電路分析基礎(chǔ)第一章.ppt

1、電路分析基礎(chǔ)（第4版） Circuit Analysis Basis Fourth Edition,上冊(cè) 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(diǎn)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(dòng)態(tài)電路的時(shí)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,第一章 集總電路中電壓、電流的約束關(guān)系1-1 電路及集總電路模型 1-2 電路變量 電流、電壓及功率 1-3 基爾霍夫定律 1-4 電阻元件 1-5 電壓源 1-6 電流源 1-7 受控源 1-8 分壓公式和分流公式 1-9 兩類約束 KCL、KV

2、L方程的獨(dú)立性 1-10 支路分析,第一章 集總電路中電壓、電流的約束關(guān)系 1-1 電路及集總電路模型,電路 .,電力線路 .,電子線路 .,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 .,. . . . . .,電能傳輸和轉(zhuǎn)換電路 .,信號(hào)傳遞和處理電路 .,直流電機(jī)調(diào)速控制電路,微機(jī)、單片機(jī)原理實(shí)驗(yàn)電路,第一章 集總電路中電壓、電流的約束關(guān)系 1-1 電路及集總電路模型,電路 .,電力線路 .,電子線路 .,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

3、程僅討論電路分析中的一般規(guī)律和基本方法。 .,電能傳輸和轉(zhuǎn)換電路 .,信號(hào)傳遞和處理電路 .,Rc Rb1 iC iB + + ui Rb2,晶體管放大電路,ui,uo,t,t,uo,c,e,b,Ci,Co,+UCC,Ce,電阻器,基本元件電阻器、電感器、電容器、電 源,電感器,電容器,電源,i,_,基本元件的理想模型,R,L,C,+,us,若流入某二端元件一端的瞬時(shí)電流等于流出另一 一端的瞬時(shí)電流，則該元件稱為集總參數(shù)元件。,is,集總參數(shù)元件: .,集總條件： x ,E,e,x,例如某信號(hào)頻率 f =25kHz,元 件.,顯然滿足集總條件 x .,波長 = C/f =（3108）/（251

4、03）=12 kM.,I,1-2 電路變量 電流、電壓及功率,1. 定義,直流符號(hào) I （表示直流或交流有效值）,2. 參考方向,一般符號(hào) i （可表示交流或直流）,參考方向,I 的實(shí)際方向與其參考方向相同,直流電路,一、電流及其參考方向,i 的實(shí)際方向如何?,N為含源復(fù)雜電路,i 的實(shí)際方向如何?,配合進(jìn)行描述：,若i0，則表示實(shí)際方向與參考方向相同；,在電路分析中，為了確定任一時(shí)刻電流的大小,及其實(shí)際方向，必須選取參考方向，并與代數(shù)式相,若i0，則表示實(shí)際方向與參考方向相反。,例 設(shè)已知1A電流由ab,i1 =1A,i2 =1A,二、電壓及其參考極性（方向）,一般符號(hào) u 直流符號(hào) U,若

5、u0，則實(shí)際極性(方向)與參考極性(方向)相同；,若u0，則實(shí)際極性(方向)與參考極性(方向)相反。,三、電流和電壓參考方向的配合,關(guān)聯(lián)參考方向：,當(dāng)i 流過元件時(shí)由“ + ” “”,非關(guān)聯(lián)參考方向：,當(dāng)i 流過元件時(shí)由“” “+”,四、功率及其表達(dá)式,p = ui,若 p0 則為吸收功率,若 p0 則為產(chǎn)生功率,則 p0 為產(chǎn)生功率,p0 為吸收功率,若仍表示為 p = ui,為統(tǒng)一起見，對(duì)于非關(guān)聯(lián)參考方向，功率,可表示為 p =ui,p0 為吸收功率 p0 為產(chǎn)生功率,例 1-2 （P10）,=12 = 2W （吸收）,i 的實(shí)際方向與其參考方向相反，即由ba 。,=(1)2 = 2W （

6、吸收）,i = 2A u1 = 1V,p = u1i,i = 2A u2 =1V,p =u2i,（2） p =u2i =4W,i =p/u2 =(4)/(1) =4A,1-3 基爾霍夫定律 幾個(gè)名詞概念： 支路、節(jié)點(diǎn)、回路、網(wǎng)孔、網(wǎng)絡(luò) （P13 圖1-8） 一、基爾霍夫電流定律（KCL）,i1 + i2 = i3 或 i1 + i2i3 = 0 或 i1i2 + i3 = 0,任一時(shí)刻流入(或流出)任一節(jié)點(diǎn)的電流之代數(shù)和為零。.,上列三式相加得 i1 + i2 + i3 = 0,1KCL的一般表達(dá)式,規(guī)定： ik流入節(jié)點(diǎn)取正號(hào)，流出節(jié)點(diǎn)取負(fù)號(hào)； 或 ik流出節(jié)點(diǎn)取正號(hào)，流入節(jié)點(diǎn)取負(fù)號(hào)。 對(duì)于同

7、一個(gè)節(jié)點(diǎn)列KCL方程時(shí)，只能取上述規(guī)定之一。,廣義節(jié)點(diǎn) 假想的閉合曲面,節(jié)點(diǎn)a i1i4i5 = 0 節(jié)點(diǎn)b i2+ i4i6 = 0 節(jié)點(diǎn)c i3+ i5 + i6 = 0,2KCL的推廣應(yīng)用,即可直接對(duì)廣義節(jié)點(diǎn)列出 i1 + i2 + i3 = 0,* 設(shè)已知 i5 = 2A， 求i6 =？ i6 = i4 + i5 =6 +2 =4A 或?qū)V義節(jié)點(diǎn)得 （可不必求i4） i6 =i1+i2+i3+i5 =5 +2 +(3) +2 =4 A 應(yīng)用KCL時(shí)涉及兩套正負(fù)號(hào)： (1) ik前的正負(fù)號(hào)，建立KCL方程時(shí)必須正確書寫； (2) ik值的正負(fù)號(hào)，解方程時(shí)必須正確代入。,例1-3 （P14

8、 ）,i6,i5,解：i4 =i1+ i2+ i3 =5 +2 +(3) = 6A,二、 基爾霍夫電壓定律（KVL）,u1+ u2 = u3 + u4 （電壓降=電壓升） 或 u1+ u2u3u4= 0,任一時(shí)刻任一回路的電壓降之代數(shù)和為零。,1KVL的一般表達(dá)式,規(guī)定: uk方向(+)順回路繞行方向取正號(hào),反之取負(fù)號(hào)。 .,uab+ u3uS2u2+ uS1u1= 0 或 uab = u1uS1+ u2 + uS2u3 當(dāng) a、b端開路時(shí) i1 = 0、u1= 0；i3 = 0、u3 = 0 uab =uS1+ u2 + uS2,假想回路,2. KVL的推廣應(yīng)用,電路中任意兩點(diǎn)間的電壓，都等

9、于由該兩點(diǎn)的參考 “+”往“”經(jīng)任一路徑上的電壓降之代數(shù)和。,解： u1= 512 + 5 =2V u2 =5 +12 = 7V 或 u2 =u1+5 = 7V u3 =125 = 7V 或 u3 = 5 + u25 = 7V； u3 = 5u1 = 7V,例 求u1、u2、u3 .,電路中任意兩點(diǎn)間的電壓，都等于由該兩點(diǎn)的參考 “+”往“”經(jīng)任一路徑上的電壓降之代數(shù)和。,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 . （P17）,解: u5 =u6u1+u2+u3+u4 =22+

10、3 +3+(7) = 5V,1-4 電阻元件,一、線性電阻的伏安關(guān)系,u=Ri i = u/R = Gu G = 1/R （電導(dǎo)） 單位：西門子（S）,u=Ri i = u/R = Gu,二、線性電阻的功率 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 p0 （消耗功率） （自習(xí)P24例1-6）,1-5 電壓源,一、理想電壓源 電壓源輸出端口的電壓為定值(直流)或僅為時(shí)間 的函數(shù)(交流)，與輸出電流無關(guān)。,二、實(shí)際電壓源模型 電壓源輸出端口的電壓與輸出電流有關(guān)。,u=USRSi iu 若 RSR 則u

11、US,例1-7 求i及uab （P27）,例 1-8 求 i,（自習(xí)P29例1-9）,練習(xí)題1-10 （P30）,1-6 電流源 一、理想電流源 電流源的輸出電流為定值或僅為時(shí)間的函數(shù)，與 端口電壓無關(guān)。,二、實(shí)際電流源模型 電流源的輸出電流與端口電壓有關(guān)。,u i 若RSR 則iIS,P32例1-10、例1-11 （自習(xí)例1-12）,* 實(shí)際電壓源和電流源模型的等效互換 .,等效變換：對(duì)RL而言,比較、兩式可得,即等效互換條件為：,電源內(nèi)阻值不變,電壓源電流源,電流源電壓源,注意：對(duì)內(nèi)阻不等效； 理想電壓源與理想電流源不能等效互換。, 理想電壓源與理想電流源不能等效互換！ .,（無此模型）

12、.,（無此模型） .,1-7 受控源 一、受控源模型的引入,二、受控源模型的四種基本型式,（a）VCVS,轉(zhuǎn)移電壓比,（b）CCVS,u1= 0 u2=ri1,轉(zhuǎn)移電導(dǎo),（c）VCCS,i1= 0 i2=gu1,轉(zhuǎn)移電阻,（d）CCCS,u1= 0,轉(zhuǎn)移電流比,u1、i1 控制量， 、r、g、 控制系數(shù) .,例1-13 （P37）,解： u1= us,p0 產(chǎn)生功率,（i = 0）,i1= 0,解: (3+5+2)i + 4u9 = 0 u = 2i 18i = 9 i = 0.5 A,例 求電流 i,對(duì)于含有受控源的電路，列寫電路方程時(shí)的一般特點(diǎn)： 1. 視受控源為獨(dú)立源，根據(jù)KVL、KCL

13、及元件的電壓電流 關(guān)系（VCR）建立方程。 2. 列出控制量與被求變量（或已知量）的關(guān)系式。,例1-14 （P37）,解：,P39 練習(xí)題 1-15、1-16 .,1-8 分壓公式和分流公式,一、分壓電路,. . . . . .,P40 圖1-57 P41 例1-15、自習(xí)例1-16 .,二、分流電路,. . . . . .,1-9 兩類約束 KVL、KCL方程的獨(dú)立性 （1） KCL、KVL （2） VCR （或稱伏安關(guān)系VAR）,1-10 支路分析 一、支路電流法 直接求解的電路變量：各支路電流,（非獨(dú)立方程，可略）,（非獨(dú)立方程，可略）,解方程組可求出i1、i2和i3，進(jìn)一步可求出u1、u2和u3以及各元件的功率。,支路電流法的基本