第1章-電路分析

會計學(xué)1第1章-電路分析§1-1

實(shí)際電路及電路模型

§1-2

電路的基本物理量

§1-3

基爾霍夫定律§1-4

電阻元件§1-5

獨(dú)立電源第一章集總電路的分析基礎(chǔ)第一章§1-6

受控電源*§1-7應(yīng)用實(shí)例*§1-8計算機(jī)仿真分析簡單直流電路

本章學(xué)習(xí)要求第1頁/共62頁本章中心內(nèi)容重點(diǎn)闡明電路中的電流、電壓受到的兩類約束。一類約束來自元件的相互聯(lián)接方式，即基爾霍夫定律；另一類約束來自元件的性質(zhì)，即元件的伏安關(guān)系。著重介紹電路模型和電流、電壓的參考方向等重要概念。第一章第2頁/共62頁§1-1

實(shí)際電路及電路模型

一、實(shí)際電路

電路是電流的通路。實(shí)際電路是為完成某種功能，由若干電氣設(shè)備或器件按一定方式用導(dǎo)線聯(lián)接而成的。

§1-1

實(shí)際電路的主要功能：

1、實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換，如輸電電路和照明電路等。

2、實(shí)現(xiàn)信號的傳輸、處理和儲存，如收音機(jī)電路、濾波電路、計算機(jī)電路等。

實(shí)際電路的基本組成：電源（信號源）、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)。第3頁/共62頁§1-1二、理想電路元件

理想電路元件是實(shí)際器件抽象出來的,具有單一電磁性能的理想化模型。例如：

◆理想電阻元件只消耗電能；

◆理想電感元件只儲存磁場能量；

◆理想電容元件只儲存電場能量。

在不同的工作條件下，同一實(shí)際器件可用一種或幾種理想電路元件近似表征。具有相近電磁性能的實(shí)際器件，也可用同一種理想電路元件近似表征。第4頁/共62頁

在電路分析中，常將理想電路元件簡稱為電路

元件。常用的電路元件只有幾種，它們可以用來

表征千千萬萬種實(shí)際器件。

基本的電路元件有：電阻元件、電容元件、電

感元件和電源元件(獨(dú)立電源、受控電源)等。

◆電路元件都有各自精確的數(shù)學(xué)定義，在電路圖中用規(guī)定的符號表示。

§1-1

三、電路模型

由理想電路元件構(gòu)成的電路稱為電路模型?！綦娐贩治鲋醒芯康碾娐范际请娐纺Ｐ停⒎菍?shí)際電路。第5頁/共62頁

§1-1

手電筒電路的電路模型如下圖所示,手電筒電路中的電池用電源元件Us和電阻元件Rs的串聯(lián)組合作為它的模型，燈泡用電阻元件RL作為它的模型，按鈕和導(dǎo)線用理想導(dǎo)線（其電阻為零）或線段表示。

◆所有的實(shí)際電路，不論簡單還是復(fù)雜，都可以用由幾種電路元件構(gòu)成的電路模型來表示。第6頁/共62頁

四、集總電路

集總參數(shù)元件：假定發(fā)生的電磁過程都集中在元件內(nèi)部進(jìn)行?！衾硐腚娐吩际羌倕?shù)元件。

§1-1集總電路：由集總參數(shù)元件構(gòu)成的電路模型?！魧傠娐范?，電路中的電磁量，如電壓和電流等，只是時間的函數(shù)，而無須考慮其空間分布，因而描述這類電路一般是代數(shù)方程或常微分方程。

集總條件：實(shí)際電路的尺寸（長度）遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電路工作頻率下的電磁波的長度?！艏傠娐纺Ｐ褪请娐防碚撝凶罨镜募僭O(shè)。本課程研究的電路均為集總電路。第7頁/共62頁

在電路分析中，人們主要關(guān)心的物理量是電流、電壓和功率。。

電流的單位為安〔培〕（A）；輔助單位有千安（kA）、毫安（mA）和微安（μA）。

§1-2

電路的基本物理量

一、電流及其參考方向

電流用“i”或“I”表示，“I”表示直流電流或交流電流的有效值。電路中的電流是單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，即第8頁/共62頁

電流的實(shí)際方向—規(guī)定為正電荷運(yùn)動的方向。

電流的參考方向—任意假定的正電荷運(yùn)動的方向。

電流參考電方向的兩種表示：

1、用箭頭表示：箭頭的指向?yàn)殡娏鞯膮⒖挤较颉?/p>

§1-2

2、用雙下標(biāo)表示：如iAB

,電流的參考方向由A指向B。第9頁/共62頁◆在電路分析中，電路圖中標(biāo)明的電流方向均為參考方向。參考方向不一定就是它的實(shí)際方向?！粼陔娏鞯膮⒖挤较蛞堰x定的情況下，根據(jù)電流值的正或負(fù)，就可以判斷出它的實(shí)際方向?！?-2(a)i﹥0(b)i﹤0實(shí)際方向參考方向電流的實(shí)際方向與參考方向的關(guān)系：第10頁/共62頁

例

已知在右圖(a)電路中，流經(jīng)任一橫截面的電荷量為：(1)q=10tC；(2)q=12C。求電流，并指出它的實(shí)際方向。

解

(1)由已標(biāo)定的電流參考方向(如實(shí)線箭頭所示)可得

(a)電流為正值，故電流的實(shí)際方向(如虛線箭頭)與它的參考方向一致，如圖(b)所示，電流由A流向B。(b)(c)(2)電流在任何時刻為負(fù)值，說明電流的實(shí)際方向與它的參考方向相反，如圖(c)所示，電流由B流向A?！?-2第11頁/共62頁

電壓用“u”或“U”表示，“U”表示直流電壓或交流電壓的有效值。

§1-2

二、電壓及其參考方向

電壓的單位是伏〔特〕（V）；輔助單位有千伏（kV）、毫伏（mV）和微伏（μV）。

電路中的電壓是單位正電荷從某點(diǎn)移動到另一點(diǎn)電場力所做的功，即

電壓的實(shí)際方向—高電位點(diǎn)指向低電位點(diǎn)的方向。電壓的參考方向—任意假定的電位降低的方向。第12頁/共62頁

電壓的參考方向有三種表示方法：

2、用正負(fù)極性表示3、用雙下標(biāo)表示◆今后電路圖中標(biāo)明的電壓方向均為參考方向。如果電壓的實(shí)際方向與它的參考方向一致，則電壓u為正值，即u>0。反之，則電壓u為負(fù)值，即u<0?！?-21、用箭頭表示第13頁/共62頁

電位：電路中的電位是單位正電荷從某點(diǎn)移動到參考點(diǎn)所獲得或失去的能量，即電路中某點(diǎn)電位是指該點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓，用符號V表示，例如，A點(diǎn)的電位記作VA。

§1-2◆在計算電位時，首先必須選定參考點(diǎn)，它可以任意選定。在電力電路中，通常選定大地作為參考點(diǎn)；在電子電路中，通常選定與金屬外殼相連接的公共導(dǎo)線作為參考點(diǎn)，俗稱地線。參考點(diǎn)的電位認(rèn)為是零，在電路圖中一般用符號“⊥”表示。

◆電路中各點(diǎn)的電位值與參考點(diǎn)的選取有關(guān)，而任意兩點(diǎn)之間的電壓則等于該兩點(diǎn)的電位之差，例如，uAB=VA-VB，與參考點(diǎn)的選取無關(guān)。第14頁/共62頁注意：

§1-22、參考方向一經(jīng)選定，在計算過程中不得任意改變。

3、參考方向不同時，其數(shù)學(xué)表達(dá)式相差一負(fù)號，但電壓、電流的實(shí)際方向不變。1、電流和電壓的參考方向是電路分析中的一個十分重要的概念，分析電路前必須選定電壓和電流的參考方向，并在電路圖中標(biāo)注(一般不標(biāo)實(shí)際方向)。

第15頁/共62頁

例已知右圖所示電路中各點(diǎn)的電位分別為Va=10V,Vb=6V,Vc=15V。

(1)若選定c點(diǎn)為參考點(diǎn)，試求電位Va,Vb和Vd；

解(1)當(dāng)選定c點(diǎn)為參考點(diǎn)時，則電位

Va=Uac=Va-Vc=(10-15)V=-5VVb=Ubc=Vb-Vc=(6-15)V=-9VVd=Ucd=Vd-Vc=(0-15)V=-15V§1-2(2)分別求出選定c、d點(diǎn)作為參考點(diǎn)時的電壓Uab、Ucb和Ucd。

第16頁/共62頁(2)當(dāng)選定c點(diǎn)為參考點(diǎn)時Vc

=0，其它各點(diǎn)電位如(1)

中計算結(jié)果，故電壓

Uab=Va-Vb=〔(-5)-(-9)〕V=4VUcb=Vc-Vb=〔0-(-9)〕V=9VUcd=Vc-Vd=〔0-(-15)〕V=15V

§1-2

當(dāng)選定d點(diǎn)為參考點(diǎn)時，其它各點(diǎn)電位在題中已給出，則電壓

Uab=Va-Vb=(10-6)V=4VUcb=Vc-Vb=(15-6)V=9VUcd=Vc-Vd=(15-0)V=15V◆由本例題可知，在同一電路中，若選擇不同的參考點(diǎn)，則各點(diǎn)的電位將發(fā)生變化，但兩點(diǎn)之間的電壓是不變的。第17頁/共62頁

三、電路中的功率與能量§1-21、功率

功率用“p”或“P”表示，“P”

表示直流電路的功率。電路中功率是指單位時間內(nèi)電場力所做的功，即

根據(jù)電流和電壓的定義：

在直流電路中可以得到功率的計算表達(dá)式如下：

當(dāng)電流與電壓為一致參考方向時

第18頁/共62頁

當(dāng)電流與電壓為非一致參考方向時

電路吸收或發(fā)出功率的判斷：當(dāng)p﹥0(P﹥0)時，表示為吸收(消耗)功率；當(dāng)p＜0(P＜0)時，表示為發(fā)出(產(chǎn)生)功率。功率的單位為瓦〔特〕（W），輔助單位有千瓦（kW）、毫瓦（mW）等?！?-2

在直流電路中第19頁/共62頁

2、能量

能量是功率對時間的積分，用“w”或“Ｗ”表示。由功率的公式可知，電路在t0

到t

時刻內(nèi)，所吸收的能量為

在國際單位制（SI）中，能量的單位為焦[耳]，簡稱焦（J）。§1-2

第20頁/共62頁

解元件1：因?yàn)殡妷?、電流參考方向不一致，?/p>

P1=－U1I1=－4×(－2）W=8W>0該元件吸收功率，為負(fù)載。元件2：因?yàn)殡妷汉碗娏鞯膮⒖挤较蛞恢?故

P2=U2I2=－4×1W=－4W<0該元件發(fā)出功率，為電源?！?-2

例

在左圖所示電路中，各元件的電壓和電流的參考方向如圖所示?，F(xiàn)經(jīng)測量得知：I1=-2A、I2=1A、I3=-1A，U1=4V、U2=-4V、U3=7V、U4=-3V。試求每個元件的功率，說明是電源還是負(fù)載。第21頁/共62頁

元件3：因?yàn)殡妷汉碗娏鞯膮⒖挤较蛞恢?，?/p>

P4=U4I4=－3×（－1）W=3W>0該元件吸收功率，為負(fù)載。由上面計算結(jié)果得整個電路吸收功率的代數(shù)和為

P=P1+P2+P3+P4=（8－4－7+3）W=0

◆對一完整的電路，滿足：

發(fā)出的功率＝吸收的功率§1-2該元件發(fā)出功率，為電源。

元件4：因?yàn)殡妷汉碗娏鞯膮⒖挤较蛞恢拢蔖3=U3I3=7×(－1）W=7W<0第22頁/共62頁

§1-3

基爾霍夫定律

任何一個電路都是由若干元件連接而成，具有一定的幾何結(jié)構(gòu)形式，電路中的電壓、電流應(yīng)受到連接方式的約束，將這類約束稱為“拓?fù)洹奔s束或“幾何”約束，

基爾霍夫定律概括了這類約束關(guān)系?；鶢柣舴蚨砂ɑ鶢柣舴螂娏鞫珊突鶢柣舴螂妷憾?，它是分析和計算電路的基本依據(jù)之一。§1-3古斯塔夫·羅伯特·基爾霍夫(GustavRobert

Kirchhoff，1824-1887)，德國物理學(xué)家、化學(xué)家和天文學(xué)家，主要從事光譜、輻射和電學(xué)等方面的研究，均有卓越的建樹?；鶢柣舴虻膬蓷l電路定律發(fā)展了歐姆定律,對電路理論有重大貢獻(xiàn)，是基爾霍夫于1845年發(fā)表的研究成果，當(dāng)時他是一位年僅21歲的大學(xué)生。第23頁/共62頁§1-3一、幾個名詞1、支路：常把流過同一電流的各個元件的串聯(lián)組合稱為一條支路。根據(jù)這一定義，右圖所示電路中只有3條支路。2、節(jié)點(diǎn)：通常把3條或3條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。根據(jù)這一定義，右上圖所示電路中有2、5兩個節(jié)點(diǎn)。3、回路：電路中任意閉合路徑稱為回路。在右圖所示電路中，共有3條回路，分別由元件1、2、5、6，元件3、4、5、6元件1、2、3、4構(gòu)成。4、網(wǎng)孔：沒有被其它支路穿過的回路稱為網(wǎng)孔。在右上圖所示電路中共有2個網(wǎng)孔，分別由元件1、2、5、6和元件3、4、5、6構(gòu)成。第24頁/共62頁

二、

基爾霍夫電流定律(KCL)

基爾霍夫電流定律描述了集總電路中與任一節(jié)點(diǎn)相連各支路電流之間的約束關(guān)系，它的物理本質(zhì)是電荷守恒，可表述為：對于集總電路中的任一節(jié)點(diǎn)，在任一時刻，流出（或流入）該節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和等于零。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為

§1-3上述公式亦表明：流進(jìn)節(jié)點(diǎn)電流﹦流出節(jié)點(diǎn)電流◆在應(yīng)用該定律列寫方程式時，應(yīng)首先標(biāo)出每條支路電流的參考方向。第25頁/共62頁

例在右圖中，1點(diǎn)是電路中的一個節(jié)點(diǎn)，已知I1=8A，I2=3A，I3=-3A，其參考方向如圖所示，求通過N元件的電流。

§1-3

I1+IN=I2+I3

故

IN=－I1+I2+I3

=－8A+3A+（－3）A=－8AIN為負(fù)值說明其實(shí)際方向與參考方向相反。由KCL得

解設(shè)通過N元件的電流為IN，參考方向如圖所示。第26頁/共62頁◆KCL還可以推廣應(yīng)用于電路中任意包圍幾個節(jié)點(diǎn)的假想閉合面，即流出（或流入）閉合面的電流代數(shù)和等于零。

例如，在右圖中，以虛線標(biāo)記的假想閉合面中包含1、2、3三個節(jié)點(diǎn)，分別應(yīng)用KCL可得

－i1+i4+i6=0i2－i4

+i5=0

－i3－i5－i6=0

上述三式相加，則有－i1+i2－i3=0§1-3可見，流出該閉合面的電流代數(shù)和等于零。第27頁/共62頁

三、基爾霍夫電壓定律(KVL)

對于集總電路中的任一回路，在任一時刻，沿該回路的所有支路（元件）電壓的代數(shù)等于零。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為§1-3

基爾霍夫電壓定律描述了集總電路一個回路中各部分電壓間的約束關(guān)系，它的物理本質(zhì)是能量守恒，可表述為：◆在應(yīng)用該定律列寫方程式時，應(yīng)首先選定回路的繞行方向(可順時針方向，也可逆時針方向)。一般規(guī)定：當(dāng)支路（元件）電壓的參考方向與回路的繞行方向一致時，該電壓的前面取“+”號；反之取“－”號。第28頁/共62頁

將已知數(shù)據(jù)代入上式中，得

例

已知右圖所示電路中各元件的電壓u1=2V，u2=-3V

，u3=4V，

u4=8V

，u5=-6V，試求u6。

§1-3

解可以根據(jù)KVL求u6。選定回路的繞行方向如圖。

-2V+(－3V)－4V+8V－(－6V)+u6=0則u6=（2+3+4－8－6）V=－5V◆在列寫KVL方程時，亦需要注意兩套符號：一是列寫KVL方程時各項前面的“+”、“－”號，二是各支路（元件)電壓本身數(shù)值的“+”、“－”號。電路的KVL方程為－u1+

u2－u3

+

u4－u5+u6=0第29頁/共62頁

基爾霍夫電壓定律還可以推廣應(yīng)用于開口的假想回路。

例

已知右圖所示路中各元件電壓u1=－5V，u2=3V，u3=2V

，u4=6V，u5=10V，試求a、d兩點(diǎn)間的電壓uad。

uad－u3－u4+u5=0

繞行方向?yàn)轫槙r針方向，則列寫的KVL方程為

解

右圖所示電路為開口電路，若選路徑acd，構(gòu)成一個假想回路。設(shè)回路由上式可得

uad=u3+u4－u5

將已知數(shù)據(jù)代入，得

uad=2V+6V－10V=－2V

§1-3第30頁/共62頁

代入已知數(shù)據(jù)得

若選路徑abcd，則構(gòu)成另一個假想回路，亦設(shè)回路繞行方向?yàn)轫槙r針方向，則列方程的KVL方程為

由上式可得uad+u1+u2－u4+u5=0uad=－u1－u2+u4－u5§1-3

可見，沿兩條不同路徑所求得的uad是相同的?！粲肒VL求電路中任意兩點(diǎn)間的電壓時，與計算時所選的路徑無關(guān)，它等于該兩點(diǎn)間任意路徑各支路（元件）電壓的代數(shù)和。uad=－(－5)V－3V＋6V－10V=－2V第31頁/共62頁

四.KCL、KVL小結(jié)：◆KCL是對集總電路中與任一節(jié)點(diǎn)相連各支路電流之間的約束；KVL是對集總電路中一個回路的各部分電壓間的約束。

◆

KCL、KVL與構(gòu)成電路的元件性質(zhì)無關(guān)。

◆在列寫KCL方程和列寫KVL方程時，需要注意兩套符號。

◆

KCL、KVL只適用于集總參數(shù)的電路。

§1-3第32頁/共62頁§1-4

電阻元件

一、電阻元件

一個二端元件，如果在任意時刻t，它的端電壓u和電流i之間為代數(shù)關(guān)系，即其特性(VAR)可由u-i平面上的一條曲線所確定，則此二端元件稱為電阻元件。

§1-4

1、定義◆電阻元件是一種集總電路元件，它是從實(shí)際電阻器件抽象出來的模型，象線繞電阻、碳膜電阻、燈泡、電阻爐、電烙鐵等?！粲行╇娮悠骷灰涠俗娱g的VAR滿足電阻元件的定義，都可以電阻元件作為它的模型，而不論其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物理過程如何，如二極管等。第33頁/共62頁

任何時刻端電壓與電流成正比且為定值的電阻元件稱為線性時不變電阻元件。

線性時不變電阻元件在電路圖中的符號如左下圖所示：

§1-4

線性時不變電阻元件的VAR曲線如右上圖所示，為一條過原點(diǎn)的直線，其u、i采用一致的參考方向。

◆無特殊說明的電阻元件默認(rèn)為線性時不變電阻元件。2、線性時不變電阻元件第34頁/共62頁

二、電阻元件的VAR

電路元件端子間的電壓與通過它的電流都有確定的關(guān)系，這個關(guān)系叫做元件的伏安關(guān)系（VAR），該關(guān)系由元件性質(zhì)所決定，元件不同，其VAR則不同。這種由元件性質(zhì)給元件中電壓、電流施加的約束稱為元件約束，它是分析和計算電路的另一類基本依據(jù)之一?！?-4喬治·西蒙·歐姆(GeorgSimonOhm，1787—1854)，德國物理學(xué)家。從1820年起，他開始研究電磁學(xué)。1826年，歐姆發(fā)現(xiàn)了電動勢與電阻之間的依存關(guān)系，這就是后人稱之為的歐姆定律。歐姆定律的發(fā)現(xiàn)，給電學(xué)的計算帶來了很大的方便。人們?yōu)榧o(jì)念他，將電阻的單位定為歐姆。第35頁/共62頁1、電阻元件的VAR

◆公式必須和參考方向配套使用！§1-4或或上式便是著名的歐姆定律。

在國際單位制（SI）中，電阻R的單位為歐〔姆〕(Ω)，較大的單位為千歐（kΩ）、兆歐（MΩ），1MΩ=106Ω。G1/R

稱為電導(dǎo)，單位為西〔門子〕(S)。當(dāng)電壓與電流的參考方向不一致時當(dāng)電壓與電流的參考方向一致時

◆上述公式只適用于線性電阻(R為常數(shù)）。第36頁/共62頁2、線性電路的兩種特殊工作狀態(tài)—開路與短路

當(dāng)R=0(G=)，視其為短路狀態(tài)；

i為有限值時

當(dāng)R=(G=0)，視其為開路狀態(tài)；u為有限值時§1-4i=0

u=0◆任何一個二端元件（或電路）開路時，均相當(dāng)于R=∞；任何一個二端元件（或電路）短路時，均相當(dāng)于R=0?！衾硐雽?dǎo)線的電阻等于零。(a)開路(b)開路的VAR(a)短路(b)短路的VAR第37頁/共62頁三、電阻元件的功率與能量◆電阻元件在任何時刻總是消耗功率的，所以電阻元件是耗能元件。它將吸收的全部電能轉(zhuǎn)化為熱能，因此這類電阻元件是無源元件。

在u、i采用一致的參考方向時，電阻元件的功率

在u、i采用不一致的參考方向時

能量：從t到t0的時間內(nèi)，電阻元件消耗的能量§1-4式中τ是為了區(qū)別積分上、下限t

而設(shè)的一個時間變量。p-ui-(-Ri)i

Ri2

u2/Rp

uiRi2

u2/R第38頁/共62頁

四、實(shí)際電阻器

下圖是幾種常用的電阻器件的外形圖：(a)碳膜電阻

(b)金屬膜電阻

(c)繞線電阻(d)貼片金屬膜電阻§1-4◆為了使電器設(shè)備及器件安全、可靠和經(jīng)濟(jì)地工作，制造廠家都對每個電器設(shè)備和器件規(guī)定了工作時允許的最大電流、最高電壓和最大功率等，這些數(shù)值統(tǒng)稱為額定值。在選用電器設(shè)備和器件時，應(yīng)根據(jù)額定值選用。

(e)電位器(f)電爐第39頁/共62頁§1-5

獨(dú)立電源

一、電壓源

它具有兩個基本性質(zhì):

(1)其端電壓是定值或是一定的時間函數(shù)，與外電路無關(guān)；與流經(jīng)它的電流方向、大小無關(guān)。

(2)流過電壓源的電流由電源及外電路共同決定。

1、定義一個二端元件，如果其端電壓總是定值，或是一定的時間函數(shù)，而與通過它的電流無關(guān)，則該二端元件稱為電壓源。

◆電壓源是從電池、發(fā)電機(jī)等一類實(shí)際電源中抽象出來的模型?！綦妷涸匆部梢杂秒娮与娐穪韺?shí)現(xiàn)，如晶體管穩(wěn)壓電源。第40頁/共62頁

幾種實(shí)際電源外形圖：

(a)蓄電池

對于圖中電池、發(fā)電機(jī)等一類實(shí)際電源，如果忽略其內(nèi)阻，則其輸出電壓將基本保持一定，不受負(fù)載變化的影響，可以將這類實(shí)際電源近似地看作電壓源。晶體管穩(wěn)壓電源是用電子電路來實(shí)現(xiàn)的電壓源。§1-5(b)柴油發(fā)電機(jī)(c)穩(wěn)壓電源第41頁/共62頁

電壓源在電路圖中的符號如下圖所示，其中圖(a)表示直流電壓源，圖(b)是電壓源一般符號（含直流電壓源）。由于電壓源是向外供給能量的元件，所以習(xí)慣上采用電壓、電流非一致的參考方向。

§1-5

(a)直流電壓源(b)一般電壓源第42頁/共62頁

2.電壓源的VAR

電壓源的VAR曲線如下圖：

圖(a)是直流電壓源的VAR曲線，圖(b)是us隨時間變化的電壓源的VAR曲線。

§1-5電壓源的VAR用數(shù)學(xué)式表示為(a)(b)第43頁/共62頁

3.電壓源的功率

由于電壓源采用電壓、電流非一致的參考方向，此時計算功率的公式為

p<0時表示產(chǎn)生功率，起電源的作用；

p>0時表示吸收功率，電壓源作為負(fù)載。

§1-5第44頁/共62頁

例求下圖所示電路中的電流I

和電壓U。

在圖(b)電路中§1-5U=10V解在圖(a)電路中，a、b兩端開路，故

I=0U=10V第45頁/共62頁

在圖（c）電路中

從上可見，雖然外接負(fù)載不同，但電壓源的端電壓總保持不變，而輸出電流卻不一樣，這是由電壓源的性質(zhì)決定的?！?-5(c)U=10V第46頁/共62頁

二、電流源

它具有兩個基本性質(zhì):

(1)其輸出電流是定值或是一定的時間函數(shù)，與外電路無關(guān)；與它兩端的電壓方向、大小無關(guān)。

(2)電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定?！綦娏髟词橇硪环N從實(shí)際電源中抽象出來的模型。例如，太陽能光電池等。

◆電流源也可以用電子電路來實(shí)現(xiàn)，如晶體管恒流電源?！?-51、定義

一個二端元件，如果其電流總是保持定值IS，或是一定的時間函數(shù)iS(t)，而與它的電壓無關(guān)，則該二端元件稱為電流源。第47頁/共62頁

另外幾種實(shí)際電源外形圖：

圖中太陽能光電池是由大面積光電二極管構(gòu)成的，它是利用太陽能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置，它所發(fā)出的電流大小主要取決于光能的強(qiáng)度和電池采光極板的面積，而與外接電路無關(guān)，在一定的電壓范圍內(nèi)，其輸出電流基本保持恒定，可將它近似地看作電流源。晶體管恒流電源是用電子電路來實(shí)現(xiàn)的電流源。

(a)太陽能光電池§1-5(b)恒流電源第48頁/共62頁

電流源在電路圖中的符號如下圖所示，其中圖(a)表示直流電流源，圖(b)是電流源的一般符號（含直流電流源）；與電壓源一樣，電流源采用的電壓、電流參考方向是不一致的。

§1-5

(a)直流電流源(b)一般電流源第49頁/共62頁

2.電流源的VAR

圖(a)是直流電流源的VAR曲線，圖(b)是is

隨時間變化的電流源的VAR曲線。電流源的VAR用數(shù)學(xué)式表示為

§1-5

(a)電流源的VAR曲線如下圖：(b)第50頁/共62頁3.電流源的功率

電流源通常采用電壓、電流非一致的參考方向，此時計算功率的公式為當(dāng)p<0時表示產(chǎn)生功率，起電源的作用；p>0時表示吸收功率，電流源作為負(fù)載?！?-5第51頁/共62頁

例求下圖所示電路中的電流I和電壓U。

解在圖(a)電路中

I=10A

U=0V

在圖(b)電路中

I=10A

U=2Ω×10A=20V§1-5第52頁/共62頁

在圖（c）電路中

I=10A

U=10A×10Ω=100V

從上可見，由于外接負(fù)載不同，同一電流源的端電壓也不同，但其輸出電流均為10A，這是由電流源的性質(zhì)所決定的。§1-5第53頁/共62頁

例求圖所示電路各元件的功率。并說明是產(chǎn)生功率還是吸收功率？

解根據(jù)電流源的性質(zhì)，得電流

I=2A

故電阻的功率

P1=22×5W=20W>0為吸收功率電壓源的功率

P2=2V×2A=4W>0

為吸收功率

§1-5

為求出電流源的功率，必須首先計算電流源的端壓，由KVL得電流源的端電壓為

U=（2×5+2）V=12V

故電流源的功率為

P3=-12V×2A=-24W<0為產(chǎn)生功率第54頁/共62頁

§1-6

受控電源

一、受控源

受控源也是一種電源，與獨(dú)立源不同，它的輸出電壓或電流不是定值，也不是一定的時間函數(shù)，而是受電路中其他支路的電壓或電流的控制。故受控源是非獨(dú)立電源。

◆受控源是從電子器件中抽象出來的一種模型?！羰芸卦词且环N四端元件，它含有兩條支路，一條是控制支路，另一條是受控支路。受控支路為一個電壓源或?yàn)橐粋€電流源，它的輸出電壓或輸出電流（稱為受控量），受另一條支路的電壓或電流（稱為控制量）的控制。該電壓源、電流源分別稱為受控電壓源、受控電流源，統(tǒng)稱為受控源。第55頁/共62頁

二、受控源的分類、電路符號及VAR

受控源也有電壓源和電流源之分，根據(jù)控制支路的控制量是電壓還是電流，受控源分為四種：

1、電壓控制的電壓源（VCVS，是VoltageControlledVoltageSource的縮寫）