電模第一章電路的基本概念

電模第一章電路的基本概念第一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一目錄1、電路的基本概念4、交流電路分析2、電阻電路分析3、動(dòng)態(tài)電路分析分析5、半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路6、放大電路基礎(chǔ)7、負(fù)反饋放大電路第二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一前后續(xù)課程及聯(lián)系數(shù)字邏輯單片機(jī)原理嵌入式系統(tǒng)微機(jī)原理傳感器及電子測(cè)量高等數(shù)學(xué)線性代數(shù)積分變換大學(xué)物理復(fù)變函數(shù)電模組成原理生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)與醫(yī)學(xué)儀器EDA技術(shù)第三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一教學(xué)內(nèi)容本課程共96學(xué)時(shí)，由電路原理和模擬電子技術(shù)兩大模塊組成。主要內(nèi)容包括：（1）直流電路分析，其中包括線性電路分析的主要內(nèi)容，如基爾霍夫定理、疊加定理、戴維南定理等；（2）交流電路分析，主要使利用相量法分析動(dòng)態(tài)電路；第四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一（3）三相電，主要分析三相電源、三相負(fù)載的電壓、電流、功率特性；（4）分立原件,主要是介紹二極管、三極管的伏安特性，并能分析分立原件組成的放大電路的特性；（5）反饋電路，介紹反饋的類型及反饋的作用；（6）理想運(yùn)放電路，主要使介紹運(yùn)放的特性及分析理想運(yùn)放的功能。第五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一考核方式：課程結(jié)束考試方式：閉卷筆試總評(píng)成績(jī)＝期末考試成績(jī)×40％＋作業(yè)成績(jī)×20％+平時(shí)表現(xiàn)×5%+課堂筆記×10%+階段測(cè)驗(yàn)×15%+課程論文×10%注：總評(píng)成績(jī)60分以上（包括60分）算考試通過。第六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一第1章電路的基本概念電路和電路模型1.1有源二端原件1.5電流和電壓的參考方向1.2電功率和能量1.3受控源1.6無源二端原件1.4基爾霍夫定律1.7首頁本章重點(diǎn)第七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一3.基爾霍夫定律1.電壓、電流的參考方向2.電路元件特性重點(diǎn)：難點(diǎn)：2.受控源

3.功率計(jì)算1.參考方向的概念第八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一1.1電路和電路模型

由實(shí)際元器件構(gòu)成的電流所通過的路徑稱為電路。第九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一

電路通常由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)三部分組成。

?

電路的組成1、電路的組成及其功能火線..零線電源連接導(dǎo)線和其余設(shè)備為中間環(huán)節(jié)負(fù)載第十頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一2、電路的作用1．提供能量2．傳送及處理信號(hào)3．測(cè)量4．存儲(chǔ)信息供電電路電話電路音響放大電路萬用表電路存儲(chǔ)器電路第十一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一3、電氣圖用圖形符號(hào)實(shí)際電路電氣圖電路圖（電路模型）第十二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一

?

理想電路元件4、電路元件R+

US–電阻元件只具耗能的電特性電容元件只具有儲(chǔ)存電能的電特性理想電壓源輸出電壓恒定，輸出電流由它和負(fù)載共同決定理想電流源

輸出電流恒定，兩端電壓由它和負(fù)載共同決定。L電感元件只具有儲(chǔ)存磁能的電特性IS理想電路元件是實(shí)際電路器件的理想化和近似，其電特性單一、精確，可定量分析和計(jì)算。C第十三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一1.2電路的基本物理量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(guān)心的物理量是電流、電壓和功率。1.電流及其參考方向電流電流強(qiáng)度電荷有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量下頁上頁返回第十四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一方向規(guī)定正電荷的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向單位1kA=103A1mA=10-3A1A=10-6AA（安培）、kA、mA、A元件(導(dǎo)線)中電流流動(dòng)的實(shí)際方向只有兩種可能:實(shí)際方向AB實(shí)際方向AB下頁上頁返回第十五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一電路分析中的假設(shè)正方向（參考方向）問題的提出：在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量的實(shí)際方向，電路如何求解？電流方向AB？電流方向BA？E1ABRE2IR第十六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一參考方向大小方向(正負(fù)）電流(代數(shù)量)任意假定一個(gè)正電荷運(yùn)動(dòng)的方向即為電流的參考方向。i>0i<0實(shí)際方向?qū)嶋H方向電流的參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系：下頁上頁i

參考方向ABi

參考方向ABi

參考方向AB表明返回第十七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一電流參考方向的兩種表示：用箭頭表示：箭頭的指向?yàn)殡娏鞯膮⒖挤较?。用雙下標(biāo)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返回第十八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一電壓U

單位2.電壓及其參考方向單位正電荷q

從電路中一點(diǎn)移至另一點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力做功（W）的大小。

電位u

單位正電荷q

從電路中一點(diǎn)移至參考點(diǎn)（u＝0）時(shí)電場(chǎng)力做功的大小。

實(shí)際電壓方向

電位真正降低的方向。下頁上頁V(伏)、kV、mV、V返回第十九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一例已知：4C正電荷由a點(diǎn)均勻移動(dòng)至b點(diǎn)電場(chǎng)力做功8J，由b點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn)電場(chǎng)力做功為12J，若以b點(diǎn)為參考點(diǎn)，求a、b、c點(diǎn)的電位和電壓Uab、Ubc;若以c點(diǎn)為參考點(diǎn)，再求以上各值。解(1)下頁上頁acb返回第二十頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一acb解(2)結(jié)論

電路中電位參考點(diǎn)可任意選擇；參考點(diǎn)一經(jīng)選定，電路中各點(diǎn)的電位值就唯一確定；當(dāng)選擇不同的電位參考點(diǎn)時(shí)，電路中各點(diǎn)電位值將改變，但任意兩點(diǎn)間電壓保持不變。第二十一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一復(fù)雜電路或交變電路中，兩點(diǎn)間電壓的實(shí)際方向往往不易判別，給實(shí)際電路問題的分析計(jì)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(shè)高電位指向低電位的方向。下頁上頁問題+實(shí)際方向–+實(shí)際方向–返回第二十二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一電壓參考方向的三種表示方式：(1)用箭頭表示：(2)用正負(fù)極性表示(3)用雙下標(biāo)表示UU+ABUAB下頁上頁返回第二十三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一

元件或支路的u，i

采用相同的參考方向稱之為關(guān)聯(lián)參考方向。反之，稱為非關(guān)聯(lián)參考方向。關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向3.關(guān)聯(lián)參考方向i+-+-iuu下頁上頁返回第二十四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一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(jīng)選定，必須在圖中相應(yīng)位置標(biāo)注(包括方向和符號(hào))，在計(jì)算過程中不得任意改變參考方向不同時(shí)，其表達(dá)式相差一負(fù)號(hào)，但電壓、電流的實(shí)際方向不變。例電壓電流參考方向如圖中所標(biāo)，問：對(duì)A、B兩部分電路電壓電流參考方向關(guān)聯(lián)否？答：A電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)；

B電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)。下頁上頁注意＋－uBAi返回第二十五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一1.3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(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所做的功。下頁上頁返回第二十六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一2.電路吸收或發(fā)出功率的判斷u,i

取關(guān)聯(lián)參考方向元件吸收的功率：P=ui

P>0

吸收正功率(實(shí)際吸收)P<0

吸收負(fù)功率(實(shí)際發(fā)出)元件發(fā)出的功率：P=ui

P>0

發(fā)出正功率(實(shí)際發(fā)出)P<0

發(fā)出負(fù)功率(實(shí)際吸收)

u,i

取非關(guān)聯(lián)參考方向下頁上頁+-iu+-iu返回第二十七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一關(guān)聯(lián)參考非關(guān)聯(lián)參考吸收功率:p=ui發(fā)出功率:p=-ui吸收功率:p=-ui發(fā)出功率:p=uiP>0:吸收功率P<0:發(fā)出功率負(fù)載電源P>0:發(fā)出功率P<0:吸收功率電源負(fù)載P>0:吸收功率P<0:發(fā)出功率負(fù)載電源P>0:發(fā)出功率P<0:吸收功率電源負(fù)載第二十八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一例1求圖示電路中各方框所代表的元件吸收的功率。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－返回第二十九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一解對(duì)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－注意返回第三十頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一電阻元件在電路中總是消耗(吸收)功率，而電源元件在電路中可能發(fā)出功率,也可能吸收功率。+–5IURU1U2例2

U1=10V，U2=5V。分別求電源、電阻的功率。I=UR/5=(U1–U2)/5=(10–5)/5=1APR=URI=51=5W（吸）PU1=-U1I=-101=-10W（發(fā)）

PU2=U2I=51=5W（吸）P發(fā)=10W，P吸=5+5=10WP發(fā)=P吸

(功率守恒)第三十一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一1.4無源二端元件2.線性時(shí)不變電阻元件電路符號(hào)R電阻元件對(duì)電流呈現(xiàn)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(shí)刻端電壓與電流成正比的電阻元件。一.電阻元件伏安特性下頁上頁0返回第三十二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一伏-安特性iuRiuui線性電阻非線性電阻電阻R:（常用單位：、k、M）第三十三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一從元件參數(shù)是否隨時(shí)間變換的意義可分為：

時(shí)不變電阻：伏安關(guān)系為u-i平面過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條曲線。（定常電阻）u/Vi/A0

時(shí)變電阻：伏安關(guān)系為u-i平面過坐標(biāo)原點(diǎn)的一族曲線。退出第三十四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一

u～i

關(guān)系R

稱為電阻，單位：(Ohm)滿足歐姆定律單位G

稱為電導(dǎo)，單位：S(Siemens)u、i取關(guān)聯(lián)參考方向下頁上頁伏安特性為一條過原點(diǎn)的直線ui0Rui+－返回第三十五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一如電阻上的電壓與電流參考方向非關(guān)聯(lián)，公式中應(yīng)冠以負(fù)號(hào)；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(shù)）；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-+返回第三十六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一3.功率和能量電阻元件在任何時(shí)刻總是消耗功率的。p吸-ui-(–Ri)ii2R

u2/RP吸

uii2Ru2/R功率Rui+-下頁上頁表明Rui-+返回第三十七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一ui4.電阻的開路與短路短路開路ui下頁上頁Riu+–u+–i00返回第三十八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一四、電阻的種類：（介紹色碼電阻）壓敏電阻碳膜電阻貼片電阻熱敏電阻水泥電阻滑線電阻電位器第三十九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一在外電源作用下，正負(fù)電極上分別帶上等量異號(hào)電荷，撤去電源，電極上的電荷仍可長(zhǎng)久地聚集下去，是一種儲(chǔ)存電能的部件。下頁上頁_+qqU電導(dǎo)體由絕緣材料分開就可以產(chǎn)生電容。注意返回二.電容元件第四十頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一1.定義電容元件儲(chǔ)存電能的兩端元件。任何時(shí)刻其儲(chǔ)存的電荷q

與其兩端的電壓

u能用q～u

平面上的一條曲線來描述。uq下頁上頁庫伏特性o返回第四十一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一

任何時(shí)刻，電容元件極板上的電荷q與電壓u成正比。qu

特性曲線是過原點(diǎn)的直線。quo下頁上頁2.線性時(shí)不變電容元件電容器的電容返回第四十二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一電路符號(hào)F(法拉),常用F，pF等表示。單位下頁上頁1F=106

F1F

=106pF返回極板面積板間距離介電常數(shù)有極性無極性+_第四十三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一3.電容的電壓電流關(guān)系電容元件VCR的微分形式下頁上頁u、i

取關(guān)聯(lián)參考方向C＋－ui返回當(dāng)(直流)時(shí),所以，在直流電路中電容相當(dāng)于斷路。第四十四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一實(shí)際電路中通過電容的電流

i

為有限值，則電容電壓u必定是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。下頁上頁tu0返回電容電壓不能突變第四十五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一某一時(shí)刻的電容電壓值與-到該時(shí)刻的所有電流值有關(guān)，即電容元件有記憶電流的作用，故稱電容元件為記憶元件。表明下頁上頁研究某一初始時(shí)刻t0

以后的電容電壓，需要知道t0時(shí)刻開始作用的電流i

和t0時(shí)刻的電壓u（t0）。電容元件VCR的積分形式返回第四十六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一當(dāng)電容的u，i

為非關(guān)聯(lián)方向時(shí)，上述微分和積分表達(dá)式前要冠以負(fù)號(hào);下頁上頁注意上式中u(t0)稱為電容電壓的初始值，它反映電容初始時(shí)刻的儲(chǔ)能狀況，也稱為初始狀態(tài)。

返回第四十七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一4.電容的功率和儲(chǔ)能p>0,電容吸收功率:電容充電。p<0,電容發(fā)出功率：電容放電。功率電容能在一段時(shí)間內(nèi)吸收外部供給的能量轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存起來，在另一段時(shí)間內(nèi)又把能量釋放回電路，因此電容元件是儲(chǔ)能元件，它本身不消耗能量。u、i取關(guān)聯(lián)參考方向下頁上頁表明返回第四十八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一從t0到t

電容儲(chǔ)能的變化量：電容的儲(chǔ)能下頁上頁返回第四十九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一電容的儲(chǔ)能只與當(dāng)時(shí)的電壓值有關(guān)，電容電壓不能躍變，反映了儲(chǔ)能不能躍變；電容儲(chǔ)存的能量一定大于或等于零。下頁上頁表明返回第五十頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一例＋－C0.5Fi求電容電流i、功率P(t)和儲(chǔ)能W(t)21t/s20uS/V電源波形解uS(t)的函數(shù)表示式為:下頁上頁返回第五十一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一解得電流21t/s1i/A-1下頁上頁0返回第五十二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一21t/s20p/W-2吸收功率發(fā)出功率下頁上頁返回第五十三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一21t/s10WC/J下頁上頁返回第五十四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一下頁上頁實(shí)際電容器返回第五十五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一下頁上頁電力電容返回第五十六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一i(t)+-u(t)把金屬導(dǎo)線繞在一骨架上構(gòu)成一實(shí)際電感線圈，當(dāng)電流通過線圈時(shí)，將產(chǎn)生磁通，是一種抵抗電流變化、儲(chǔ)存磁能的部件。(t)＝N(t)下頁上頁返回三.電感元件第五十七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一1.定義電感元件儲(chǔ)存磁能的兩端元件。任何時(shí)刻，其特性可用～i

平面上的一條曲線來描述。i下頁上頁伏安特性o返回第五十八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一任何時(shí)刻，通過電感元件的電流i

與其磁鏈

成正比。~i

特性為過原點(diǎn)的直線。2.線性時(shí)不變電感元件io下頁上頁返回第五十九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一電路符號(hào)H(亨利)，常用H，mH表示。+-u(t)iL單位下頁上頁電感器的自感1H=103

mH1mH

=103

H返回線圈面積線圈長(zhǎng)度導(dǎo)磁率第六十頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一3.線性電感的電壓、電流關(guān)系u、i取關(guān)聯(lián)參考方向電感元件VCR的微分關(guān)系+-u(t)iL根據(jù)電磁感應(yīng)定律與楞次定律下頁上頁返回第六十一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一電感電壓u

的大小取決于i的變化率,與i

的大小無關(guān)，電感是動(dòng)態(tài)元件；當(dāng)i為常數(shù)(直流)時(shí)，u=0。電感相當(dāng)于短路；實(shí)際電路中電感的電壓

u為有限值，則電感電流i不能躍變，必定是時(shí)間的連續(xù)函數(shù).+-u(t)iL下頁上頁表明返回第六十二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一電感元件VCR的積分關(guān)系下頁上頁表明某一時(shí)刻的電感電流值與-到該時(shí)刻的所有電流值有關(guān)，即電感元件有記憶電壓的作用，電感元件也是記憶元件。研究某一初始時(shí)刻t0

以后的電感電流，不需要了解t0以前的電流，只需知道t0時(shí)刻開始作用的電壓u

和t0時(shí)刻的電流i（t0）。返回第六十三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一下頁上頁注意當(dāng)電感的u，i

為非關(guān)聯(lián)方向時(shí)，上述微分和積分表達(dá)式前要冠以負(fù)號(hào);上式中i(t0)稱為電感電壓的初始值，它反映電感初始時(shí)刻的儲(chǔ)能狀況，也稱為初始狀態(tài)。返回第六十四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一下頁上頁4.電感的功率和儲(chǔ)能功率u、i取關(guān)聯(lián)參考方向當(dāng)電流增大，p>0,電感吸收功率。當(dāng)電流減小，p<0,電感發(fā)出功率。電感能在一段時(shí)間內(nèi)吸收外部供給的能量轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存起來，在另一段時(shí)間內(nèi)又把能量釋放回電路，因此電感元件是無源元件、是儲(chǔ)能元件，它本身不消耗能量。表明返回第六十五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一從t0到t

電感儲(chǔ)能的變化量：電感的儲(chǔ)能下頁上頁返回第六十六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一電感的儲(chǔ)能只與當(dāng)時(shí)的電流值有關(guān)，電感電流不能躍變，反映了儲(chǔ)能不能躍變。電感儲(chǔ)存的能量一定大于或等于零。下頁上頁表明返回第六十七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一例：電路如圖（a）所示,L=200mH,電流i的變化如圖（b）所示。 （1）求電壓uL,并畫出其曲線。 （2）求電感中儲(chǔ)存能量的最大值。 （3）指出電感何時(shí)發(fā)出能量,何時(shí)接受能量？第六十八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一解（1）從圖（b）所示電流的變化曲線可知,電流的變化周期為3ms,在電流變化每一個(gè)周期的第1個(gè)1/3周期,電流從0上升到15mA。其變化率為 在第２個(gè)1/3周期中,電流沒有變化。電感電壓為uL=0。 在第３個(gè)1/3周期中,電流從15mA下降到0。其變化率為第六十九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一電感電壓為所以,電壓變化的周期為3ms,其變化規(guī)律為第1個(gè)1/3周期,uL=3V;第2個(gè)1/3周期,uL=0;第3個(gè)1/3周期,uL=-3V。（2）從圖（b）所示電流變化曲線中可知第七十頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一（3）從圖（a）和圖（b）中可以看出,在電壓、電流變化對(duì)應(yīng)的每一個(gè)周期的第1個(gè)1/3周期中第2個(gè)1/3周期中第3個(gè)1/3周期中所以,該電感元件能量的變化規(guī)律為在每個(gè)能量變化周期的第1個(gè)1/3周期中,p>0,電感元件接受能量;第2個(gè)1/3周期中,p=0電感元件既不發(fā)出能量,也不接受能量;第3個(gè)1/3周期中,p<0,電感元件發(fā)出能量。第七十一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一下頁上頁貼片型功率電感貼片電感返回第七十二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一下頁上頁貼片型空心線圈可調(diào)式電感環(huán)形線圈立式功率型電感返回第七十三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一下頁上頁電抗器返回第七十四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一無源元件小結(jié)理想元件的特性（u與i的關(guān)系）LCR第七十五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一

1.5有源二端元件電路符號(hào)一、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(shí)間函數(shù)，其值與流過它的電流i

無關(guān)的元件叫理想電壓源。返回第七十六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無關(guān)；與流經(jīng)它的電流方向、大小無關(guān)。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(guān)系ui直流電壓源的伏安關(guān)系下頁上頁例Ri-+外電路0返回短路斷路理想電壓源不能短路！第七十七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一電壓源的功率電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)；+_iu+_電流（正電荷）由低電位向高電位移動(dòng)，外力克服電場(chǎng)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(guān)聯(lián)；物理意義：電場(chǎng)力做功，電源吸收功率吸收功率，充當(dāng)負(fù)載返回第七十八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一例計(jì)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-+返回第七十九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一理想電壓源的串聯(lián)與并聯(lián)串聯(lián)US=

USk電壓值相同的電壓源才能并聯(lián)，且每個(gè)電源的電流不確定。US2+_－+US1注意參考方向US=

US1－

U

S25V+_+_5VI5V+_I+_USoo并聯(lián)第八十頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一其輸出電流總能保持定值或一定的時(shí)間函數(shù)，其值與它的兩端電壓u

無關(guān)的元件叫理想電流源。電路符號(hào)二、理想電流源定義u+_下頁上頁理想電流源的電壓、電流關(guān)系電流源的輸出電流由電源本身決定，與外電路無關(guān)；與它兩端電壓方向、大小無關(guān)。返回u+_第八十一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一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(guān)系下頁上頁0例Ru-+外電路返回電流源不能開路！第八十二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一可由穩(wěn)流電子設(shè)備產(chǎn)生，如晶體管的集電極電流與負(fù)載無關(guān)；光電池在一定光線照射下光電子被激發(fā)產(chǎn)生一定值的電流等。下頁上頁實(shí)際電流源的產(chǎn)生：電流源的功率u+_電壓、電流的參考方向非關(guān)聯(lián)；發(fā)出功率，起電源作用電壓、電流的參考方向關(guān)聯(lián)；u+_吸收功率，充當(dāng)負(fù)載返回第八十三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一例計(jì)算圖示電路各元件的功率解發(fā)出吸收滿足：P（發(fā)）＝P（吸）下頁上頁u2Ai+_5V-+返回第八十四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一理想電流源的串聯(lián)與并聯(lián)IS1IS2IS3IS并聯(lián)IS=

ISk注意參考方向IS=

IS1+

IS2－IS3

電流相同的理想電流源才能串聯(lián)，且每個(gè)恒流源的端電壓均由它本身及外電路共同決定。串聯(lián)第八十五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一想想練練ISUSISUSIS1IS2US1US2？US？IS？ISIs=Is2-Is1在電路等效的過程中，與理想電壓源相并聯(lián)的電流源不起作用！與理想電流源相串聯(lián)的電壓源不起作用！第八十六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一恒壓源與恒流源特性比較恒壓源恒流源不變量變化量E+_abIUabUab=E

（常數(shù)）Uab的大小、方向均為恒定，外電路負(fù)載對(duì)Uab

無影響。IabUabIsI=Is

（常數(shù)）I的大小、方向均為恒定，外電路負(fù)載對(duì)I無影響。輸出電流I可變-----

I的大小、方向均由外電路決定端電壓Uab可變-----Uab的大小、方向均由外電路決定第八十七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一三、實(shí)際電源的兩種模型及其等效變換

下頁上頁1.實(shí)際電壓源實(shí)際電壓源也不允許短路。因其內(nèi)阻小，若短路，電流很大，可能燒毀電源。usui0考慮內(nèi)阻伏安特性：一個(gè)好的電壓源要求i+_u+_注意返回第八十八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一實(shí)際電流源也不允許開路。因其內(nèi)阻大，若開路，電壓很高，可能燒毀電源。isui02.實(shí)際電流源考慮內(nèi)阻伏安特性：一個(gè)好的電流源要求注意ui+_第八十九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一直流穩(wěn)壓源變頻器頻率計(jì)函數(shù)發(fā)生器下頁上頁返回第九十頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一發(fā)電機(jī)組下頁上頁返回第九十一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一草原上的風(fēng)力發(fā)電下頁上頁返回第九十二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一3.電壓源和電流源的等效變換

實(shí)際電壓源、實(shí)際電流源兩種模型可以進(jìn)行等效變換，所謂的等效是指端口的電壓、電流在轉(zhuǎn)換過程中保持不變。u=uS

–RS

ii=iS

–GSui=uS/RS–u/RSiS=uS

/RS

GS=1/RS實(shí)際電壓源實(shí)際電流源端口特性_i+uSRS+u_iGS+u_iS比較可得等效條件第九十三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一電壓源變換為電流源：轉(zhuǎn)換電流源變換為電壓源：下頁上頁_i+uSRS+u_轉(zhuǎn)換_i+uSRS+u_小結(jié)返回iGS+u_iSiGS+u_iS第九十四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一等效變換的注意事項(xiàng)(1)“等效”是指“對(duì)外”等效（等效互換前后對(duì)外伏--安特性一致），對(duì)內(nèi)不等效。IsaRO'bUab'I'RLaE+-bIUabRORLRO中不消耗能量RO'中則消耗能量對(duì)內(nèi)不等效對(duì)外等效例如：第九十五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一(2)注意轉(zhuǎn)換前后E與Is的方向。aE+-bIROE+-bIROaIsaRO'bI'aIsRO'bI'第九十六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一(3)恒壓源和恒流源不能等效互換。abI'Uab'IsaE+-bI（不存在）第九十七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一(4)進(jìn)行電路計(jì)算時(shí)，恒壓源串電阻和恒電流源并電阻兩者之間均可等效變換。RO和RO

‘

不一定是電源內(nèi)阻。(5)與理想電壓源并聯(lián)的支路對(duì)外可以開路等效；(6)與理想電流源串聯(lián)的支路對(duì)外可以短路等效。第九十八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一10V+-2A2I討論題哪個(gè)答案對(duì)???+-10V+-4V2第九十九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一練習(xí)：利用等效變換概念化簡(jiǎn)下列電路。1、2、510V4A8第一百頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一例1:求下列各電路的等效電源解:+–abU25V(a)++–abU5V(c)+a+-2V5VU+-b2(c)+(b)aU5A23b+(a)a+–5V32U+a5AbU3(b)+第一百零一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一例2:試用電壓源與電流源等效變換的方法計(jì)算2電阻中的電流。解:–8V+–22V+2I(d)2由圖(d)可得6V3+–+–12V2A6112I(a)2A3122V+–I2A61(b)4A2222V+–I(c)第一百零二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一例3：解：統(tǒng)一電源形式試用電壓源與電流源等效變換的方法計(jì)算圖示電路中1電阻中的電流。2+-+-6V4VI2A34612A362AI4211AI4211A24A第一百零三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一解：I4211A24A1I421A28V+-I411A42AI213A第一百零四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一例4:電路如圖。U1＝10V，IS＝2A，R1＝1Ω，R2＝2Ω，R3＝5Ω，R＝1Ω。(1)求電阻R中的電流I；(2)計(jì)算理想電壓源U1中的電流IU1和理想電流源IS兩端的電壓UIS；解：(1)由電源的性質(zhì)及電源的等效變換可得：aIRISbI1R1(c)IR1IR1RISR3+_IU1+_UISUR2+_U1ab(a)aIR1RIS+_U1b(b)第一百零五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一(2)由圖(a)可得：理想電壓源中的電流理想電流源兩端的電壓aIRISbI1R1(c)aIR1RIS+_U1b(b)IR1IR1RISR3+_IU1+_UISUR2+_U1ab(a)IR1第一百零六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一利用電源轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)化電路計(jì)算例5:I=0.5AU=20V下頁上頁+15V_+8V77返回5A3472AI＝？1.6A+_U=？5510V10V++__2.+_U2.52A6A第一百零七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一例6:把電路轉(zhuǎn)換成一個(gè)電壓源和一個(gè)電阻的串連10V1010V6A++__1.70V10+_第一百零八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一106A1A107A1070V+_10V1010V6A++__1.第一百零九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一1.6受控源電路符號(hào)+–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(shí)間函數(shù)，而是受電路中某個(gè)地方的電壓(或電流)控制的電源，稱受控源。下頁上頁返回第一百一十頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一電流控制的電流源(CCCS):電流放大倍數(shù)根據(jù)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(dāng)被控制量是電壓時(shí)，用受控電壓源表示；當(dāng)被控制量是電流時(shí)，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+返回第一百一十一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一g:轉(zhuǎn)移電導(dǎo)

電壓控制的電流源(VCCS)電壓控制的電壓源(VCVS):電壓放大倍數(shù)

gu1+_u2i2_u1i1+下頁上頁i1u1+_u2i2_u1++_返回第一百一十二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一電流控制的電壓源(CCVS)r

:轉(zhuǎn)移電阻

例電路模型ibicib下頁上頁ri1+_u2i2_u1i1++_返回第一百一十三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一3.受控源與獨(dú)立源的比較獨(dú)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(guān)，而受控源電壓(或電流)由控制量決定。獨(dú)立源在電路中起“激勵(lì)”作用，在電路中產(chǎn)生電壓、電流，而受控源是反映電路中某處的電壓或電流對(duì)另一處的電壓或電流的控制關(guān)系，在電路中不能作為“激勵(lì)”。下頁上頁返回第一百一十四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一例求：電壓u2解5i1+_u2_i1++-3u1=6V下頁上頁返回第一百一十五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一1.7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(shù)電路的基本定律?；鶢柣舴蚨膳c元件特性構(gòu)成了電路分析的基礎(chǔ)。下頁上頁返回第一百一十六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一支路：電路中的流過同一電流的分支。一條支路流過一個(gè)電流，稱為支路電流。結(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)?；芈罚河芍方M成的閉合路徑。網(wǎng)孔：內(nèi)部不含支路的回路。I1I2I3ba+-E2R2+-R3R1E1123第一百一十七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一例支路：ab、bc、ca、…（共6條）回路：abda、abca、adbca…

（共7個(gè)）結(jié)點(diǎn)：a、b、c、d

(共4個(gè)）網(wǎng)孔：abd、abc、bcd（共3個(gè)）adbcE–+GR3R4R1R2I2I4IGI1I3I第一百一十八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一1.7.2基爾霍夫電流定律(KCL定律)1．定律

在任一瞬間，流向任一結(jié)點(diǎn)的電流等于流出該結(jié)點(diǎn)的電流。實(shí)質(zhì):電荷守恒定理的體現(xiàn)。即:Ｉ=0I1I2I3ba+-E2R2+-R3R1E1對(duì)結(jié)點(diǎn)a：-I1-I2+I3=0基爾霍夫電流定律（KCL）反映了電路中任一結(jié)點(diǎn)處各支路電流間相互制約的關(guān)系。注意：

流出節(jié)點(diǎn)的電流為正，流入節(jié)點(diǎn)的電流取負(fù)。第一百一十九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一電流定律可以推廣應(yīng)用于包圍部分電路的任一假設(shè)的閉合面。2．推廣I=?例:廣義結(jié)點(diǎn)I=0IA+IB+IC=0ABCIAIBIC2+_+_I51156V12V第一百二十頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一KCL的推廣應(yīng)用二端網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)對(duì)外引出端子，電流由一端流入、從另一端流出，因此兩個(gè)端子上的電流數(shù)值相等。只有一條支路相連時(shí)：

i=0ABi1i2i3IA=IAB–ICAABi1i2ABi?圖示B封閉曲面均可視為廣義結(jié)點(diǎn)，第一百二十一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一解I1I2I3I4由基爾霍夫電流定律可列出-I1+I2-I3+I4＝0-2+（－3）-（－2）+I4＝0可得

I4＝3A已知：如圖所示，I1＝2A，I2＝－3A，I3＝－2A，試求I4。返回第一百二十二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一uA

=u

B?ABi2i1i1

=i2jA=j

B+_1Ω+_1Ω1Ω3V1Ω1Ω1Ω2Vi1

=i2?右封閉曲面可視為廣義節(jié)點(diǎn)第一百二十三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期一1.7.3基爾霍夫電壓定律（KVL定律)1．定律即：U=0

在任一瞬間，沿任一回路循行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。對(duì)回路1：對(duì)回路2：

I1R1+I3R3–E1=0I2R2+I3R3–E2=0I1I2I3ba+-E2R2+-R3R1E11