第1章電路模型和電路定律-電路課件

第1章電路模型和電路定律電路和電路模型1.1電阻元件1.5電流和電壓的參考方向1.2電壓源和電流源1.6電功率和能量1.3受控電源1.7電路元件1.4基爾霍夫定律1.8首頁本章重點第1章電路模型和電路定律電路和電路模型1.1電阻元件1.1.電壓、電流的參考方向3.基爾霍夫定律

重點：2.電阻元件和電源元件的特性返回1.電壓、電流的參考方向3.基爾霍夫定律重點：2.電1.1電路和電路模型1.實際電路功能a能量的傳輸、分配與轉換；b信息的傳遞、控制與處理。建立在同一電路理論基礎上。由電工設備和電氣器件按預期目的連接構成的電流的通路。下頁上頁共性返回1.1電路和電路模型1.實際電路功能a能量的傳輸、分配與

反映實際電路部件的主要電磁性質的理想電路元件及其組合。2.電路模型導線電池開關燈泡電路圖理想電路元件有某種確定的電磁性能的理想元件。電路模型下頁上頁返回反映實際電路部件的主要電磁2.電路模型導線電池開關燈5種基本的理想電路元件：電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：表示產生磁場，儲存磁場能量的元件電容元件：表示產生電場，儲存電場能量的元件電壓源和電流源：表示將其它形式的能量轉變成電能的元件。5種基本理想電路元件有三個特征：

（a）只有兩個端子；

（b）可以用電壓或電流按數學方式描述；（c）不能被分解為其他元件。下頁上頁注意返回5種基本的理想電路元件：電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件具有相同的主要電磁性能的實際電路部件，在一定條件下可用同一電路模型表示；同一實際電路部件在不同的應用條件下，其電路模型可以有不同的形式。下頁上頁例電感線圈的電路模型注意返回具有相同的主要電磁性能的實際電路部件，在一定條件下可用同一1.2電流和電壓的參考方向(referencedirection)

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心的物理量是電流、電壓和功率。1.電流的參考方向(currentreferencedirection)電流電流強度帶電粒子有規(guī)則的定向運動單位時間內通過導體橫截面的電荷量下頁上頁返回1.2電流和電壓的參考方向(referencedirec方向

規(guī)定正電荷的運動方向為電流的實際方向單位1kA=103A1mA=10-3A1A=10-6AA（安培）、kA、mA、A元件(導線)中電流流動的實際方向只有兩種可能:

實際方向AB實際方向AB

對于復雜電路或電路中的電流隨時間變化時，電流的實際方向往往很難事先判斷。下頁上頁問題返回方向規(guī)定正電荷的運動方向為電流的實際方向單位1kA=1參考方向

大小方向(正負）電流(代數量)任意假定一個正電荷運動的方向即為電流的參考方向。i>0i<0實際方向實際方向電流的參考方向與實際方向的關系：下頁上頁i

參考方向ABi

參考方向ABi

參考方向AB表明返回參考方向大小方向(正負）電流(代數量)任意假定一個正電荷電流參考方向的兩種表示：用箭頭表示：箭頭的指向為電流的參考方向。用雙下標表示：如iAB

,

電流的參考方向由A指向B。下頁上頁i

參考方向ABiABAB返回電流參考方向的兩種表示：用箭頭表示：箭頭的指向為電流的參電壓U

單位2.電壓的參考方向(voltagereferencedirection)單位正電荷q

從電路中一點移至另一點時電場力做功（W）的大小。

電位

單位正電荷q

從電路中一點移至參考點（＝0）時電場力做功的大小。

實際電壓方向

電位真正降低的方向。下頁上頁V(伏)、kV、mV、V返回電壓U單位2.電壓的參考方向(voltagerefer例已知：4C正電荷由a點均勻移動至b點電場力做功8J，由b點移動到c點電場力做功為12J，若以b點為參考點，求a、b、c點的電位和電壓Uab、Ubc;若以c點為參考點，再求以上各值。解(1)下頁上頁acb返回例已知：4C正電荷由a點均勻移動至b點電場力做功8J，由b點acb解(2)下頁上頁結論

電路中電位參考點可任意選擇；參考點一經選定，電路中各點的電位值就唯一確定；當選擇不同的電位參考點時，電路中各點電位值將改變，但任意兩點間電壓保持不變。返回acb解(2)下頁上頁結論電路復雜電路或交變電路中，兩點間電壓的實際方向往往不易判別，給實際電路問題的分析計算帶來困難。

電壓(降)的參考方向U>0參考方向U+–參考方向U+–<0U假設高電位指向低電位的方向。下頁上頁問題+實際方向–+實際方向–返回復雜電路或交變電路中，兩點間電壓的實際方向往往不易判別，給實電壓參考方向的三種表示方式：(1)用箭頭表示：(2)用正負極性表示(3)用雙下標表示UU+ABUAB下頁上頁返回電壓參考方向的三種表示方式：(1)用箭頭表示：(2)用正負

元件或支路的u，i

采用相同的參考方向稱之為關聯參考方向。反之，稱為非關聯參考方向。關聯參考方向非關聯參考方向3.關聯參考方向i+-+-iuu下頁上頁返回元件或支路的u，i采用相同的參考方向稱之為關聯參考方分析電路前必須選定電壓和電流的參考方向參考方向一經選定，必須在圖中相應位置標注(包括方向和符號)，在計算過程中不得任意改變參考方向不同時，其表達式相差一負號，但電壓、電流的實際方向不變。例電壓電流參考方向如圖中所標，問：對A、B兩部分電路電壓電流參考方向關聯否？答：A電壓、電流參考方向非關聯；

B電壓、電流參考方向關聯。下頁上頁注意＋－uBAi返回分析電路前必須選定電壓和電流的參考方向參考方向一經選定，必須1.3電功率和能量1.電功率功率的單位：W(瓦)(Watt，瓦特)能量的單位：J(焦)(Joule，焦耳)單位時間內電場力所做的功。下頁上頁返回1.3電功率和能量1.電功率功率的單位：W(瓦)(W2.電路吸收或發(fā)出功率的判斷

u,i

取關聯參考方向P=ui

表示元件吸收的功率P>0

吸收正功率(實際吸收)P<0

吸收負功率(實際發(fā)出)P=ui

表示元件發(fā)出的功率P>0

發(fā)出正功率(實際發(fā)出)P<0

發(fā)出負功率(實際吸收)

u,i

取非關聯參考方向下頁上頁+-iu+-iu返回2.電路吸收或發(fā)出功率的判斷u,i取關聯參考方例

求圖示電路中各方框所代表的元件吸收或產生的功率。下頁上頁已知：U1=1V,U2=-3V，U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3V，I1=2A,I2=1A,，I3=-1A564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1－返回例求圖示電路中各方框所代表的元件吸收或產生的解對一完整的電路，滿足：發(fā)出的功率＝吸收的功率下頁上頁564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1－注意返回解對一完整的電路，滿足：發(fā)出的功率＝吸收的功率下頁上頁5下頁上頁1.4電路元件是電路中最基本的組成單元。1.電路元件返回5種基本的理想電路元件：電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：表示產生磁場，儲存磁場能量的元件電容元件：表示產生電場，儲存電場能量的元件電壓源和電流源：表示將其它形式的能量轉變成電能的元件。注意

如果表征元件端子特性的數學關系式是線性關系，該元件稱為線性元件，否則稱為非線性元件。下頁上頁1.4電路元件是電路中最基本的組成單元。1.2.集總參數電路由集總元件構成的電路集總元件假定發(fā)生的電磁過程都集中在元件內部進行。集總條件下頁上頁

集總參數電路中u、i

可以是時間的函數，但與空間坐標無關。因此，任何時刻，流入兩端元件一個端子的電流等于從另一端子流出的電流；端子間的電壓為單值量。注意返回2.集總參數電路由集總元件構成的電路集總元件假定發(fā)生的電磁過下頁上頁例iiz集總參數電路+-兩線傳輸線的等效電路當兩線傳輸線的長度l與電磁波的波長滿足：返回下頁上頁例iiz集總參數電路+-兩線傳輸線的等效電路當兩下頁上頁iiz++--分布參數電路當兩線傳輸線的長度l與電磁波的波長滿足：返回下頁上頁iiz++--分布參數電路當兩線傳輸線的長度l1.5電阻元件(resistor)2.線性時不變電阻元件

電路符號R電阻元件對電流呈現阻力的元件。其特性可用u～i平面上的一條曲線來描述：iu任何時刻端電壓與電流成正比的電阻元件。1.定義伏安特性下頁上頁0返回1.5電阻元件(resistor)2.線性時不變電阻元件

u～i

關系R

稱為電阻，單位：

(Ohm)滿足歐姆定律(Ohm’sLaw)

單位G

稱為電導，單位：S(Siemens)u、i取關聯參考方向下頁上頁伏安特性為一條過原點的直線ui0Rui+－返回u～i關系R稱為電阻，單位：(Ohm)滿足歐姆定如電阻上的電壓與電流參考方向非關聯，公式中應冠以負號；說明線性電阻是無記憶、雙向性的元件。歐姆定律只適用于線性電阻(

R

為常數）；則歐姆定律寫為u–Rii–Gu公式和參考方向必須配套使用！下頁上頁注意Rui-+返回如電阻上的電壓與電流參考方向非關聯，公式中應冠以負號；說明線3.功率和能量電阻元件在任何時刻總是消耗功率的。p

ui(–Ri)i–i2R-

u2/Rp

uii2Ru2/R

功率Rui+-下頁上頁表明Rui-+返回3.功率和能量電阻元件在任何時刻總是消耗功率的。puui從

t0

到t電阻消耗的能量：4.電阻的開路與短路

能量

短路

開路ui下頁上頁Riu+–u+–i00返回ui從t0到t電阻消耗的能量：4.電阻的開路與短路下頁上頁實際電阻器返回下頁上頁實際電阻器返回

1.6電壓源(voltagesource)和電流源(currentsource)電路符號1.理想電壓源定義i+_下頁上頁其兩端電壓總能保持定值或一定的時間函數，其值與流過它的電流i

無關的元件叫理想電壓源。返回1.6電壓源(voltagesource)電路符號1.電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無關；與流經它的電流方向、大小無關。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、電流關系ui直流電壓源的伏安關系下頁上頁例Ri-+外電路電壓源不能短路！0返回電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無關；與流經它的電流方向電壓源的功率電壓、電流參考方向非關聯；

+_iu+_

電流（正電荷）由低電位向高電位移動，外力克服電場力作功，電源發(fā)出功率。

發(fā)出功率，起電源作用物理意義：下頁上頁+_iu+_電壓、電流參考方向關聯；

物理意義：電場力做功，電源吸收功率吸收功率，充當負載返回電壓源的功率電壓、電流參考方向非關聯；例計算圖示電路各元件的功率解發(fā)出吸收吸收滿足：P（發(fā)）＝P（吸）下頁上頁i+_+_10V5V-+返回例計算圖示電路各元件的功率解發(fā)出吸收吸收滿足：P（發(fā)）＝P（其輸出電流總能保持定值或一定的時間函數，其值與它的兩端電壓u

無關的元件叫理想電流源。

電路符號2.理想電流源

定義u+_下頁上頁

理想電流源的電壓、電流關系電流源的輸出電流由電源本身決定，與外電路無關；與它兩端電壓方向、大小無關。返回其輸出電流總能保持定值或一定的電路符號2.理想電流源定義電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定。ui直流電流源的伏安關系下頁上頁0例Ru-+外電路電流源不能開路！返回電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定。ui直流電流源的伏安

可由穩(wěn)流電子設備產生，如晶體管的集電極電流與負載無關；光電池在一定光線照射下光電子被激發(fā)產生一定值的電流等。下頁上頁實際電流源的產生：

電流源的功率u+_電壓、電流的參考方向非關聯；

發(fā)出功率，起電源作用電壓、電流的參考方向關聯；

u+_吸收功率，充當負載返回可由穩(wěn)流電子設備產生，如晶體管的集電極電流與例計算圖示電路各元件的功率解發(fā)出發(fā)出滿足：P（發(fā)）＝P（吸）下頁上頁u2Ai+_5V-+返回例計算圖示電路各元件的功率解發(fā)出發(fā)出滿足：P（發(fā)）＝P（吸）實際電源干電池鈕扣電池1.干電池和鈕扣電池（化學電源）

干電池電動勢1.5V，僅取決于（糊狀）化學材料，其大小決定儲存的能量，化學反應不可逆。鈕扣電池電動勢1.35V，用固體化學材料，化學反應不可逆。下頁上頁返回實際電源干電池鈕扣電池1.干電池和鈕扣電池（化學電源）

氫氧燃料電池示意圖2.燃料電池（化學電源）

電池電動勢1.23V。以氫、氧作為燃料。約40-45%的化學能轉變?yōu)殡娔?。實驗階段加燃料可繼續(xù)工作。下頁上頁返回氫氧燃料電池示意圖2.燃料電池（化學電源）3.太陽能電池（光能電源）

一塊太陽能電池電動勢0.6V。太陽光照射到P-N結上，形成一個從N區(qū)流向P區(qū)的電流。約11%的光能轉變?yōu)殡娔?，故常用太陽能電池板?/p>

一個50cm2太陽能電池的電動勢0.6V,電流0.1A

太陽能電池示意圖太陽能電池板下頁上頁返回3.太陽能電池（光能電源）一塊太陽能電池電動勢0.蓄電池示意圖4.蓄電池（化學電源）

電池電動勢2V。使用時，電池放電，當電解液濃度小于一定值時，電動勢低于2V，常要充電，化學反應可逆。下頁上頁返回蓄電池示意圖4.蓄電池（化學電源）電池電動勢2V。直流穩(wěn)壓源變頻器頻率計函數發(fā)生器下頁上頁返回直流穩(wěn)壓源變頻器頻率計函數發(fā)生器下頁上頁返回發(fā)電機組下頁上頁返回發(fā)電機組下頁上頁返回草原上的風力發(fā)電下頁上頁返回草原上的風力發(fā)電下頁上頁返回1.7受控電源(非獨立源)

(controlledsourceordependentsource)

電路符號+–受控電壓源1.定義受控電流源

電壓或電流的大小和方向不是給定的時間函數，而是受電路中某個地方的電壓(或電流)控制的電源，稱受控源。下頁上頁返回1.7受控電源(非獨立源)電路符號+–受控電壓源1.定義電流控制的電流源(CCCS):電流放大倍數

根據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：當被控制量是電壓時，用受控電壓源表示；當被控制量是電流時，用受控電流源表示。2.分類四端元件輸出：受控部分輸入：控制部分下頁上頁b

i1+_u2i2_u1i1+返回電流控制的電流源(CCCS):電流放大倍數g:轉移電導

電壓控制的電流源(VCCS)電壓控制的電壓源(VCVS):電壓放大倍數

gu1+_u2i2_u1i1+下頁上頁i1u1+_u2i2_u1++_返回g:轉移電導電壓控制的電流源(VCCS)電壓控制的電流控制的電壓源(CCVS)r

:轉移電阻

例電路模型ibicib下頁上頁ri1+_u2i2_u1i1++_返回電流控制的電壓源(CCVS)r:轉移電阻例電路模3.受控源與獨立源的比較獨立源電壓(或電流)由電源本身決定，與電路中其它電壓、電流無關，而受控源電壓(或電流)由控制量決定。獨立源在電路中起“激勵”作用，在電路中產生電壓、電流，而受控源是反映電路中某處的電壓或電流對另一處的電壓或電流的控制關系，在電路中不能作為“激勵”。下頁上頁返回3.受控源與獨立源的比較獨立源電壓(或電流)由電源本身決定，例求：電壓u2解5i1+_u2_i1++-3u1=6V下頁上頁返回例求：電壓u2解5i1+_u2_i1++-3u1=6V下1.8基爾霍夫定律

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(KVL)。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，是分析集總參數電路的基本定律?；鶢柣舴蚨膳c元件特性構成了電路分析的基礎。下頁上頁返回1.8基爾霍夫定律基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律1.幾個名詞電路中通過同一電流的分支。元件的連接點稱為結點。b=3an=4b+_R1uS1+_uS2R2R3支路(branch)電路中每一個兩端元件就叫一條支路。i3i2i1結點(node)b=5下頁上頁或三條以上支路的連接點稱為結點。n=2注意

兩種定義分別用在不同的場合。返回1.幾個名詞電路中通過同一電流的分支。元件的連接點稱為結點。由支路組成的閉合路徑。兩結點間的一條通路。由支路構成對平面電路，其內部不含任何支路的回路稱網孔。l=3123路徑(path)回路(loop)網孔(mesh)網孔是回路，但回路不一定是網孔。下頁上頁+_R1uS1+_uS2R2R3注意返回由支路組成的閉合路徑。兩結點間的一條通路。由支路構成對平面電2.基爾霍夫電流定律

(KCL)令流出為“+”，有：例

在集總參數電路中，任意時刻，對任意結點流出（或流入）該結點電流的代數和等于零。流進的電流等于流出的電流下頁上頁返回2.基爾霍夫電流定律(KCL)令流出為“+”，有：例例三式相加得：KCL可推廣應用于電路中包圍多個結點的任一閉合面。下頁上頁1

32表明返回例三式相加得：KCL可推廣應用于電路中包圍多個結點的任一閉合KCL是電荷守恒和電流連續(xù)性原理在電路中任意結點處的反映；KCL是對結點處支路電流加的約束，與支路上接的是什么元件無關，與電路是線性還是非線性無關；KCL方程是按電流參考方向列寫的，與電流實際方向無關。下頁上頁明確返回KCL是電荷守恒和電流連續(xù)性原理在電路中任意結點處的反映；K3.基爾霍夫電壓定律

(KVL)U3U1U2U4下頁上頁標定各元件電壓參考方向選定回路繞行方向，順時針或逆時針.I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_

在集總參數電路中，任一時刻，沿任一回路，所有支路電壓的代數和恒等于零。返回3.基爾霍夫電壓定律(KVL)U3U1U2U4下頁上頁–U1–US1+U2+U3+U4+US4=0U2+U3+U4+US4=U1+US1

或：–R1I1+R2I2–R3I3+R4I4=US1–US4下頁上頁U3U1U2U4I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_KVL也適用于電路中任一假想的回路。注意返回–U1–US1+U2+U3+U4+US4=0U2+U3+U例KVL的實質反映了電路遵從能量守恒定律;KVL是對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關，與電路是線性還是非線性無關；KVL方程是按電壓參考方向列寫，與電壓實際方向無關。下頁上頁明確aUsb__-+++U2U1返回例KVL的實質反映了電路遵從能量守恒定律;KVL是對回路中的4.KCL、KVL小結：KCL是對支路電流的線性約束，KVL是對回路電壓的線性約束。KCL、KVL與組成支路的元件性質及參數無關。KCL表明在每一節(jié)點上電荷是守恒的；KVL是能量守恒的具體體現(電壓與路徑無關)。KCL、KVL只適用于集總參數的電路。下頁上頁返回4.KCL、KVL小結：KCL是對支路電流的線性約束，KVi1=i2?UA=UB?下頁上頁思考I=01.？AB+_13V+_2V2.i111111i2返回i1=i2?UA=UB?下頁上頁思考I=01.？A下頁上頁例1求電流i解例2解求電壓u返回下頁上頁例1求電流i解例2解求電壓u返回下頁上頁++--4V5Vi=?3++--4V5V1A+-u=?3例3求電流

i例4求電壓u解解要求能熟練求解含源支路的電壓和電流。返回下頁上頁++--4V5Vi=?3++--4V5V1A解I1下頁上頁-10V10V++--1AI=?10例5求電流I例6求電壓

U解4V+-10AU=?2+-3AI返回解I1下頁上頁-10V10V++--1AI=?10例解下頁上頁10V++--3I2U=?I=055-+2I2

I25+-例7求開路電壓U返回解下頁上頁10V++--3I2U=?I=055-+解選擇參數可以得到電壓和功率放大。++-－I1U=?R2I1R1US上頁例8求輸出電壓U返回解選擇參數可以得到電壓和功率放大。++-－I1U=?R2例8：如圖求電路中的未知電流和未知電壓。解：對于節(jié)點(1)所以對于節(jié)點(2):所以由節(jié)點(3)得：例8：如圖求電路中的未知電流和未知電壓。解：對于節(jié)點(1)所則：根據KVL得：所以：又則：則：根據KVL得：所以：又則：例9：試求下圖所示電路中各元件的功率。其中Is1=10A，Is2=5A,R＝2Ω解：設電阻的電壓U和電流I的參考方向分別如圖所示。由KCL得：將Is1=10A,Is2=5A代入得：由電阻的VAR得：則電阻消耗的功率為例9：試求下圖所示電路中各元件的功率。其中Is1=10A，I電流Is1提供的功率為電流IS2提供的功率為有上述計算結果可知，電流源Is1提供功率，而電流源Is2吸收功率電流Is1提供的功率為電流IS2提供的功率為有上述計算結果可第1章電路模型和電路定律電路和電路模型1.1電阻元件1.5電流和電壓的參考方向1.2電壓源和電流源1.6電功率和能量1.3受控電源1.7電路元件1.4基爾霍夫定律1.8首頁本章重點第1章電路模型和電路定律電路和電路模型1.1電阻元件1.1.電壓、電流的參考方向3.基爾霍夫定律

重點：2.電阻元件和電源元件的特性返回1.電壓、電流的參考方向3.基爾霍夫定律重點：2.電1.1電路和電路模型1.實際電路功能a能量的傳輸、分配與轉換；b信息的傳遞、控制與處理。建立在同一電路理論基礎上。由電工設備和電氣器件按預期目的連接構成的電流的通路。下頁上頁共性返回1.1電路和電路模型1.實際電路功能a能量的傳輸、分配與

反映實際電路部件的主要電磁性質的理想電路元件及其組合。2.電路模型導線電池開關燈泡電路圖理想電路元件有某種確定的電磁性能的理想元件。電路模型下頁上頁返回反映實際電路部件的主要電磁2.電路模型導線電池開關燈5種基本的理想電路元件：電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：表示產生磁場，儲存磁場能量的元件電容元件：表示產生電場，儲存電場能量的元件電壓源和電流源：表示將其它形式的能量轉變成電能的元件。5種基本理想電路元件有三個特征：

（a）只有兩個端子；

（b）可以用電壓或電流按數學方式描述；（c）不能被分解為其他元件。下頁上頁注意返回5種基本的理想電路元件：電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件具有相同的主要電磁性能的實際電路部件，在一定條件下可用同一電路模型表示；同一實際電路部件在不同的應用條件下，其電路模型可以有不同的形式。下頁上頁例電感線圈的電路模型注意返回具有相同的主要電磁性能的實際電路部件，在一定條件下可用同一1.2電流和電壓的參考方向(referencedirection)

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心的物理量是電流、電壓和功率。1.電流的參考方向(currentreferencedirection)電流電流強度帶電粒子有規(guī)則的定向運動單位時間內通過導體橫截面的電荷量下頁上頁返回1.2電流和電壓的參考方向(referencedirec方向

規(guī)定正電荷的運動方向為電流的實際方向單位1kA=103A1mA=10-3A1A=10-6AA（安培）、kA、mA、A元件(導線)中電流流動的實際方向只有兩種可能:

實際方向AB實際方向AB

對于復雜電路或電路中的電流隨時間變化時，電流的實際方向往往很難事先判斷。下頁上頁問題返回方向規(guī)定正電荷的運動方向為電流的實際方向單位1kA=1參考方向

大小方向(正負）電流(代數量)任意假定一個正電荷運動的方向即為電流的參考方向。i>0i<0實際方向實際方向電流的參考方向與實際方向的關系：下頁上頁i

參考方向ABi

參考方向ABi

參考方向AB表明返回參考方向大小方向(正負）電流(代數量)任意假定一個正電荷電流參考方向的兩種表示：用箭頭表示：箭頭的指向為電流的參考方向。用雙下標表示：如iAB

,

電流的參考方向由A指向B。下頁上頁i

參考方向ABiABAB返回電流參考方向的兩種表示：用箭頭表示：箭頭的指向為電流的參電壓U

單位2.電壓的參考方向(voltagereferencedirection)單位正電荷q

從電路中一點移至另一點時電場力做功（W）的大小。

電位

單位正電荷q

從電路中一點移至參考點（＝0）時電場力做功的大小。

實際電壓方向

電位真正降低的方向。下頁上頁V(伏)、kV、mV、V返回電壓U單位2.電壓的參考方向(voltagerefer例已知：4C正電荷由a點均勻移動至b點電場力做功8J，由b點移動到c點電場力做功為12J，若以b點為參考點，求a、b、c點的電位和電壓Uab、Ubc;若以c點為參考點，再求以上各值。解(1)下頁上頁acb返回例已知：4C正電荷由a點均勻移動至b點電場力做功8J，由b點acb解(2)下頁上頁結論

電路中電位參考點可任意選擇；參考點一經選定，電路中各點的電位值就唯一確定；當選擇不同的電位參考點時，電路中各點電位值將改變，但任意兩點間電壓保持不變。返回acb解(2)下頁上頁結論電路復雜電路或交變電路中，兩點間電壓的實際方向往往不易判別，給實際電路問題的分析計算帶來困難。

電壓(降)的參考方向U>0參考方向U+–參考方向U+–<0U假設高電位指向低電位的方向。下頁上頁問題+實際方向–+實際方向–返回復雜電路或交變電路中，兩點間電壓的實際方向往往不易判別，給實電壓參考方向的三種表示方式：(1)用箭頭表示：(2)用正負極性表示(3)用雙下標表示UU+ABUAB下頁上頁返回電壓參考方向的三種表示方式：(1)用箭頭表示：(2)用正負

元件或支路的u，i

采用相同的參考方向稱之為關聯參考方向。反之，稱為非關聯參考方向。關聯參考方向非關聯參考方向3.關聯參考方向i+-+-iuu下頁上頁返回元件或支路的u，i采用相同的參考方向稱之為關聯參考方分析電路前必須選定電壓和電流的參考方向參考方向一經選定，必須在圖中相應位置標注(包括方向和符號)，在計算過程中不得任意改變參考方向不同時，其表達式相差一負號，但電壓、電流的實際方向不變。例電壓電流參考方向如圖中所標，問：對A、B兩部分電路電壓電流參考方向關聯否？答：A電壓、電流參考方向非關聯；

B電壓、電流參考方向關聯。下頁上頁注意＋－uBAi返回分析電路前必須選定電壓和電流的參考方向參考方向一經選定，必須1.3電功率和能量1.電功率功率的單位：W(瓦)(Watt，瓦特)能量的單位：J(焦)(Joule，焦耳)單位時間內電場力所做的功。下頁上頁返回1.3電功率和能量1.電功率功率的單位：W(瓦)(W2.電路吸收或發(fā)出功率的判斷

u,i

取關聯參考方向P=ui

表示元件吸收的功率P>0

吸收正功率(實際吸收)P<0

吸收負功率(實際發(fā)出)P=ui

表示元件發(fā)出的功率P>0

發(fā)出正功率(實際發(fā)出)P<0

發(fā)出負功率(實際吸收)

u,i

取非關聯參考方向下頁上頁+-iu+-iu返回2.電路吸收或發(fā)出功率的判斷u,i取關聯參考方例

求圖示電路中各方框所代表的元件吸收或產生的功率。下頁上頁已知：U1=1V,U2=-3V，U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3V，I1=2A,I2=1A,，I3=-1A564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1－返回例求圖示電路中各方框所代表的元件吸收或產生的解對一完整的電路，滿足：發(fā)出的功率＝吸收的功率下頁上頁564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1－注意返回解對一完整的電路，滿足：發(fā)出的功率＝吸收的功率下頁上頁5下頁上頁1.4電路元件是電路中最基本的組成單元。1.電路元件返回5種基本的理想電路元件：電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：表示產生磁場，儲存磁場能量的元件電容元件：表示產生電場，儲存電場能量的元件電壓源和電流源：表示將其它形式的能量轉變成電能的元件。注意

如果表征元件端子特性的數學關系式是線性關系，該元件稱為線性元件，否則稱為非線性元件。下頁上頁1.4電路元件是電路中最基本的組成單元。1.2.集總參數電路由集總元件構成的電路集總元件假定發(fā)生的電磁過程都集中在元件內部進行。集總條件下頁上頁

集總參數電路中u、i

可以是時間的函數，但與空間坐標無關。因此，任何時刻，流入兩端元件一個端子的電流等于從另一端子流出的電流；端子間的電壓為單值量。注意返回2.集總參數電路由集總元件構成的電路集總元件假定發(fā)生的電磁過下頁上頁例iiz集總參數電路+-兩線傳輸線的等效電路當兩線傳輸線的長度l與電磁波的波長滿足：返回下頁上頁例iiz集總參數電路+-兩線傳輸線的等效電路當兩下頁上頁iiz++--分布參數電路當兩線傳輸線的長度l與電磁波的波長滿足：返回下頁上頁iiz++--分布參數電路當兩線傳輸線的長度l1.5電阻元件(resistor)2.線性時不變電阻元件

電路符號R電阻元件對電流呈現阻力的元件。其特性可用u～i平面上的一條曲線來描述：iu任何時刻端電壓與電流成正比的電阻元件。1.定義伏安特性下頁上頁0返回1.5電阻元件(resistor)2.線性時不變電阻元件

u～i

關系R

稱為電阻，單位：

(Ohm)滿足歐姆定律(Ohm’sLaw)

單位G

稱為電導，單位：S(Siemens)u、i取關聯參考方向下頁上頁伏安特性為一條過原點的直線ui0Rui+－返回u～i關系R稱為電阻，單位：(Ohm)滿足歐姆定如電阻上的電壓與電流參考方向非關聯，公式中應冠以負號；說明線性電阻是無記憶、雙向性的元件。歐姆定律只適用于線性電阻(

R

為常數）；則歐姆定律寫為u–Rii–Gu公式和參考方向必須配套使用！下頁上頁注意Rui-+返回如電阻上的電壓與電流參考方向非關聯，公式中應冠以負號；說明線3.功率和能量電阻元件在任何時刻總是消耗功率的。p

ui(–Ri)i–i2R-

u2/Rp

uii2Ru2/R

功率Rui+-下頁上頁表明Rui-+返回3.功率和能量電阻元件在任何時刻總是消耗功率的。puui從

t0

到t電阻消耗的能量：4.電阻的開路與短路

能量

短路

開路ui下頁上頁Riu+–u+–i00返回ui從t0到t電阻消耗的能量：4.電阻的開路與短路下頁上頁實際電阻器返回下頁上頁實際電阻器返回

1.6電壓源(voltagesource)和電流源(currentsource)電路符號1.理想電壓源定義i+_下頁上頁其兩端電壓總能保持定值或一定的時間函數，其值與流過它的電流i

無關的元件叫理想電壓源。返回1.6電壓源(voltagesource)電路符號1.電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無關；與流經它的電流方向、大小無關。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、電流關系ui直流電壓源的伏安關系下頁上頁例Ri-+外電路電壓源不能短路！0返回電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無關；與流經它的電流方向電壓源的功率電壓、電流參考方向非關聯；

+_iu+_

電流（正電荷）由低電位向高電位移動，外力克服電場力作功，電源發(fā)出功率。

發(fā)出功率，起電源作用物理意義：下頁上頁+_iu+_電壓、電流參考方向關聯；

物理意義：電場力做功，電源吸收功率吸收功率，充當負載返回電壓源的功率電壓、電流參考方向非關聯；例計算圖示電路各元件的功率解發(fā)出吸收吸收滿足：P（發(fā)）＝P（吸）下頁上頁i+_+_10V5V-+返回例計算圖示電路各元件的功率解發(fā)出吸收吸收滿足：P（發(fā)）＝P（其輸出電流總能保持定值或一定的時間函數，其值與它的兩端電壓u

無關的元件叫理想電流源。

電路符號2.理想電流源

定義u+_下頁上頁

理想電流源的電壓、電流關系電流源的輸出電流由電源本身決定，與外電路無關；與它兩端電壓方向、大小無關。返回其輸出電流總能保持定值或一定的電路符號2.理想電流源定義電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定。ui直流電流源的伏安關系下頁上頁0例Ru-+外電路電流源不能開路！返回電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定。ui直流電流源的伏安

可由穩(wěn)流電子設備產生，如晶體管的集電極電流與負載無關；光電池在一定光線照射下光電子被激發(fā)產生一定值的電流等。下頁上頁實際電流源的產生：

電流源的功率u+_電壓、電流的參考方向非關聯；

發(fā)出功率，起電源作用電壓、電流的參考方向關聯；

u+_吸收功率，充當負載返回可由穩(wěn)流電子設備產生，如晶體管的集電極電流與例計算圖示電路各元件的功率解發(fā)出發(fā)出滿足：P（發(fā)）＝P（吸）下頁上頁u2Ai+_5V-+返回例計算圖示電路各元件的功率解發(fā)出發(fā)出滿足：P（發(fā)）＝P（吸）實際電源干電池鈕扣電池1.干電池和鈕扣電池（化學電源）

干電池電動勢1.5V，僅取決于（糊狀）化學材料，其大小決定儲存的能量，化學反應不可逆。鈕扣電池電動勢1.35V，用固體化學材料，化學反應不可逆。下頁上頁返回實際電源干電池鈕扣電池1.干電池和鈕扣電池（化學電源）

氫氧燃料電池示意圖2.燃料電池（化學電源）

電池電動勢1.23V。以氫、氧作為燃料。約40-45%的化學能轉變?yōu)殡娔?。實驗階段加燃料可繼續(xù)工作。下頁上頁返回氫氧燃料電池示意圖2.燃料電池（化學電源）3.太陽能電池（光能電源）

一塊太陽能電池電動勢0.6V。太陽光照射到P-N結上，形成一個從N區(qū)流向P區(qū)的電流。約11%的光能轉變?yōu)殡娔?，故常用太陽能電池板?/p>

一個50cm2太陽能電池的電動勢0.6V,電流0.1A

太陽能電池示意圖太陽能電池板下頁上頁返回3.太陽能電池（光能電源）一塊太陽能電池電動勢0.蓄電池示意圖4.蓄電池（化學電源）

電池電動勢2V。使用時，電池放電，當電解液濃度小于一定值時，電動勢低于2V，常要充電，化學反應可逆。下頁上頁返回蓄電池示意圖4.蓄電池（化學電源）電池電動勢2V。直流穩(wěn)壓源變頻器頻率計函數發(fā)生器下頁上頁返回直流穩(wěn)壓源變頻器頻率計函數發(fā)生器下頁上頁返回發(fā)電機組下頁上頁返回發(fā)電機組下頁上頁返回草原上的風力發(fā)電下頁上頁返回草原上的風力發(fā)電下頁上頁返回1.7受控電源(非獨立源)

(controlledsourceordependentsource)

電路符號+–受控電壓源1.定義受控電流源

電壓或電流的大小和方向不是給定的時間函數，而是受電路中某個地方的電壓(或電流)控制的電源，稱受控源。下頁上頁返回1.7受控電源(非獨立源)電路符號+–受控電壓源1.定義電流控制的電流源(CCCS):電流放大倍數

根據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：當被控制量是電壓時，用受控電壓源表示；當被控制量是電流時，用受控電流源表示。2.分類四端元件輸出：受控部分輸入：控制部分下頁上頁b

i1+_u2i2_u1i1+返回電流控制的電流源(CCCS):電流放大倍數g:轉移電導

電壓控制的電流源(VCCS)電壓控制的電壓源(VCVS):電壓放大倍數

gu1+_u2i2_u1i1+下頁上頁i1u1+_u2i2_u1++_返回g:轉移電導電壓控制的電流源(VCCS)電壓控制的電流控制的電壓源(CCVS)r

:轉移電阻

例電路模型ibicib下頁上頁ri1+_u2i2_u1i1++_返回電流控制的電壓源(CCVS)r:轉移電阻例電路模3.受控源與獨立源的比較獨立源電壓(或電流)由電源本身決定，與電路中其它電壓、電流無關，而受控源電壓(或電流)由控制量決定。獨立源在電路中起“激勵”作用，在電路中產生電壓、電流，而受控源是反映電路中某處的電壓或電流對另一處的電壓或電流的控制關系，在電路中不能作為“激勵”。下頁上頁返回3.受控源與獨立源的比較獨立源電壓(或電流)由電源本身決定，例求：電壓u2解5i1+_u2_i1++-3u1=6V下頁上頁返回例求：電壓u2解5i1+_u2_i1++-3u1=6V下1.8基爾霍夫定律

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(KVL)。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，是分析集總參數電路的基本定律?；鶢柣舴蚨膳c元件特性構成了電路分析的基礎。下頁上頁返回1.8基爾霍夫定律基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律1.幾個名詞電路中通過同一電流的分支。元件的連接點稱為結點。b=3an=4b+_R1uS1+_uS2R2R3支路(branch)電路中每一個兩端元件就叫一條支路。i3i2i1結點(node)b=5下頁上頁或三條以上支路的連接點稱為結點。n=2注意

兩種定義分別用在不同的場合。返回1.幾個名詞電路中通過同一電流的分支。元件的連接點稱為結點。由支路組成的閉合路徑。兩結點間的一條通路。由支路構成對平面電路，其內部不含任何支路的回路稱網孔。l=3123路徑(path)回路(loop)網孔(mesh)網孔是回路，但回路不一定是網孔。下頁上頁+_R1uS1+_uS2R2R3注意返回由支路組成的閉合路徑。兩結點間的一條通路。由支路構成對平面電2.基爾霍夫電流定律

(KCL)令流出為“+”，有：例

在集總參數電路中，任意時刻