次序表示電壓降降參考方向。參考方向。ABCD例例1 1 已知已知uAB=5V , uBC=2V , uCD=3V, 求求uAD解：解： 應(yīng)用應(yīng)用KVL于閉合結(jié)點(diǎn)序列各電壓于閉合結(jié)點(diǎn)序列各電壓VuuVuuuuuuuuDAADCDBCABDADACDBCAB663)2(5)(0（5 5） KVL的用途：的用途：在某一閉合回路中或某一閉合結(jié)點(diǎn)序列中，當(dāng)只有在某一閉合回路中或某一閉合結(jié)點(diǎn)序列中，當(dāng)只有一段一段支路電壓未知時(shí)，可由支路電壓未知時(shí)，可由KVL求出。求出。例

21、例 求求 uab 。 u1=2V, u2=3V, u3=3V, u4=-7V, u5=5V, u6=2Vdbca+u1-+ u5 -+u6-+ u2 -+u4-+ u3 -ba+u1-+ u2 - (1) 順時(shí)針繞行方向順時(shí)針繞行方向解：沿順時(shí)針繞向解：沿順時(shí)針繞向: uab= u1+u2=2+3=1V逆時(shí)針繞向逆時(shí)針繞向: uab=u6+u5u4u3=2+(5)(7)3=1V結(jié)論：結(jié)論：電路任何兩點(diǎn)間的電壓與計(jì)算時(shí)選擇的路徑無關(guān)，只取決電路任何兩點(diǎn)間的電壓與計(jì)算時(shí)選擇的路徑無關(guān)，只取決該兩點(diǎn)間各段電壓的代數(shù)和。該兩點(diǎn)間各段電壓的代數(shù)和。(2) 逆時(shí)針方向逆時(shí)針方向+u4-bca+ u5 -+

22、u6-+ u3 -ddbca+u1-+ u5 -+u6-+ u2 -+u4-+ u3 -練習(xí)練習(xí)1 1 求下列兩電路求下列兩電路A點(diǎn)電位及點(diǎn)電位及UAB1 12 23 34 45 56 67 71 12 23 34 45 5VVuAO24281620246)2()8()24(）（）（）（或VuAO5)2()10()3(VVuAB322628162032)8()24(）（）（）（）（）（或VuAB7)10()3(綜上所述：綜上所述： (l) KCL對(duì)電路中任一結(jié)點(diǎn)對(duì)電路中任一結(jié)點(diǎn)( (或封閉面或封閉面) )的各支路電流施的各支路電流施 加了線性約束。加了線性約束。(2) KVL對(duì)電路中任一回路對(duì)

23、電路中任一回路( (或閉合結(jié)點(diǎn)序列或閉合結(jié)點(diǎn)序列) )的各支的各支 路電壓施加了線性約束。路電壓施加了線性約束。(3) (3) KCL和和KVL適用于任何集總參數(shù)電路，與電路元件適用于任何集總參數(shù)電路，與電路元件 的性質(zhì)無關(guān)。的性質(zhì)無關(guān)。 作業(yè)作業(yè): : 1-3 1-10 1-11本節(jié)開始介紹構(gòu)成電路模型的各種電路元件。本節(jié)開始介紹構(gòu)成電路模型的各種電路元件。1-4 電阻元件電阻元件 ( Resistance )按電路元件與外電路連接點(diǎn)的數(shù)目，電路元件可分為二端元件、按電路元件與外電路連接點(diǎn)的數(shù)目，電路元件可分為二端元件、三端元件、四端元件等。三端元件、四端元件等。 （a）二端元件）二端元件

24、(b) 三端元件三端元件 (c) 四端元件四端元件 如（電阻）如（電阻） （三極管）（三極管） （變壓器）（變壓器）電路模型由電路元件連接而成電路模型由電路元件連接而成每種電路元件有精確的定義，有各自每種電路元件有精確的定義，有各自VCR。（Voltage Current Relationship）。）。 常用的各種二端電阻器件常用的各種二端電阻器件 晶體二極管晶體二極管 電阻器電阻器電阻元件是從實(shí)際電阻器抽象出來的理想模型，電阻元件是從實(shí)際電阻器抽象出來的理想模型，常用來模擬各種電阻器和其它電阻性器件。常用來模擬各種電阻器和其它電阻性器件。用晶體管特性圖示儀用晶體管特性圖示儀測(cè)二極管和電阻器

25、的測(cè)二極管和電阻器的VCR。晶體二極管晶體二極管電阻器電阻器電壓、電流關(guān)系呈曲線電壓、電流關(guān)系呈曲線 （非線性）（非線性）電壓、電流關(guān)系呈直線電壓、電流關(guān)系呈直線 （線性）（線性）如果一個(gè)二端元件在任一時(shí)刻的電壓如果一個(gè)二端元件在任一時(shí)刻的電壓u與其電流與其電流i 的關(guān)系，的關(guān)系，由由 u-i 平面上平面上一條曲線一條曲線確定，則此二端元件稱為二端電阻確定，則此二端元件稱為二端電阻元件，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為元件，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 f (u，i)= 0電阻元件定義：電阻元件定義：有關(guān)電阻元件的概念是發(fā)展的，為適應(yīng)電子器件的不斷有關(guān)電阻元件的概念是發(fā)展的，為適應(yīng)電子器件的不斷發(fā)展情況，需要為電阻元件下一個(gè)

26、一般性定義發(fā)展情況，需要為電阻元件下一個(gè)一般性定義電阻的分類：電阻的分類：1. 1. 線性電阻與非線性電阻線性電阻與非線性電阻 線性電阻：線性電阻：VI 關(guān)系為一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的關(guān)系為一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直直線，線， 非線性電阻：非線性電阻：VI 關(guān)系為一條曲線關(guān)系為一條曲線。2. 2. 時(shí)變電阻與時(shí)不變電阻時(shí)變電阻與時(shí)不變電阻 時(shí)變電阻：時(shí)變電阻：其其VI 曲線隨時(shí)間變化；曲線隨時(shí)間變化； 時(shí)不變電阻：時(shí)不變電阻：其其VI 曲線與時(shí)間無關(guān)曲線與時(shí)間無關(guān)。電阻分類電阻分類 1 1、線性、非線性電阻、線性、非線性電阻 2 2、時(shí)變、時(shí)不變電阻、時(shí)變、時(shí)不變電阻本課程討論的是線性時(shí)不變電阻。本課程討論的

27、是線性時(shí)不變電阻。a) a) 線性時(shí)不變電阻線性時(shí)不變電阻 b)b)線性時(shí)變電阻線性時(shí)變電阻c)c)非線性時(shí)不變電阻非線性時(shí)不變電阻 d)d)非線性時(shí)變電阻非線性時(shí)變電阻 線性時(shí)不變電阻線性時(shí)不變電阻VCR曲線是通過曲線是通過u-i平面原點(diǎn)的直線。平面原點(diǎn)的直線。 VCR即即歐姆定律歐姆定律關(guān)聯(lián)方向關(guān)聯(lián)方向, ,公式為正公式為正線性電阻兩種特例線性電阻兩種特例： R= , i=0 稱為開路稱為開路; R=0, u=0 稱為短路稱為短路。(a)開路的開路的 VCR曲線曲線 (b)短路的短路的VCR曲線曲線。+u-i開路開路R=i=0+u-i短路短路R=0u=0uiR0uiR0實(shí)際電阻器實(shí)際電阻器

28、都是正電阻都是正電阻某些有源器件受某些有源器件受控源可等效為負(fù)控源可等效為負(fù)電阻電阻 在在 u、i 為為關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)方向下，電阻吸收的功率為方向下，電阻吸收的功率為RuRiuip22R0，p0 ( (吸收功率吸收功率) )；R0 ,電壓源吸收功率電壓源吸收功率； p0，電流源吸收功率電流源吸收功率， p0，電流源發(fā)出功率電流源發(fā)出功率。確定了電流源的確定了電流源的電壓電壓即可確定電流源功率即可確定電流源功率電流源電路符號(hào)電流源電路符號(hào)is(t)+u- IS+u-例例1 1 求電壓求電壓 u 及及10A電流源吸收的功率。電流源吸收的功率。例例2 2 （1 1）求）求 -5V 電壓源提供的功率電壓源提

29、供的功率 P P； （2 2）若使）若使P=0，4A電流源應(yīng)改為多大電流？電流源應(yīng)改為多大電流？1uIAuA10V51V5A16例例1 1的電路的電路 V3A3V12A4 V4A2V5例例2 2的電路的電路ii1i2例例3 若若：(1)R=10 ； (2) R=5 ；(3) R=2 時(shí)時(shí); 判斷判斷5V電壓源是發(fā)出功率或吸收功率。電壓源是發(fā)出功率或吸收功率。作業(yè)作業(yè)：1-14，1-16，解：先設(shè)各電流參考方向。解：先設(shè)各電流參考方向。)51 (5515RipV練習(xí)：求練習(xí)：求4V電壓源發(fā)出的功率電壓源發(fā)出的功率練習(xí)：求練習(xí)：求 P2V 及及 P1A（發(fā)出）（發(fā)出）AiipV1113,22065

30、 . 1314844WpAiVVuupA33)21 (2,118 i4V3 3 1V2i1iipV44設(shè)設(shè)( (u、1A)和和( (i i、2V) )關(guān)聯(lián)參考方向。關(guān)聯(lián)參考方向。 V22A32V3A1p p3A3A=? p=? p3V3V=?=?三、實(shí)際電源的電路模型三、實(shí)際電源的電路模型實(shí)際電壓源的電壓會(huì)隨外電路實(shí)際電壓源的電壓會(huì)隨外電路( (i ) )不同而不同（不同而不同（iu ）；）；實(shí)際電流源的電流也會(huì)隨外電路實(shí)際電流源的電流也會(huì)隨外電路( (u ) )不同而不同不同而不同( (ui)； 模型A模型B Ro 越小越小，uus, o 越大越大， iiso=0理想電壓源理想電壓源, o=

31、理想電流源理想電流源。osiRuusuoRiuosRuiioRuisi為了模擬這種特性，在一定條件下為了模擬這種特性，在一定條件下( (直流直流) )實(shí)際電壓源可等效成理想電壓源與一個(gè)電阻串聯(lián)模型，實(shí)際電壓源可等效成理想電壓源與一個(gè)電阻串聯(lián)模型，實(shí)際電流源可等效成理想電流源與一個(gè)電阻并聯(lián)模型。實(shí)際電流源可等效成理想電流源與一個(gè)電阻并聯(lián)模型。 兩類約束是解決集總參數(shù)電路問題的基本依據(jù)。兩類約束是解決集總參數(shù)電路問題的基本依據(jù)。兩類約束：兩類約束：1 1、拓?fù)浼s束：電路結(jié)構(gòu)上的約束；、拓?fù)浼s束：電路結(jié)構(gòu)上的約束； KCL（結(jié)點(diǎn)）、（結(jié)點(diǎn)）、KVL（回路）（回路）2 2、元件約束：與元件性質(zhì)有關(guān)（、

32、元件約束：與元件性質(zhì)有關(guān)（VCR）。1-6 1-6 兩類約束和電路方程兩類約束和電路方程設(shè)有設(shè)有n n個(gè)結(jié)點(diǎn)個(gè)結(jié)點(diǎn)b b條支路的電路，電路條支路的電路，電路全部未知量有全部未知量有2b2b個(gè)：個(gè)：（b b個(gè)支路電流，個(gè)支路電流，b b個(gè)支路電壓）。個(gè)支路電壓）。對(duì)一個(gè)電路，兩類約束總共可列出多少方程數(shù)？對(duì)一個(gè)電路，兩類約束總共可列出多少方程數(shù)？根據(jù)兩類約束共列出根據(jù)兩類約束共列出2b2b個(gè)電路方程，聯(lián)解方程求出個(gè)電路方程，聯(lián)解方程求出2b2b個(gè)未知個(gè)未知電流、電壓。電流、電壓。(n-1)個(gè)個(gè)KCL方程方程 (b-n+1)個(gè)個(gè)KVL方程方程 b個(gè)個(gè)VCR方程方程2b個(gè)方程個(gè)方程2b2b法：一種分

33、析電路最基本、最原始的方法。法：一種分析電路最基本、最原始的方法。 依據(jù)兩類約束對(duì)電路依據(jù)兩類約束對(duì)電路全部變量全部變量施加了線性約束。施加了線性約束。提問：為什么不對(duì)所有結(jié)點(diǎn)（提問：為什么不對(duì)所有結(jié)點(diǎn)（n n 個(gè)）列個(gè)）列 KCL 方程？方程？ 為什么不對(duì)所有回路列為什么不對(duì)所有回路列 KVL 方程？方程？說明：說明：1 1、列、列KCL方程只針對(duì)方程只針對(duì)獨(dú)立結(jié)點(diǎn)獨(dú)立結(jié)點(diǎn)，有，有n個(gè)結(jié)點(diǎn)的電路只個(gè)結(jié)點(diǎn)的電路只 有有( (n-1) )個(gè)個(gè)獨(dú)立結(jié)點(diǎn)，由獨(dú)立結(jié)點(diǎn)列出的獨(dú)立結(jié)點(diǎn)，由獨(dú)立結(jié)點(diǎn)列出的KCL方程方程 是是線性無關(guān)線性無關(guān)的；的； 2 2、列列KVL方程只針對(duì)方程只針對(duì)獨(dú)立回路獨(dú)立回路，網(wǎng)

34、孔就是一組獨(dú)立回網(wǎng)孔就是一組獨(dú)立回 路。路。n個(gè)結(jié)點(diǎn)個(gè)結(jié)點(diǎn)b條支路的電路條支路的電路有有(b-n+1)個(gè)個(gè)獨(dú)立回路，獨(dú)立回路， 由獨(dú)立回路列出的由獨(dú)立回路列出的KVL方程是方程是線性無關(guān)線性無關(guān)的。的。 (n-1)個(gè)個(gè)KCL方程方程 (b-n+1)個(gè)個(gè)KVL方程方程b b個(gè)方程個(gè)方程 獨(dú)立回路概念獨(dú)立回路概念 一個(gè)電路中有不止一組獨(dú)立回路一個(gè)電路中有不止一組獨(dú)立回路網(wǎng)孔是一組獨(dú)立回路網(wǎng)孔是一組獨(dú)立回路 獨(dú)立回路舉例獨(dú)立回路舉例 2b 2b法求解步驟法求解步驟（1 1）標(biāo)出各支路電流、支路電壓參考方向）標(biāo)出各支路電流、支路電壓參考方向( (關(guān)聯(lián)方向關(guān)聯(lián)方向) )；（2 2）任列）任列n-1個(gè)結(jié)點(diǎn)

35、個(gè)結(jié)點(diǎn)的的KCL方程（線性無關(guān)）；方程（線性無關(guān)）；（3 3）沿網(wǎng)孔列）沿網(wǎng)孔列b-n+1個(gè)個(gè)KVL方程（線性無關(guān)）；方程（線性無關(guān)）；（4 4）列）列b個(gè)獨(dú)立元件個(gè)獨(dú)立元件VCR方程；方程；（5 5）聯(lián)立求解）聯(lián)立求解2b方程。方程。例例3 3條支路條支路 (b=3)，2 2個(gè)結(jié)點(diǎn)個(gè)結(jié)點(diǎn)(n=2)的電路，的電路，列列2b=6個(gè)方程求解。個(gè)方程求解。選選為參考結(jié)點(diǎn)。為參考結(jié)點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)列列KCL： i1=i2+i3 （1）兩個(gè)網(wǎng)孔列兩個(gè)網(wǎng)孔列KVL： u1+u3-us1=0 （2） u2+uS2-u3=0 （3）元件元件VCR u1=i1R1 （4） u2=i2R2 （5） u3=i3R3 （

36、6）觀察法：觀察法： 在已知電路一部分電壓和電流情況下觀察電路，在已知電路一部分電壓和電流情況下觀察電路，逐個(gè)逐個(gè)應(yīng)用應(yīng)用KCL、KVL、VCR 列出相關(guān)方程來列出相關(guān)方程來推算推算其余的電壓、電流其余的電壓、電流, ,（列一個(gè)方程（列一個(gè)方程隨即解出一個(gè)未知量）而隨即解出一個(gè)未知量）而不需聯(lián)立求解不需聯(lián)立求解2b2b方程。方程。2b2b法是電路分析的基礎(chǔ)，但涉及求解聯(lián)立方程。常采用法是電路分析的基礎(chǔ)，但涉及求解聯(lián)立方程。常采用觀察法觀察法求求解電路。解電路。例例1 1、 i1=3A，求其余支路電流和電流源電壓，求其余支路電流和電流源電壓u。 解解：i1=3A和和i3=2A 已知已知， 結(jié)點(diǎn)結(jié)

37、點(diǎn) KCL ：A123314iiiA42i 650i1212145i左網(wǎng)孔左網(wǎng)孔KVL：結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)和和KCL： A143A341512546iiiiiiViu24i 6436i12364例例2 2 U1=20V，U2=12V U3=18V，求各支路電流。求各支路電流。解：共有解：共有6 6條支路條支路, ,b=6 求求6 6條支路電流條支路電流需列需列6 6個(gè)個(gè)方程方程 AIAUUIAUI24262621224元件元件VCR (3個(gè)方程個(gè)方程)KVL：(2(2個(gè)方程個(gè)方程) )AUIIUAUIIU112404025353535531331AIII9321結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn) KCL (1個(gè)方程個(gè)方程) 例例

38、3 3、用觀察法求各電流源電壓和發(fā)出的功率、用觀察法求各電流源電壓和發(fā)出的功率解：解： 設(shè)結(jié)點(diǎn)設(shè)結(jié)點(diǎn)a, b, c, d,a, b, c, d,b ba ac cd d由已知電流求未知電流由已知電流求未知電流 d： I2=2+3-1=4A c： I3=5+1=6A b： I1=2-I2-1=-3A Uab = 12+ 4I1 =24V Uac = 83I3 = 10VUbd =2I2 + 10 =2V , Uad = Uab + Ubd = 22VUcd = Uca+ Uad = Uac+Uad= 12V 各電流源吸收的功率各電流源吸收的功率 P5A=5Uac=50W 0 ( (發(fā)出）發(fā)出）

39、P1A=1Uab=24w 0 ( (發(fā)出）發(fā)出） P3A=3Uad=66w 0 ( (吸收）吸收） P1A, =1Ucd=12W 0 ( (吸收）吸收）b ba ac cd d作業(yè)作業(yè) 1-20, 1-24, 1-2722244V+ +- -+u1-0.5Ai1練習(xí)練習(xí)1 1：求：求 i1、u1。練習(xí)練習(xí)2：P2 =？3)3(2111IIWIpAIIAI82231222121)5 . 0(42411iiViuAi2)5 . 0(4,1111241V3A31I2I1-7 1-7 支路電流法和支路電壓法（支路電流法和支路電壓法（1b1b法）法）一、支路電流法：以一、支路電流法：以支路電流為變量支路

40、電流為變量列出列出b個(gè)方程求解。個(gè)方程求解。步驟步驟（1 1）選定各支路電流的參考方向；）選定各支路電流的參考方向；（2 2）對(duì)）對(duì)（n-1）個(gè)獨(dú)立結(jié)點(diǎn)列出個(gè)獨(dú)立結(jié)點(diǎn)列出KCL方程；方程；（3 3）對(duì)）對(duì)（b-n+1）個(gè)獨(dú)立回路（網(wǎng)孔）列出個(gè)獨(dú)立回路（網(wǎng)孔）列出KVL方程方程 ；（4 4）聯(lián)立求解）聯(lián)立求解 b b個(gè)方程，求出個(gè)方程，求出b b個(gè)支路電流。個(gè)支路電流。與與2b2b法區(qū)別法區(qū)別? ?電路可看成電路可看成：b=3 ， n=2) 1 (321iii對(duì)結(jié)點(diǎn)聯(lián)解方程可求出聯(lián)解方程可求出 i1，i2 ,，i3。 )3(0)2(02332213311ssuRiRiuRiRi對(duì)兩網(wǎng)孔二、支路電壓法：二、支路電壓法：以以支路電壓為變量支路電壓為變量列出列出b個(gè)方程求解。個(gè)方程求解。步驟：步驟：(1) 選定各支路電流參考方向，支路電壓方向與之關(guān)聯(lián)；選定各支路電流參考方向，支路電壓方向與之關(guān)聯(lián)；(2