第1章 電壓電流關(guān)系

電路分析基礎(chǔ)（第4版）

CircuitAnalysisBasis

FourthEdition第一篇總論和電阻電路的分析第一章集總電路中電壓、電流的約束關(guān)系第二章網(wǎng)孔分析和節(jié)點分析第三章疊加方法與網(wǎng)絡(luò)函數(shù)第四章分解方法及單口網(wǎng)絡(luò)第二篇動態(tài)電路的時域分析第五章電容元件與電感元件第六章一階電路第七章二階電路上冊.電路及集總電路模型§1-1電路變量電流、電壓及功率§1-2基爾霍夫定律§1-3電阻元件§1-4電壓源§1-5電流源§1-6受控源§1-7分壓公式和分流公式§1-8兩類約束KCL、KVL方程的獨立性§1-9支路分析§1-10第一章集總電路中電壓、電流的約束關(guān)系電路：將一些電氣設(shè)備或器件按照一定的方式連接的電流通路。電路的組成：電源、負載、中間環(huán)節(jié)。

電源：提供電能的元件，將非電能轉(zhuǎn)換為電能。

負載：將電能轉(zhuǎn)換為非電能或電信號的元件。

中間環(huán)節(jié)：連接電源和負載的導(dǎo)線、開關(guān)等。導(dǎo)線電池開關(guān)燈泡§1-1電路及集總電路模型

發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器電燈電動機等負載輸電線電力系統(tǒng)示意圖話筒擴音機示意圖放大器揚聲器特點：電壓高，電流和功率大。要求：功率損耗小，電能轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)男矢?。特點：電壓低，電流和功率小。要求：輸出信號強，傳遞信號不失真?！?-1電路及集總電路模型

§1-1電路及集總電路模型

電子電路電力電路電路電能傳輸和轉(zhuǎn)換電路信號傳遞和處理電路高壓電路低壓電路模擬電路數(shù)字電路放大電路控制電路……電力電路—輸變電工程電子電路—直流電機調(diào)速控制電路電子電路—微機/單片機原理實驗電路§1-1電路及集總電路模型

電子電路電力電路電路電能傳輸和轉(zhuǎn)換電路信號傳遞和處理電路高壓電路低壓電路模擬電路數(shù)字電路放大電路控制電路……電路理論:電路分析電路綜合

.本課程僅討論電路分析中的一般規(guī)律和基本方法。

.晶體管放大電路uiuottBicrbe

ib

ECRb1

Rb2

rce

Rcuoui交流等效電路.+++uoCEBCi+UCCRcReCoCe++

ui

Rb1iCiBRb2電阻器基本元件：電阻器、電感器、電容器、電源§1-1電路及集總電路模型

電感器§1-1電路及集總電路模型

電容器§1-1電路及集總電路模型

集成電子器件§1-1電路及集總電路模型

直流穩(wěn)壓電源發(fā)電機組電源§1-1電路及集總電路模型

§1-1電路及集總電路模型

§1-1電路及集總電路模型

§1-1電路及集總電路模型

§1-1電路及集總電路模型

§1-1電路及集總電路模型

§1-1電路及集總電路模型

§1-1電路及集總電路模型

基本元件的理想模型..RLC_+usis§1-1電路及集總電路模型

導(dǎo)線電池開關(guān)燈泡US

RS

RL

S電路模型

◆由實體電路抽象和概括而成的電路圖?！粲呻娐吩Ｐ徒M成的電路?！舴从硨嶋H電路元件的主要電磁性能的理想電路元件及其組合。S導(dǎo)線電池開關(guān)燈泡US

RS

RL

§1-1電路及集總電路模型

基本元件的理想模型..i

若流入某二端元件一端的瞬時電流等于流出另一端的瞬時電流，則該元件稱為集總參數(shù)元件。集總參數(shù)元件:.RLC_+usis§1-1電路及集總電路模型

集總條件：△x<<

λE例如某信號頻率f=25kHz

元件.ex顯然滿足集總條件

△x<<

.波長=C/f=（3×108）/（25×103）=12kM.

§1-1電路及集總電路模型

I§1-2電路變量電流、電壓及功率1.定義直流符號

I

（表示直流或交流有效值）2.參考方向一般符號

i

（可表示交流或直流）參考方向I的實際方向與其參考方向相同直流電路一、電流及其參考方向..交流電路i~N為含源復(fù)雜電路Nii的實際方向如何?

配合進行描述：

若i＞0，則表示實際方向與參考方向相同；

在電路分析中，為了確定任一時刻電流的大小

及其實際方向，必須選取參考方向，并與代數(shù)式相

若i＜0，則表示實際方向與參考方向相反?！?-2電路變量電流、電壓及功率元件ab例設(shè)已知1A電流的實際方向由a→b

i1

=1Ai2

=－1Aab+－u

+ab－u

一般符號

u直流符號

U

若u＞0，則實際極性(方向)與參考極性(方向)相同；元件abi1

元件abi2

若u＜0，則實際極性(方向)與參考極性(方向)相反?！?-2電路變量電流、電壓及功率二、電壓及其參考極性（方向）..關(guān)聯(lián)參考方向：+－u

i+－u

i+－u

i+－u

i+－u

i+－u

i+－u

i+－u

i當i流過元件時由“+”→“－”非關(guān)聯(lián)參考方向：當i流過元件時由“－”→“+”三、電流和電壓參考方向的配合..§1-2電路變量電流、電壓及功率對于元件A：對于元件B：關(guān)聯(lián)參考方向iABu+§1-2電路變量電流、電壓及功率非關(guān)聯(lián)參考方向

p=ui+－u

i關(guān)聯(lián)方向若

p＞0則為吸收功率若

p＜0則為產(chǎn)生功率則

p＞0為產(chǎn)生功率

p＜0為吸收功率

若仍表示為

p=ui

為統(tǒng)一起見，對于非關(guān)聯(lián)參考方向，功率可表示為p=－uip＞0

為吸收功率；

p＜0

為產(chǎn)生功率四、功率及其表達式..+－u

i非關(guān)聯(lián)方向§1-2電路變量電流、電壓及功率

例1-2=1×2=2W（吸收）

i的實際方向與其參考方向相反，即由b→a。

+

－u1abi（a）

+

－u2abi（b）=－(－1)×2=2W（吸收）（1）i=2Au1

=1V

p=u1i

i=2Au2=－1V p=－u2i

（2）p=－u2i=－4W

i=－p/u2=－(－4)/(－1)=－4A§1-2電路變量電流、電壓及功率P10幾個名詞概念：支路、節(jié)點、回路、網(wǎng)孔、網(wǎng)絡(luò)

12345abcd節(jié)點1節(jié)點2§1-3基爾霍夫定律...

節(jié)點3P13圖1-812345節(jié)點1節(jié)點2§1-3基爾霍夫定律….

幾個名詞概念：支路、節(jié)點、回路、網(wǎng)孔、網(wǎng)絡(luò)

（P13圖1-8）

§1-3基爾霍夫定律….幾個名詞概念：支路、節(jié)點、回路、網(wǎng)孔、網(wǎng)絡(luò)

（P13圖1-8）

12345網(wǎng)絡(luò)——一般指比較復(fù)雜的電路。i1+i2=i3

或

i1+i2－i3=0或－i1－i2+i3=0i1i3i2任一時刻流入(或流出)任一節(jié)點的電流之代數(shù)和為零。.一、基爾霍夫電流定律（KCL）..§1-3基爾霍夫定律….1．KCL的一般表達式規(guī)定：ik流入節(jié)點取正號，流出節(jié)點取負號；或ik流出節(jié)點取正號，流入節(jié)點取負號。

對于同一個節(jié)點列KCL方程時，只能取上述規(guī)定之一。

上列三式相加得

i1+i2+i3=0廣義節(jié)點——假想的閉合曲面節(jié)點ai1―i4―i5=0節(jié)點bi2+i4－i6=0節(jié)點ci3+i5+i6=0 2．KCL的推廣應(yīng)用即可直接對廣義節(jié)點列出i1+i2+i3=0i3i2i1abci4i5i6§1-3基爾霍夫定律…..*

設(shè)已知i5=2A，求i6=？

i6=i4+i5=－6+2=－4A

或?qū)V義節(jié)點得

（可不必求i4）

i6=－i1+i2+i3+i5

=－5+2+(－3)+2=－4A

應(yīng)用KCL時涉及兩套正負號：(1)ik前的正負號，建立KCL方程時必須正確書寫；(2)ik值的正負號，解方程時必須正確代入。例1-3i2i4i3Ai1i6i5解：i4=－i1+i2+i3=－5+2+(－3)=－6A§1-3基爾霍夫定律....P14u1+u2=u3+u4

（電壓降=電壓升）或

u1+u2－u3－u4=0任一時刻任一回路的電壓降之代數(shù)和為零。1．KVL的一般表達式規(guī)定:uk方向(+→－)順回路繞行方向取正號,反之取負號。.+－+++－－－u1u4u3u2§1-3基爾霍夫定律….二、基爾霍夫電壓定律（KVL）..假想回路2.KVL的推廣應(yīng)用

電路中任意兩點間的電壓，等于由該兩點的參考“+”往“－”經(jīng)任一路徑上的電壓降之代數(shù)和。_i1u1_u3+uS1uS2uabu2+++++____i3ab§1-3基爾霍夫定律…..例求u1、u2、u3.§1-3基爾霍夫定律….解：u1=5－12+5=－2V解：u1=5－12+5=－2V

u2=－5+12=7V或

u2=－u1+5=7V例求u1、u2、u3.§1-3基爾霍夫定律….或

u3=5－u1=7V

u3=5+u2－5=7V

解：u1=5－12+5=－2V

u2=－5+12=7V或

u2=－u1+5=7V例求u1、u2、u3.u3=12－5=7V§1-3基爾霍夫定律….

由本例顯而易見：電路中任意兩點間的電壓，等于由該兩點的參考“+”往“－”經(jīng)任一路徑上的電壓降之代數(shù)和，據(jù)此可簡化計算過程。例1-4求u5.解：u5=－u6－u1+u2+u3+u4=－2－2+3+3+(－7)=－5V+

+++++u6u5u4u3u2u1ab§1-3基爾霍夫定律….P17例1-5求uab.解：uab=－u1+u2=－2+3=1V或

uab=u6+u5－u4－u3

=2+(－5)－(－7)－3=1V例1-4求u5.解：u5=－u6－u1+u2+u3+u4=－2－2+3+3+(－7)=－5V+

+++++u6u5u4u3u2u1ab§1-3基爾霍夫定律….P17uab+§1-4電阻元件u=Rii=u/R=Gu

G=1/R（電導(dǎo)）

單位：西門子（S）

u=－Rii=－u/R=－Gu

關(guān)聯(lián)方向+_ui_非關(guān)聯(lián)方向+ui一、線性電阻的伏安關(guān)系..

p=ui=Ri2

=u2/R（關(guān)聯(lián)方向）

p=－ui=－(－Ri)i

=Ri2

（非關(guān)聯(lián)方向）.=－u(－u/R)=u2/R均為p＞0

（消耗功率）

（自習P24例1-6）二、線性電阻的功率..§1-4電阻元件§1-5電壓源...電壓源輸出端口的電壓為定值(直流)或僅為時間的函數(shù)(交流)，與輸出電流無關(guān)。US

+__+iuUS

iu0一、理想電壓源..電壓源輸出端口的電壓與輸出電流有關(guān)。US

RS

++iu__R

US

iu0u=US－RSi

i↑→u↓

若

RS＜＜R則u≈