教學(xué)課件：《電路分析》

1、電路分析第1章 電路的基本概念與理論2配用教材3主要內(nèi)容1.1電路1.2 電流、電位和電壓1.3 直流電和交流電1.4 電阻、電感、電容及其模型123441.5電源及其模型1.6 電路模型1.7 電路基本定律1.8 電路分析的基本概念5678主要內(nèi)容51.1電路 “電路”，是一個(gè)在人們生活和工作中出現(xiàn)頻率很高的技術(shù)詞匯，也是一個(gè)無(wú)處不在的物理系統(tǒng)。 可以毫不夸張地說(shuō)：電路與人們的生活息息相關(guān)。 那么，什么是“電路”？與之相關(guān)的概念和理論有哪些？61.1.1 電路的概念 1.1電路電路是指由電源和電子設(shè)備或電子元器件通過(guò)導(dǎo)線按照一定規(guī)則互連而成具有特定功能的電流通路。 宏觀上看。電路是一種可以完

2、成特定任務(wù)或功能的系統(tǒng)；幾何上看，電路又可以看成是一個(gè)由線段和節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)狀圖形或網(wǎng)絡(luò)。 71.1電路電路主要完成三個(gè)任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)三個(gè)功能：（1）能量轉(zhuǎn)換。（2）信號(hào)處理。（3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與計(jì)算。1.1.1 電路的概念 81.1電路1.1.2 電路的分類(lèi) 1.根據(jù)工作電流或電壓的不同，分為直流電路與交流電路。 2.根據(jù)是否包含電源，分為含源電路和無(wú)源電路。 3.根據(jù)電路功能的不同，分為用電電路和處理電路。 91.1電路1.1.2 電路的分類(lèi) 4.根據(jù)電路中元器件的不同，分為電子管電路、晶體管電路、集成電路以及由基本電子元件電阻R、電感L和電容C為主要部件構(gòu)成的RLC電路或含有各種元器件的混合電路等

3、。 5.根據(jù)電路工作（電流或電壓）波長(zhǎng)的不同，分為集中參數(shù)電路和分布參數(shù)電路。所謂集中參數(shù)電路是指由集中參數(shù)元件構(gòu)成的電路。 6.根據(jù)元件特性的不同，分為線性電路與非線性電路。 101.1電路綜上所述，盡管各種電路的構(gòu)成不盡相同，功能千差萬(wàn)別，但有三個(gè)主要角色電阻、電感和電容卻是每個(gè)電路不可或缺的組成部件。對(duì)由它們構(gòu)成的電路的研究，是分析其它電路的前提和基礎(chǔ)，因此，“電路分析”課程的主要內(nèi)容就是介紹由基本電路元件電阻、電感和電容構(gòu)成的線性電路的分析方法。1.1.2 電路的分類(lèi) 111.1電路1.1.3 線性電路 線性電路就是激勵(lì)與響應(yīng)之間滿(mǎn)足“齊次性”和“可加性”的電路。 121.1電路1.1

4、.3 線性電路 需要說(shuō)明的是，若從電路構(gòu)成的角度上看，線性電路也可認(rèn)為是由線性元器件構(gòu)成的電路。所謂線性元器件指的是外特性滿(mǎn)足線性關(guān)系的元器件，比如普通的電阻、電感和電容。131.2 電流、電位和電壓1.2.1 電流 電荷（自由電子、正負(fù)離子等）的定向移動(dòng)叫作電流。 電流強(qiáng)度是指在電場(chǎng)力的作用下，單位時(shí)間通過(guò)一導(dǎo)體任意一個(gè)橫截面的電荷量 （1.2-1） 若把電子比作汽車(chē)，電荷比作車(chē)中的乘客，則“電流強(qiáng)度”可以類(lèi)比為一條道路某一斷面單位時(shí)間通過(guò)的乘客數(shù)。 141.2 電流、電位和電壓1.2.1 電流正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颉?假設(shè)的電流方向被稱(chēng)為電流的正方向。 在電路分析與計(jì)算中，若按正方向

5、計(jì)算得到的電流強(qiáng)度為正，則認(rèn)定實(shí)際電流方向與正方向一致，反之，若電流強(qiáng)度為負(fù)，則認(rèn)定實(shí)際電流方向與正方向相反。 151.2 電流、電位和電壓1.2.1 電流需要提醒大家的是：（1）自然界中，物質(zhì)攜帶的電荷量都是（2）電荷滿(mǎn)足“電荷守恒定律”，即電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能遷移或轉(zhuǎn)換。因此，一個(gè)系統(tǒng)或電路中電荷量的代數(shù)和是不變的。 的整數(shù)倍。161.2 電流、電位和電壓1.2.2 電位與電壓 電位又稱(chēng)電勢(shì)，是指單位電荷在靜電場(chǎng)中的某一點(diǎn)所具有的電勢(shì)能。電位在數(shù)值上等于電場(chǎng)力將單位正電荷從電場(chǎng)中某一點(diǎn)移到參考點(diǎn)所做的功。 設(shè)電場(chǎng)移動(dòng)電荷庫(kù)侖所做的功為焦耳，則電位可表示為： （1.2-2）171

6、.2 電流、電位和電壓1.2.2 電位與電壓 根據(jù)電位概念可知，位于電場(chǎng)中較高電位處的正電荷，會(huì)在電場(chǎng)力的作用下向低電位處運(yùn)動(dòng)，從而形成電流。這與重力場(chǎng)中的位能（勢(shì)能）概念相似，比如，水塔中的水在重力的作用下流向低處的用戶(hù)。181.2 電流、電位和電壓1.2.2 電位與電壓 電壓，也稱(chēng)為電勢(shì)差或電位差，是衡量單位電荷在靜電場(chǎng)中由于電勢(shì)不同所產(chǎn)生的能量差的物理量。其大小等于單位正電荷因受電場(chǎng)力作用從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)所做的功，或者是a點(diǎn)與b點(diǎn)的電位差。 電壓的方向規(guī)定為從高電位指向低電位的方向（電壓降），即有（1.2-3）191.2 電流、電位和電壓1.2.2 電位與電壓在實(shí)際電路分析中，為便于計(jì)算

7、，可以事先假定某兩點(diǎn)之間的電壓方向，并稱(chēng)之為“參考方向”或“正方向”。若按參考方向計(jì)算出的結(jié)果為正值，說(shuō)明該參考方向與實(shí)際方向一致，反之，則表明該參考方向與實(shí)際方向相反。這個(gè)概念與電流方向類(lèi)似。電壓值也可以有正負(fù)之分。 電壓的大小與參考點(diǎn)無(wú)關(guān)。20電流產(chǎn)生的一個(gè)前提條件是電場(chǎng)中或電路中的兩點(diǎn)間要有電壓。 1.2 電流、電位和電壓1.2.3 電流與電壓的關(guān)系形成電流的另一個(gè)前提條件是要有供正電荷從電源正極流到負(fù)極的回路。 記住：電流總是流經(jīng)元器件的，而電壓卻是跨在元器件兩端的。211.3 直流電和交流電1.3.1 直流電把方向和大小都不隨時(shí)間變化的電流或電壓稱(chēng)為“直流電”，用字符“DC-Dire

8、ct Current”表示。 221.3 直流電和交流電1.3.2 交流電把大小和方向隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的交流電稱(chēng)為正弦交流電。簡(jiǎn)稱(chēng)為“交流電”，用字符“AC-Alternating Current”表示。 （1.3-3）（1.3-4）23有效值與幅值（最大值）的關(guān)系為： 1.3 直流電和交流電1.3.2 交流電有效值為的周期電流，在一個(gè)周期T時(shí)間內(nèi)，流過(guò)電阻R時(shí)，所消耗的直流電流通過(guò)該電阻時(shí)所消耗的功率相同。 的平均功率與一個(gè)值為，（1.3-6）在研究交流電時(shí)，把“有效值/振幅值”、“頻率”和“初相”稱(chēng)為交流電的“三要素” 241.3 直流電和交流電1.3.2 交流電正弦函數(shù)與余弦函數(shù)在電

9、學(xué)領(lǐng)域常常被統(tǒng)一稱(chēng)為“正弦型信號(hào)”，因此，正弦交流電也可用余弦形式表示。 （1.3-9）（1.3-10）目前，市面上有關(guān)“電路分析”的教材有的是以正弦函數(shù)形式為標(biāo)準(zhǔn)式，有的是以余弦函數(shù)形式為標(biāo)準(zhǔn)式，本教材采用正弦形式為標(biāo)準(zhǔn)式。251.3 直流電和交流電1.3.3 直流電路和交流電路 一般把工作電流或電壓是直流電的電路叫做“直流電路”，把工作電流或電壓是交流電的電路叫做“交流電路”。交流電路分析是信號(hào)處理課程的基礎(chǔ)。 261.4 電阻、電感、電容及其模型把可以標(biāo)識(shí)元器件的圖形稱(chēng)為元器件的電路模型。簡(jiǎn)稱(chēng)為模型。 由于構(gòu)成電路的基本要素是電子元器件（設(shè)備也是由元器件構(gòu)成的）和導(dǎo)線，所以，必須將常用的

10、各種元器件和導(dǎo)線抽象為某種圖形（也稱(chēng)其為模型），并根據(jù)實(shí)際電路的連接方式，用線段（導(dǎo)線的模型）將電路中的元器件模型連接起來(lái)，從而構(gòu)成虛擬的或理論上的電路圖形，并稱(chēng)之為“電路模型”或“電路圖”。 271.4.1 電阻器及其模型 電阻器簡(jiǎn)稱(chēng)電阻，是一個(gè)對(duì)電流起阻礙作用的元件，用字母“R”或“r”表示。1.4 電阻、電感、電容及其模型在實(shí)踐中，使用電阻主要需了解兩個(gè)參數(shù)：阻值和功率。阻值是衡量電阻對(duì)電流阻礙作用大小的物理量，單位是歐姆（），千歐姆（k）和兆歐姆（M）。1M=1000k=1000000。通常，電阻的阻值用不同顏色的色環(huán)印制在電阻的表面上。功率表示電阻在電路中能夠承受的最大電流值或電壓值

11、，常用的是電阻等。281.根據(jù)材質(zhì)不同，可分為線繞電阻、水泥電阻、碳膜電阻和金屬膜電阻等。目前常見(jiàn)的是碳膜和金屬膜電阻。2.根據(jù)阻值變化與否，可分為固定電阻和可變電阻。固定電阻為二端元件，而可變電阻一般是一個(gè)三端元件。3.根據(jù)影響阻值的因素不同，可分為氣敏電阻、光敏電阻、熱敏電阻和壓敏電阻等。實(shí)際上可當(dāng)作傳感器使用。1.4.1 電阻器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型291.4.1 電阻器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型歐姆定律：電阻兩端的電壓與流過(guò)該電阻的電流成正比。即有 （1.4-1）歐姆定律說(shuō)明，在電路中，一個(gè)電阻的端電壓與流過(guò)它的電流滿(mǎn)足線性關(guān)系，即是一條過(guò)原點(diǎn)且位于

12、1、3象限（不考慮非關(guān)聯(lián)情況）的直線，直線斜率即為電阻的阻值，如圖1-11（b）所示。這種關(guān)系被稱(chēng)為電阻的外特性，也稱(chēng)為伏安特性，常用VCR或VAR表示。301.4.1 電阻器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型通常，把像式（1.4-1）這樣能夠反映元器件外部特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式稱(chēng)為元器件的數(shù)學(xué)模型。31為方便計(jì)，常常把電阻的倒數(shù)定義為“電導(dǎo)”，用字母“G”或“g”表示，即有1.4.1 電阻器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型（1.4-3）電導(dǎo)的單位為“西門(mén)子（）”或“姆歐（）”。歐姆定律即可寫(xiě)為另一種形式：（1.4-4）321.4.1 電阻器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模

13、型根據(jù)歐姆定律可知，若給電阻通以電流，則其兩端必然產(chǎn)生電壓，或者說(shuō)若給電阻兩端施加電壓，則必產(chǎn)生流過(guò)電阻的電流。因此，站在“系統(tǒng)”的角度看，在信號(hào)處理電路中，一個(gè)電阻可以認(rèn)為是一個(gè)“輸入電流而輸出電壓”的“電流/電壓轉(zhuǎn)換器”，也可以是一個(gè)“輸入電壓而輸出電流”的“電壓/電流轉(zhuǎn)換器”，且具有當(dāng)前“輸出”僅決定于當(dāng)前的“輸入”，而與以前或以后的輸入無(wú)關(guān)的“即時(shí)”特性或叫作“無(wú)記憶”特性。鑒于此，電阻被稱(chēng)為是一種“即時(shí)”元件或“無(wú)記憶”元件。331.4.1 電阻器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型電阻在電路中主要用于：限流、分壓、分流、阻抗變換、電流信號(hào)和電壓信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換等。 無(wú)論是在直流

14、電路還是交流電路中，當(dāng)電流流過(guò)電阻時(shí)，電阻都會(huì)通過(guò)發(fā)熱的形式消耗電能，因此，它也是一個(gè)耗能元件， 341.4.2 電感器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型電感器簡(jiǎn)稱(chēng)電感，是由導(dǎo)線圍繞磁芯（或空芯）繞制而成，通常也是一個(gè)二端元件，用字母“L”表示。 電感器的主要參數(shù)是用來(lái)衡量電感儲(chǔ)能或?qū)涣麟娏髯璧K作用大小的物理量“電感量”，用字母“L”表示，其單位是“亨利”簡(jiǎn)稱(chēng)“亨”，“毫亨”和“微亨”，分別用字母“H”“mH”“H”表示，其關(guān)系為：1H=1000 mH=1000000H。 351.4.2 電感器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型由于電感的存在形式是線圈，當(dāng)其通過(guò)電流時(shí)，線圈內(nèi)

15、部及其周?chē)蜁?huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)并存儲(chǔ)磁能量，所以，理想電感不消耗電能，而是將電能轉(zhuǎn)化為磁能儲(chǔ)存起來(lái)，也就是說(shuō)，電感是一個(gè)儲(chǔ)能元件。361.4.2 電感器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型電感的電感量為L(zhǎng)，穿過(guò)電感的磁鏈為，流過(guò)電感的電流是，則在滿(mǎn)足關(guān)聯(lián)方向的前提一下（見(jiàn)圖1-13（a），三者具有如下關(guān)系： （1.4-7）371.4.2 電感器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型根據(jù)電磁感應(yīng)原理可知，變化的電流會(huì)在線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓，二者滿(mǎn)足 （1.4-8）電感電壓和電流的關(guān)系與電阻不同，任意時(shí)刻的電感電壓不是像電阻一樣只取決于該時(shí)刻的電流強(qiáng)度，而是由該時(shí)刻電流強(qiáng)度的變化率決定。這個(gè)特性

16、被稱(chēng)為“動(dòng)態(tài)特性”，電感也因此被稱(chēng)為“動(dòng)態(tài)元件”。 該式被稱(chēng)為電感的伏安特性VCR，是常用的電感外特性。381.4.2 電感器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型將式（1.4-8）變形為 （1.4-9）大小不但與該時(shí)刻的電壓有關(guān)，還與從時(shí)間內(nèi)的所有值有關(guān)，也就是說(shuō)，與的全部歷史有關(guān)，說(shuō)明電感具有記憶作用，可見(jiàn)，任意時(shí)刻t的電流電感也因此被稱(chēng)為“記憶元件”。391.4.2 電感器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型在圖1-13的關(guān)聯(lián)方向下，電感吸收的瞬時(shí)功率為（1.4-10），表明電感從電路中吸收電能，并將其轉(zhuǎn)化為磁能儲(chǔ)存起來(lái)；若，表明電感將儲(chǔ)存的磁能再轉(zhuǎn)化成電能并釋放回電路。電感元

17、件的充電和放電的過(guò)程，就是與電路進(jìn)行能量交換的過(guò)程。由于電感模型中沒(méi)有電阻分量，所以電感本身并不耗能。401.4.2 電感器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型如果電感的初始電流，則（1.4-12）而與其端電壓無(wú)關(guān)，因此，式（1.4-12）說(shuō)明了電感元件是一種儲(chǔ)能元件?？梢?jiàn)，電感儲(chǔ)存的能量恒大于等于零，且只與流過(guò)電感的電流有關(guān)411.4.2 電感器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型綜上所述，電感具有“動(dòng)態(tài)”、“記憶”和“儲(chǔ)能”三個(gè)特性。電感在電路中的作用主要有二：一是存儲(chǔ)磁能，二是濾波。 421.4.3 電容器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型電容器簡(jiǎn)稱(chēng)電容，其基本結(jié)構(gòu)是

18、由兩塊平行金屬板及其中間的絕緣介質(zhì)構(gòu)成，通常也是一個(gè)二端元件，用字母“C”表示。 電容器的主要參數(shù)“電容量”是一個(gè)用來(lái)衡量電容儲(chǔ)能或?qū)﹄娏髯璧K作用大小的物理量，也用字母“C”表示，其單位是“法拉第”簡(jiǎn)稱(chēng)“法”，“微法”，“納法”和“皮法（微微法）”，分別用字母“F”、“F”、“nF”和“pF”表示，其關(guān)系為：1F=106F=109 nF=1012 pF。 431.4.3 電容器及其模型1.4 電阻、電感、電容及其模型在實(shí)際中，我們關(guān)心電容器的另一個(gè)參數(shù)是表示電容能夠承受最大直流電壓大小的物理量額定工作電壓，簡(jiǎn)稱(chēng)“耐壓值”，其常用單位是“伏（V）”或“千伏（kV）”。通常，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)要保證電容的耐

19、壓值是其實(shí)際工作電壓的兩倍以上。441.4.3 電容器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型根據(jù)電介質(zhì)材料的不同，電容通常可分為紙介電容、瓷片電容、云母電容、滌綸電容、聚丙烯電容等。根據(jù)是否有極性，分為無(wú)極性普通電容和有極性的電解電容。普通電容包括固定電容、半可變電容和可變電容。相對(duì)于電感器，電容器的容量改變比較容易，通常是通過(guò)改變兩塊平行金屬板的重疊面積來(lái)實(shí)現(xiàn)。451.4.3 電容器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型由于兩個(gè)金屬板之間是絕緣介質(zhì)，所以，電流實(shí)際上是不能通過(guò)電容器的，當(dāng)給電容器施加電壓時(shí)，兩個(gè)金屬板分別會(huì)聚集等量的正、負(fù)電荷，從而在電容器內(nèi)形成電場(chǎng)，這樣，電容器就可

20、以?xún)?chǔ)存電場(chǎng)能量。顯然，理想電容也不消耗電能，而是將電能儲(chǔ)存起來(lái)，也就是說(shuō)，電容也是一個(gè)儲(chǔ)能元件。461.4.3 電容器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型若設(shè)電容的電容量為C，施加在其兩端的電壓為，聚集在兩個(gè)和，則三者具有如下關(guān)系：（1.4-13）電荷的單位是“庫(kù)”，電感的單位是“法”，電壓的單位是“伏”，因此，該式被稱(chēng)為庫(kù)伏特性，是電容的一種外特性。金屬板上的電荷分別為471.4.3 電容器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型48在實(shí)際電路分析中我們更關(guān)心的是電容的伏安關(guān)系。（1.4-14）1.4.3 電容器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型電容上的電流與電壓呈微分關(guān)系，

21、即任一時(shí)刻電容上的電流取決于該時(shí)刻電壓的變化率，而與該時(shí)刻電壓大小無(wú)關(guān)。電壓變化越快，電流也就越大，即使某時(shí)刻的電壓為0，也可能有電流。顯然，與電感類(lèi)似，電容也具有動(dòng)態(tài)特性，因此，也被稱(chēng)為“動(dòng)態(tài)元件”。 491.4.3 電容器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型將式（1.4-14）變形為（1.4-15）說(shuō)明電容也具有記憶作用，因此，電容也被稱(chēng)為“記憶元件”。501.4.3 電容器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型在圖1-14的關(guān)聯(lián)方向下，電容吸收的瞬時(shí)功率為（1.4-18），電容從電路中吸收電能，并將其儲(chǔ)存起來(lái)，電容處于“充電”狀態(tài)；電容元件的充電和放電的過(guò)程，也是與電路進(jìn)行能量

22、交換的過(guò)程。由于電容模型中沒(méi)有電阻分量，所以電容本身也不消耗能量。電容將儲(chǔ)存的電能釋放給電路，電容處于“放電”狀態(tài)。511.4.3 電容器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型如果電容的初始電壓，則（1.4-20）也恒大于等于零，且只與電容的端電壓有關(guān)而與其電流無(wú)關(guān)，因此，證明了電容元件也是一種儲(chǔ)能元件。521.4.3 電容器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型綜上所述，電容同電感一樣，也具有“動(dòng)態(tài)”、“記憶”和“儲(chǔ)能”三個(gè)特性。電容在電路中的作用主要有三：一是存儲(chǔ)電能，二是濾波，三是耦合（隔直流通交流）。 53通過(guò)上述分析不難發(fā)現(xiàn)，電感和電容的特性很類(lèi)似，這種“相似性”被稱(chēng)為“對(duì)偶

23、”，因此，電感和電容是一對(duì)“對(duì)偶”元件。把滿(mǎn)足式（1.4-1）伏安特性、式（1.4-7）韋安特性和式（1.4-13）庫(kù)伏特性的電阻、電感和電容分別稱(chēng)為“線性電阻”、“線性電感”和“線性電容”。由于RLC元件的端電壓與流過(guò)電流之間的關(guān)系即VCR約束了元件上的電壓和電流行為，所以，這三個(gè)VCR（式（1.4-1）、式（1.4-8）和式（1.4-14）是電路分析過(guò)程中必不可少的理論依據(jù)。1.4.3 電容器及其模型 1.4 電阻、電感、電容及其模型541.5電源及其模型1.5.1 電源的概念與分類(lèi) 電源就是能夠產(chǎn)生并輸出電能的裝置或設(shè)備，可以認(rèn)為是一種元器件。 依照不同的標(biāo)準(zhǔn)，電源有多種分類(lèi)，比如：（1

24、）根據(jù)電流的變化特性，分為直流電源和交流電源。（2）根據(jù)是否含有內(nèi)阻，分為理想電源和實(shí)際電源。（3）根據(jù)輸出是電壓還是電流，分為電流源和電壓源。（4）根據(jù)輸出是否被電路中的其它參數(shù)所控制，分為受控電源和獨(dú)立電源。551.5電源及其模型1.5.2 直流電源與交流電源 能夠產(chǎn)生并輸出直流電能（電流或電壓）的裝置或設(shè)備就叫直流電源。把電源將單位正電荷由負(fù)極搬移到正極所做的功被稱(chēng)為電源的電動(dòng)勢(shì)。 561.5電源及其模型1.5.2 直流電源與交流電源 在實(shí)際應(yīng)用中，主要需要了解電池的“標(biāo)稱(chēng)電壓”和“電池容量”兩個(gè)參數(shù)?！皹?biāo)稱(chēng)電壓”就是電池的開(kāi)路端電壓，在數(shù)值上等于電動(dòng)勢(shì)，比如，常見(jiàn)的干電池是1.5V，汽

25、車(chē)電瓶是12V等。“電池容量”反映電池能夠正常使用的時(shí)間，用“安時(shí)（Ah）”或“毫安時(shí)（mAh）”表示，比如一節(jié)干電池的容量為500mAh，表示理論上電池以500mA的電流放電能夠持續(xù)1小時(shí)，如果實(shí)際放電電流為250mA，則理論上放電時(shí)間為2小時(shí)。571.5電源及其模型直流穩(wěn)壓電源的原理是這樣的：（1）降壓。通常我們需要的直流電源電壓都小于市電電壓220V，因此，首先必須通過(guò)變壓器將220V市電降到所需的電壓附近，一般不能低于所需電壓。（2）整流。變壓器輸出的低電壓仍然是交流電壓，因此，必須通過(guò)二極管構(gòu)成的“整流”電路，變換為“脈動(dòng)”直流電。（3）濾波。整流器輸出的“脈動(dòng)”直流電要通過(guò)主要由電

26、容構(gòu)成的濾波器變?yōu)榇笮』尽昂愣ā钡闹绷麟?。?）穩(wěn)壓。由穩(wěn)壓管等元件構(gòu)成的穩(wěn)壓器可將濾波器輸出的直流電壓穩(wěn)定在某一個(gè)值上，進(jìn)一步提高輸出的直流電壓質(zhì)量。1.5.2 直流電源與交流電源 581.5電源及其模型1.5.2 直流電源與交流電源 591.5電源及其模型能夠產(chǎn)生并輸出交流電能（電流或電壓）的裝置或設(shè)備就叫交流電源。在現(xiàn)實(shí)生活中，我們使用的交流電源主要有來(lái)自發(fā)電廠的380V工業(yè)用電和220V民用市電。而在信號(hào)處理電路中使用的交流信號(hào)源則是一種由電子元器件構(gòu)成的“振蕩電路”產(chǎn)生的波形或是將實(shí)際信號(hào)通過(guò)傅里葉級(jí)數(shù)或變換分解得到的正弦信號(hào)分量（詳見(jiàn)信號(hào)與系統(tǒng)課程）。1.5.2 直流電源與交流電

27、源 601.5電源及其模型1.5.3 理想電壓源與實(shí)際電壓源 能夠輸出電壓的無(wú)內(nèi)阻電源就是理想電壓源。它是一個(gè)二端元件，電路符號(hào)如圖1-18（a）所示。其輸出電壓為： （1.5-1）若電源輸出電壓為一常數(shù)，且不隨電流的變化而變化 ，則這種電源就叫直流電壓源或恒壓源， 611.5電源及其模型1.5.3 理想電壓源與實(shí)際電壓源 我們知道，一個(gè)二端元件消耗或釋放功率的大小由其端電壓和流過(guò)其電流共同決定，即（1.5-2）對(duì)電壓源而言，由于和為非關(guān)聯(lián)方向，其釋放功率為正值。為負(fù)值，則表明電壓源吸收功率，也就是外電路對(duì)電壓源充電。若計(jì)算出621.5電源及其模型1.5.3 理想電源與實(shí)際電壓源 能夠輸出電壓

28、的有內(nèi)阻電源就是實(shí)際電壓源。實(shí)際電壓源（又稱(chēng)為有伴電壓源）可以用一個(gè)理想電壓源和一個(gè)電阻相串聯(lián)來(lái)描述， 實(shí)際電壓源的電壓與電流的關(guān)系為 (1.5-3)631.5電源及其模型1.5.4 理想電流源與實(shí)際電流源 能夠輸出電流的無(wú)內(nèi)阻電源就是理想電流源。 （1.5-4）若電源輸出電流為一常數(shù)，且不隨其端電壓的變化而變化 ，則這種電源就叫直流電流源或恒流源， 64類(lèi)似電壓源，在圖1-20（c）的關(guān)聯(lián)方向下，理想電流源釋放的功率為（1.5-5）為正值，表示該電流源輸出或釋放功率；為負(fù)值，表示該電流源是吸收功率，也就是外電路對(duì)電流源充電。1.5電源及其模型1.5.4 理想電流源與實(shí)際電流源 65能夠輸出電

29、流的有內(nèi)阻電源就是實(shí)際電流源。實(shí)際電流源（又稱(chēng)為有伴電流源）可以用一個(gè)理想電流源和一個(gè)電阻相并聯(lián)來(lái)描述。 1.5電源及其模型1.5.4 理想電流源與實(shí)際電流源 對(duì)于圖1-21（a）的應(yīng)用電路，可得實(shí)際電壓流源的電壓與電流的關(guān)系為 （1.5-6） 661.5電源及其模型1.5.5 受控電源與獨(dú)立電源 電壓源的輸出電壓或電流源的輸出電流受電路中其他地方的電壓或電流控制。我們把這種電源稱(chēng)為受控源。 受控源是一個(gè)四端元件，有兩個(gè)控制端鈕(又稱(chēng)輸入端)和兩個(gè)受控端鈕(又稱(chēng)輸出端)。因此，受控源可以看成為一個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)，而普通的二端元件可看成是一個(gè)單口網(wǎng)絡(luò)。671.5電源及其模型1.5.5 受控電源與獨(dú)立電

30、源 根據(jù)控制量和受控量的不同，受控源可分為四種類(lèi)型：（2）電壓控制電流源VCCS。其伏安特性為（3）電流控制電壓源CCVS。其伏安特性為（4）電流控制電流源CCCS。其伏安特性為（1.5-7）（1.5-8）（1.5-9）（1.5-10）（1）電壓控制電壓源VCVS。其伏安特性為681.5電源及其模型1.5.5 受控電源與獨(dú)立電源 69需要強(qiáng)調(diào)的是，受控源與獨(dú)立電源不一樣，它并不是一種真正的能量源，不能獨(dú)立輸出電能，而是為了更好地描述一些電子元件的性能提出來(lái)的一種虛擬模型，是一種借助圖形反映元件內(nèi)部參數(shù)之間相互關(guān)系的手段或方法，通?？梢哉J(rèn)為是一種信號(hào)變換電路。 1.5電源及其模型1.5.5 受控

31、電源與獨(dú)立電源 701.6 電路模型電路模型就是由各種電子元器件模型和線段按一定規(guī)則互連而成的可以描述或反映實(shí)際電路特性的圖形。71幾個(gè)電路術(shù)語(yǔ)：支路由一個(gè)二端元件或多個(gè)二端元件串聯(lián)而成的圖形。 節(jié)點(diǎn)三條或三條以上支路的連接點(diǎn)。 路徑從一個(gè)節(jié)點(diǎn)出發(fā)到達(dá)另一個(gè)節(jié)點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的支路集合。回路電路中的一個(gè)閉合路徑。 網(wǎng)孔在平面網(wǎng)絡(luò)中，內(nèi)部沒(méi)有支路的回路。 這樣，圖1-23包括5條支路，6個(gè)回路，3個(gè)網(wǎng)孔和3個(gè)節(jié)點(diǎn)。1.6 電路模型721.6 電路模型從“物理電系統(tǒng)”到“理論電路圖”或到一個(gè)“數(shù)學(xué)表達(dá)式”是一個(gè)從具體到抽象、從實(shí)踐到理論的演變過(guò)程，這個(gè)過(guò)程叫做“建?！薄！敖！笔俏覀儚氖驴茖W(xué)研究的一種基本

32、思路或方法，希望讀者能夠認(rèn)真體會(huì)其中的“奧秘”，增強(qiáng)自身的科研能力。比如，把手電筒抽象為電路圖，見(jiàn)圖1-24。731.7 電路基本定律能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量不變。這就是我們熟悉的“能量守恒定律”。而搭建一個(gè)實(shí)際電路的目的，就是要利用電能為我們服務(wù)，因此，電能的利用也必須符合“能量守恒”定律。 電路中的能量守恒定由基爾霍夫定律保證，或者說(shuō)，電路的工作要在基爾霍夫定律的約束下進(jìn)行。 741.7 電路基本定律1.7.1 基爾霍夫電流定律 基爾霍夫電流定律也稱(chēng)為基爾霍夫第一定律 任何一個(gè)電路中

33、的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)，在任何一個(gè)時(shí)刻，流入該節(jié)點(diǎn)的電流之和恒等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和。 （1.7-1）（1.7-2）751.7 電路基本定律1.7.2 基爾霍夫電壓定律 基爾霍夫電壓定律也稱(chēng)為基爾霍夫第二定律 （1.7-3）（1.7-4）任何一個(gè)電路中的任何一個(gè)回路，在任何一個(gè)時(shí)刻，沿設(shè)定的回路方向走一圈，回路中所有非電源元件上電壓（電位降）的代數(shù)和恒等于該回路所有電源電動(dòng)勢(shì)（電位升）的代數(shù)和。761.8 電路分析的基本概念1.什么是電路變量在電路中，某點(diǎn)的電位或電壓、某支路的電流是我們最關(guān)心的物理量，因此，常把電壓和電流稱(chēng)為電路的基本變量，而把功率、效率、頻率、相位、時(shí)間、電動(dòng)勢(shì)、元件參數(shù)等可以通

34、過(guò)電壓和電流計(jì)算得到物理量稱(chēng)為電路變量。2. 什么是電路分析電路分析指的是對(duì)由電阻、電感、電容、電源和導(dǎo)線等元件模型構(gòu)成的電路模型，在直流穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)或交流穩(wěn)態(tài)下，進(jìn)行電路變量的求解以及根據(jù)這些物理量研究它們之間的相互關(guān)系及對(duì)電路性能影響的過(guò)程或方法。簡(jiǎn)言之，電路分析就是在交直流狀態(tài)下，對(duì)由RLC構(gòu)成的電路，求解以電流和電壓為主要變量的電路方程。這里的“電路方程”主要指基于電路基本定律和元器件伏安特性得到的各種關(guān)系式。771.8 電路分析的基本概念3. 學(xué)習(xí)電路分析的意義（1）作為一門(mén)現(xiàn)代生活常識(shí)課，它可以幫助我們更好地生活和工作。（2）作為一門(mén)基礎(chǔ)課，為后續(xù)的“模擬電路”、“數(shù)字電路”、“高頻

35、電路”、“信號(hào)與系統(tǒng)”和“通信原理”等課程打下基礎(chǔ)。4. 電路分析要遵循兩個(gè)基本原則（條件）元件的約束條件。比如，電阻、電感和電容的伏安關(guān)系。電路的約束條件。主要是基爾霍夫定律。781.8 電路分析的基本概念5. 電路分析的主要內(nèi)容在“電路分析”課程中的電路，通常指“直流電路”和“交流電路”。因?yàn)樵诜€(wěn)定狀態(tài)下，電感對(duì)直流電流相當(dāng)于短路，電容相當(dāng)于開(kāi)路，所以，直流電路就是指由電阻構(gòu)成的電路。這樣，“電路分析”主要指：對(duì)由電阻構(gòu)成的純電阻電路在直流環(huán)境下進(jìn)行分析，簡(jiǎn)稱(chēng)為“直流電路分析”；對(duì)由電阻、電感和電容構(gòu)成的電路在交流穩(wěn)態(tài)環(huán)境下進(jìn)行分析，簡(jiǎn)稱(chēng)“交流電路分析”或“正弦穩(wěn)態(tài)電路分析”。對(duì)由電阻、電

36、感和電容構(gòu)成的電路在暫態(tài)環(huán)境下進(jìn)行分析，簡(jiǎn)稱(chēng)為“動(dòng)態(tài)電路分析”或“暫態(tài)電路分析”。796. 電路分析的方法長(zhǎng)期以來(lái)，人們通過(guò)不懈努力探索出了不少電路分析方法。根據(jù)這些方法的基本原理和各自的特點(diǎn)，我們把它們大概地分為兩大類(lèi)：等效化簡(jiǎn)分析法。簡(jiǎn)稱(chēng)等效法?；径煞治龇ā：?jiǎn)稱(chēng)定律法。1.8 電路分析的基本概念第1章結(jié)束，謝謝欣賞老槍工作室制作81主要內(nèi)容雙擊添加標(biāo)題文字單擊此處添加段落文字內(nèi)容雙擊添加標(biāo)題文字單擊此處添加段落文字內(nèi)容雙擊添加標(biāo)題文字單擊此處添加段落文字內(nèi)容雙擊添加標(biāo)題文字單擊此處添加段落文字內(nèi)容82單擊此處添加標(biāo)題雙擊添加標(biāo)題文字單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此

37、處添加段落文字內(nèi)容雙擊添加標(biāo)題文字單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容雙擊添加標(biāo)題文字單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容83單擊此處添加標(biāo)題雙擊添加標(biāo)題文字單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容84單擊此處添加標(biāo)題此處添加內(nèi)容此處添加內(nèi)容此處添加內(nèi)容雙擊添加標(biāo)題文字單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添

38、加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容85單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容雙擊添加標(biāo)題文字單擊此處添加段落文字內(nèi)容 單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容 單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加標(biāo)題86單擊此處添加標(biāo)題單擊此處添加段落文字內(nèi)容此處添加內(nèi)容此處添加內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容此處添加內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容此處添加內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容此處添加內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容此處添加內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容87單擊此處添加標(biāo)題單擊添加單擊添加內(nèi)容文字單擊添加單擊添加內(nèi)容文字單擊添加單擊添加內(nèi)容文字單擊添加單擊添加內(nèi)容文字88單擊此處添加標(biāo)題單擊此

39、處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容電路分析第2章 直流電路等效化簡(jiǎn)分析法 9090配用教材9191主要內(nèi)容2.1 等效化簡(jiǎn)分析法2.2 電阻網(wǎng)絡(luò)的等效分析2.3電阻的功率分析2.4 普通電源電路的等效分析123492922.5 受控電源電路的等效分析2.6 線性定理2.7 替代定理2.8 等效電源定理5

40、678主要內(nèi)容2.9 對(duì)偶原理993932.1 等效化簡(jiǎn)分析法所謂“等效”是指兩個(gè)在其端鈕處具有相同端電壓、端電流及伏安關(guān)系(VCR)的網(wǎng)絡(luò)在求解網(wǎng)絡(luò)之外的電路參數(shù)時(shí)可以相互替換。9494“等效化簡(jiǎn)分析法”就是：用等效電路去替換原電路的某一部分（替換后的電路端電壓和端電流是不變的），使得電路得到簡(jiǎn)化，然后對(duì)電路進(jìn)行分析的一種方法。 2.1 等效化簡(jiǎn)分析法9595用等效化簡(jiǎn)法分析電路的一般步驟如下：第一步：在電路中某兩個(gè)關(guān)心的節(jié)點(diǎn)處作分解，把電路分解成兩個(gè)或多個(gè)部分。第二步：分別對(duì)各部分進(jìn)行等效化簡(jiǎn)，求出其簡(jiǎn)化的等效電路。第三步：用簡(jiǎn)化的等效電路替代原電路，求出端電壓或端電流。第四步：若還需求電

41、路中其他支路上的電壓或電流，則應(yīng)再回到原電路中，根據(jù)已求得的端電壓或端電流進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于某些特定結(jié)構(gòu)的電路，可以利用等效方法求出其簡(jiǎn)化的等效電路。這些等效電路可以作為結(jié)論在以后的電路分析和計(jì)算中可直接引用。需要強(qiáng)調(diào)的是，等效分析法僅能用于對(duì)外電路的分析，對(duì)等效電路內(nèi)部不適用。2.1 等效化簡(jiǎn)分析法96962.2 電阻網(wǎng)絡(luò)的等效分析2.2.1 電阻的串聯(lián)分析 （2.2-1）9797（2.2-2）（2.2-3）（2.2-4）2.2 電阻網(wǎng)絡(luò)的等效分析2.2.1 電阻的串聯(lián)分析 98982.2 電阻網(wǎng)絡(luò)的等效分析2.2.1 電阻的串聯(lián)分析 電阻串聯(lián)有兩個(gè)主要作用：（1）提高電阻阻值。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)

42、一個(gè)電阻因阻值小而不能滿(mǎn)足要求時(shí)，可采用多個(gè)電阻串聯(lián)達(dá)到目的。（2）將高電壓變?yōu)榈碗妷骸Ｔ趯?shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)遇到需要將較高的電壓信號(hào)變?yōu)檩^低的電壓信號(hào)的情況，此時(shí)，利用串聯(lián)電阻的分壓特性可以解決問(wèn)題。比如，收音機(jī)的音量調(diào)節(jié)就是利用該原理實(shí)現(xiàn)的；萬(wàn)用表的測(cè)電壓功能也是利用了電阻分壓原理。99992.2 電阻網(wǎng)絡(luò)的等效分析2.2.2 電阻的并聯(lián)分析 （2.2-5）（2.2-6）1001002.2 電阻網(wǎng)絡(luò)的等效分析2.2.2 電阻的并聯(lián)分析 （2.2-7）（2.2-8）（2.2-9）（2.2-10）1011012.2 電阻網(wǎng)絡(luò)的等效分析2.2.2 電阻的并聯(lián)分析 電阻并聯(lián)有兩個(gè)主要作用：（1）減小

43、電阻的阻值。 （2）將大電流分為小電流。 需要說(shuō)明的是，無(wú)論采用串聯(lián)還是并聯(lián)，都可提高總電阻的功率。另外，上述內(nèi)容對(duì)直流和交流電路均適用， 1021022.2 電阻網(wǎng)絡(luò)的等效分析2.2.3 電阻的混聯(lián)分析 既有串聯(lián)又有并聯(lián)的電阻網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為混聯(lián)電阻網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于單口混聯(lián)電阻網(wǎng)絡(luò)的等效，通常是從距端口最遠(yuǎn)的末端出發(fā)，逐個(gè)對(duì)元件進(jìn)行分析，分清與相鄰元件的結(jié)構(gòu)是串聯(lián)還是并聯(lián)，再利用串聯(lián)和并聯(lián)等效公式，從后向前逐步合并等效，最終求得該混聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的等效電阻。1031032.2 電阻網(wǎng)絡(luò)的等效分析2.2.3 電阻的混聯(lián)分析 104104在一些電路中,由于電路具有的特殊結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)的特別取值,會(huì)造成電路中某些點(diǎn)的電

44、位相等或某些支路的電流為零。根據(jù)電路基本原理，對(duì)這兩種情況可以進(jìn)行兩種處理，從而達(dá)到簡(jiǎn)化電路分析和計(jì)算的目的。這兩種處理方法就是：等電位的點(diǎn)可以連接起來(lái)。電流為零的支路可以斷開(kāi)。應(yīng)用了這兩個(gè)等效處理方法,對(duì)電路的其他部分沒(méi)有影響。2.2 電阻網(wǎng)絡(luò)的等效分析2.2.3 電阻的混聯(lián)分析 1051052.2 電阻網(wǎng)絡(luò)的等效分析2.2.3 電阻的混聯(lián)分析 1061062.2 電阻網(wǎng)絡(luò)的等效分析2.2.3 電阻的混聯(lián)分析 1071072.2 電阻網(wǎng)絡(luò)的等效分析2.2.3 電阻的混聯(lián)分析 1081082.2 電阻網(wǎng)絡(luò)的等效分析2.2.3 電阻的混聯(lián)分析 1091092.2 電阻網(wǎng)絡(luò)的等效分析2.2.4 三

45、角形與星形分析 在電路分析中，常需要將星形電阻網(wǎng)絡(luò)和三角形電阻網(wǎng)絡(luò)作等效變換。要想使兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)等效，就需要兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的端電壓和端電流相等： 和 （2.2-13）1101102.2 電阻網(wǎng)絡(luò)的等效分析2.2.4 三角形與星形分析 1.星形三角形變換 （2.2-17）（2.2-19）（2.2-20）1111112.2 電阻網(wǎng)絡(luò)的等效分析2.2.4 三角形與星形分析 2.三角形星形變換（2.2-21）（2.2-22）（2.2-23）1121122.2 電阻網(wǎng)絡(luò)的等效分析2.2.4 三角形與星形分析 1131132.3電阻的功率分析2.3.1 功率與能量 電阻電路的一個(gè)重要特性是消耗能量。實(shí)際中常用單位時(shí)

46、間電路消耗能量的大小即功率對(duì)電路的耗能情況進(jìn)行描述與分析。 1141142.3電阻的功率分析2.3.1 功率與能量 （2.3-1） （2.3-2）能量的單位是“焦耳（J）”。但實(shí)際中多用“千瓦小時(shí)”，也就是我們常說(shuō)的“度”表示一個(gè)1 kW的用電器在1小時(shí)內(nèi)消耗的電能多少。 1151152.3電阻的功率分析2.3.1 功率與能量 在給定的時(shí)間段內(nèi)，電阻網(wǎng)絡(luò)消耗的能量可表示為：特殊地，若在直流狀態(tài)下，有：（2.3-4）（2.3-3）1161162.3電阻的功率分析2.3.2 功率平衡 把一個(gè)實(shí)際電壓源施加到一個(gè)電阻上（如圖2-15（b），從物理的觀點(diǎn)看，就是通過(guò)導(dǎo)線將電源的能量傳輸給電阻（負(fù)載）。

47、在這個(gè)能量傳輸過(guò)程中，負(fù)載所獲得功率的大小與電源產(chǎn)生的功率有何關(guān)系呢？ （2.3-6）在如圖2-15（b）所示的電阻應(yīng)用電路中，電源輸出功率等于負(fù)載消耗功率，還等于電源產(chǎn)生功率減去電源內(nèi)阻消耗功率。這就是電路中功率平衡的概念，也是能量守恒定律在電路中的具體體現(xiàn)。1171172.3電阻的功率分析2.3.2 功率平衡 通常，將電源輸出功率與產(chǎn)生功率之比定義為電源效率，用表示，則有顯然，電路的效率與電源內(nèi)阻有關(guān)，若內(nèi)阻為零，則效率為百分之百。 （2.3-7）1181182.3電阻的功率分析2.3.3 負(fù)載獲得最大功率的條件 在圖2-15（b）中，則負(fù)載電阻消耗的功率為（2.3-8）對(duì)求極值，即有：

48、（2.3-9）1191192.3電阻的功率分析2.3.3 負(fù)載獲得最大功率的條件 當(dāng)負(fù)載電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)，負(fù)載電阻獲得極大值功率，容易驗(yàn)證該極大值也是最大值，其大小為： （2.3-10）負(fù)載電阻獲得最大功率的條件是負(fù)載電阻的大小等于電源內(nèi)阻大小。這種電路工作狀態(tài)稱(chēng)為負(fù)載與電源相匹配。 負(fù)載與電源相匹配時(shí)，電源效率。 120120需要指出的是，生活中絕大多數(shù)用電器需要在一個(gè)給定的工作電壓下才能正常工作，而這個(gè)電壓值通常與電源輸出電壓相等，比如市電220V。若改變電源內(nèi)阻，使電路滿(mǎn)足最大功率傳輸條件，此時(shí)，理論上用電器將獲得最大功率，但實(shí)際上用電器（負(fù)載）得到的電壓只有正常工作電壓的一半，用電器

49、不能正常工作，研究其最大功率也就沒(méi)有實(shí)際意義。另外，在很多實(shí)際應(yīng)用中，電路效率比獲得最大功率更重要，可見(jiàn)，最大功率傳輸條件只適用于負(fù)載對(duì)工作電壓或?qū)π蕸](méi)有要求的環(huán)境中。最大功率傳輸狀態(tài)多出現(xiàn)在信號(hào)處理電路中。2.3電阻的功率分析2.3.3 負(fù)載獲得最大功率的條件 1211212.4 普通電源電路的等效分析2.4.1 電源的串聯(lián)與并聯(lián) 多個(gè)理想電壓源可以串聯(lián)使用，串聯(lián)后總電源的標(biāo)稱(chēng)電壓是各子電源標(biāo)稱(chēng)電壓之和。串聯(lián)電壓源允許各子電源的標(biāo)稱(chēng)電壓不一樣。因此，在需要高電壓供電的場(chǎng)合，可以考慮電壓源串聯(lián)。多個(gè)理想電流源可以并聯(lián)使用，并聯(lián)后總電源的標(biāo)稱(chēng)電流是各子電源標(biāo)稱(chēng)電流之和。并聯(lián)電流源允許各子電源的

50、標(biāo)稱(chēng)電流不一樣。因此，在需要大電流輸出的場(chǎng)合，可以考慮電流源并聯(lián)。1221222.4 普通電源電路的等效分析2.4.1 電源的串聯(lián)與并聯(lián) 1231232.4 普通電源電路的等效分析2.4.2 有伴電源的相互等效 有伴電壓源和有伴電流源可以相互等效，其等效的條件是：電壓源的電壓值等于電流源的電流值乘以電阻或電流源的電流值等于電壓源的電壓值除以電阻，而兩者的電阻（內(nèi)阻）相等。 1241242.4 普通電源電路的等效分析2.4.2 有伴電源的相互等效 1252.4 普通電源電路的等效分析2.4.3 理想電源與任意元件連接的等效 對(duì)于外電路（端鈕右端）而言，任意元件與理想電壓源并聯(lián)并不改變端鈕處的電流

51、和電壓，同樣，任意元件與理想電流源串聯(lián)也不改變端鈕處的電流和電壓，因此，該元件的并入或串入沒(méi)有實(shí)際意義，可以認(rèn)為不存在。顯然，在上述兩種情況下，接入的元件可以去掉。1261262.4 普通電源電路的等效分析2.4.3 理想電源與任意元件連接的等效 127127當(dāng)電路中含有受控源時(shí)，可按下列步驟進(jìn)行等效分析：第一步：將受控源當(dāng)作獨(dú)立源看待，列寫(xiě)其伏安表達(dá)式。第二步：補(bǔ)充列寫(xiě)一個(gè)受控源的受控關(guān)系表達(dá)式。第三步：聯(lián)立求解上述兩個(gè)方程式，得到最簡(jiǎn)的端鈕伏安關(guān)系表達(dá)式。第四步：依據(jù)第三步的伏安表達(dá)式畫(huà)出該受控源的最簡(jiǎn)等效電路。2.5 受控電源電路的等效分析128128圖2-21（a）（b）是一個(gè)含受控電

52、壓源和電阻的二端網(wǎng)絡(luò)等效圖。端鈕ab處的電壓為： （2.5-1）受控源可以等效為電阻，這個(gè)電阻可為正，也可為負(fù)。這里需要注意的是，對(duì)于含受控源的二端網(wǎng)絡(luò)，其輸入電阻或等效電阻的求解，不能用電阻串、并聯(lián)方法，只能根據(jù)輸入電阻的定義去求解，即用二端網(wǎng)絡(luò)的端電壓除以端電流。2.5 受控電源電路的等效分析1291292.5 受控電源電路的等效分析1301302.5 受控電源電路的等效分析1311312.6 線性定理疊加定理：在具有兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立電源作用的線性電路中，任意支路上的電流或任意兩點(diǎn)間的電壓都等于各電源單獨(dú)作用而其它電源為零（電壓源短路，電流源開(kāi)路）時(shí)，在該支路產(chǎn)生的電流或在該兩點(diǎn)間產(chǎn)生的

53、電壓的代數(shù)和。齊次定理：在具有一個(gè)獨(dú)立電源作用的線性電路中，若電源擴(kuò)大或縮小倍，則電路中任一支路的電流或任意兩點(diǎn)間的電壓也擴(kuò)大倍。或縮小1322.6 線性定理1332.6 線性定理134應(yīng)用疊加定理和齊次定理時(shí)，必須注意以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）它們是線性電路的重要性質(zhì)，只適用于線性電路，不能用于非線性電路。（2）當(dāng)某個(gè)激勵(lì)單獨(dú)作用時(shí)，其他激勵(lì)均視為零，意味著將其他獨(dú)立電壓源短路，將其他獨(dú)立電流源開(kāi)路。因此，需分別畫(huà)出各獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)的等效電路。（3）受控源雖然有電源的性質(zhì)，但不直接起激勵(lì)作用，因此，在疊加定理中，受控源一般不單獨(dú)作用，而是把受控源當(dāng)電路元件處理。當(dāng)獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)，受控源應(yīng)保留在

54、電路中。（4）它們只適用于計(jì)算電壓或電流，而不適用于計(jì)算功率，因?yàn)楣β逝c電壓、電流之間的關(guān)系不是線性關(guān)系。2.6 線性定理1351352.7 替代定理替代定理：在一個(gè)電路中，一個(gè)已知的電壓可以用一個(gè)大小和方向相同的理想電壓源代替；一個(gè)已知的電流可以用一個(gè)大小和方向相同的理想電流源代替。替代之后，電路中其他支路的電壓和電流均不變。特別地：零電壓可以用短路線代替，零電流可以用開(kāi)路線代替。1362.7 替代定理1372.7 替代定理1382.7 替代定理1391392.8等效電源定理2.8.1 戴維南定理對(duì)外電路而言，任何一個(gè)線性含源二端網(wǎng)絡(luò)（電路）都可等效為一個(gè)含有內(nèi)阻的電壓源。其中電壓源的電壓等

55、于該網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)阻等于該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部所有電源為零時(shí)，。 兩個(gè)端子間的開(kāi)路電壓從兩個(gè)端子間看進(jìn)去的等效電阻1401402.8等效電源定理2.8.1 戴維南定理在實(shí)際分析中，戴維南模型可按以下方法得到：第一步：找出含源二端網(wǎng)絡(luò)。從網(wǎng)絡(luò)中去掉外電路，得到欲簡(jiǎn)化的含源二端網(wǎng)絡(luò)。第二步：計(jì)算開(kāi)路電壓第三步：畫(huà)出無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)。在第一步的基礎(chǔ)上，將所有獨(dú)立電壓源短路，獨(dú)立電流源開(kāi)路，得到不含獨(dú)立電源的二端網(wǎng)絡(luò)，即無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)。可以采用任意一種求兩點(diǎn)之問(wèn)電壓的方法，如節(jié)點(diǎn)電壓法、網(wǎng)孔電流法、疊加定理等等。1412.8等效電源定理2.8.1 戴維南定理第四步：計(jì)算等效內(nèi)阻（1）串并聯(lián)法。如果無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有受控源，則

56、可以用電阻的串、并聯(lián)等方法計(jì)算。（2）外加電壓（電流）法。在無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)N的端鈕處外加一個(gè)電壓或電流后，求出端鈕處的電流或電壓，則等效內(nèi)阻（3）歐姆定律法。分別求出二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓和短路電流，則為端電壓除以端電流，即1421422.8等效電源定理2.8.1 戴維南定理另外，若可以得到二端網(wǎng)絡(luò)的伏安特性，即則有1431432.8等效電源定理2.8.1 戴維南定理1442.8等效電源定理2.8.1 戴維南定理1452.8等效電源定理2.8.1 戴維南定理1461462.8等效電源定理2.8.2 諾頓定理對(duì)外電路而言，任何一個(gè)線性含源二端網(wǎng)絡(luò)（電路）含有內(nèi)阻的電流源。其中電流源的電流等于該網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)

57、端子間的短路電流，內(nèi)阻等于該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部所有電源為零（電壓源短路，電流源開(kāi)路）時(shí)，。 都可等效為一個(gè)從兩個(gè)端子間看進(jìn)去的等效電阻1471472.8等效電源定理2.8.2 諾頓定理1481482.8等效電源定理2.8.2 諾頓定理在實(shí)際應(yīng)用中，一個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)可以等效為戴維南模型也可以等效為諾頓模型，同時(shí)，戴維南模型和諾頓模型可以等效互換，見(jiàn)圖2-35。1491492.8等效電源定理2.8.2 諾頓定理1501502.8等效電源定理2.8.2 諾頓定理1512.8等效電源定理2.8.2 諾頓定理1522.8等效電源定理2.8.2 諾頓定理1532.8等效電源定理2.8.2 諾頓定理1541542.9 對(duì)

58、偶原理對(duì)偶原理：如果一個(gè)電路等式成立，那么它的對(duì)偶式一定成立。它使得需要證明或推導(dǎo)公式和等式的數(shù)量減少一半。 第2章結(jié)束，謝謝欣賞老槍工作室制作156156主要內(nèi)容雙擊添加標(biāo)題文字單擊此處添加段落文字內(nèi)容雙擊添加標(biāo)題文字單擊此處添加段落文字內(nèi)容雙擊添加標(biāo)題文字單擊此處添加段落文字內(nèi)容雙擊添加標(biāo)題文字單擊此處添加段落文字內(nèi)容157157單擊此處添加標(biāo)題雙擊添加標(biāo)題文字單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容雙擊添加標(biāo)題文字單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容雙擊添加標(biāo)題文字單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處

59、添加段落文字內(nèi)容158158單擊此處添加標(biāo)題雙擊添加標(biāo)題文字單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容159159單擊此處添加標(biāo)題此處添加內(nèi)容此處添加內(nèi)容此處添加內(nèi)容雙擊添加標(biāo)題文字單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容160160單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容雙擊添加標(biāo)題文字單擊此處添加段落文字內(nèi)容 單擊此處添加段落文字內(nèi)

60、容單擊此處添加段落文字內(nèi)容 單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加標(biāo)題161161單擊此處添加標(biāo)題單擊此處添加段落文字內(nèi)容此處添加內(nèi)容此處添加內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容此處添加內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容此處添加內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容此處添加內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容此處添加內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容162162單擊此處添加標(biāo)題單擊添加單擊添加內(nèi)容文字單擊添加單擊添加內(nèi)容文字單擊添加單擊添加內(nèi)容文字單擊添加單擊添加內(nèi)容文字163163單擊此處添加標(biāo)題單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落文字內(nèi)容單擊此處添加段落