1第1章-電路的概念及約束關(guān)系

1、電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系第第1 1章章 電路的概念及約束關(guān)系電路的概念及約束關(guān)系元件約束：電阻、元件約束：電阻、 電壓源、電流源電壓源、電流源三個最簡電路的求解三個最簡電路的求解1.41.5EWB介紹介紹1.6本章重點本章重點集總假設(shè)和電路模型集總假設(shè)和電路模型1.1電流、電壓及參考方向電流、電壓及參考方向1.2結(jié)構(gòu)約束：結(jié)構(gòu)約束： KCL、KVL1.3電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系1.1 1.1 電路及集總電路模型電路及集總電路模型1.1.實際電路實際電路功能功能a a 能量的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換；能量的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換；b b 信息的傳遞、控制與處理。信息的傳遞、控制

2、與處理。建立在同一電路理論基礎(chǔ)上。建立在同一電路理論基礎(chǔ)上。由電工、電子設(shè)備和元器件按預(yù)期目由電工、電子設(shè)備和元器件按預(yù)期目的聯(lián)接構(gòu)成的，完成特定功能的電流的聯(lián)接構(gòu)成的，完成特定功能的電流流動的（閉合）通路。流動的（閉合）通路。共性共性組成組成電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)，三要素電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)，三要素電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系 反映實際電路部件最本質(zhì)的反映實際電路部件最本質(zhì)的一種一種電磁電磁 性質(zhì)，且可用數(shù)學(xué)方法加以定義。性質(zhì)，且可用數(shù)學(xué)方法加以定義。2. 2. 電路模型電路模型sRLRsU10BASE-T wall plate導(dǎo)線導(dǎo)線電池電池開關(guān)開關(guān)燈泡燈泡電路圖電路圖又稱為又稱

3、為電路模型電路模型l理想電路理想電路實際元件實際元件理想化理想化電路模型電路模型l集總模型集總模型電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系3.3.集總參數(shù)電路集總參數(shù)電路由集總元件構(gòu)成的電路由集總元件構(gòu)成的電路集總元件集總元件假定某元件所發(fā)生的電磁過程都集中在假定某元件所發(fā)生的電磁過程都集中在其內(nèi)部，只反映一種最本質(zhì)的屬性，且其內(nèi)部，只反映一種最本質(zhì)的屬性，且可用數(shù)學(xué)函數(shù)加以定義?？捎脭?shù)學(xué)函數(shù)加以定義。集總條件集總條件d 集總參數(shù)電路中集總參數(shù)電路中u、i 可以是時間的函可以是時間的函數(shù)，但與空間坐標(biāo)無關(guān)。因此，任何時刻，流數(shù)，但與空間坐標(biāo)無關(guān)。因此，任何時刻，流入兩端元件一個端子的電流等于從

4、另一端子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。出的電流；端子間的電壓為單值量。注意電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系例例iiz集總參集總參數(shù)電路數(shù)電路) t (u+ +- -) t ( iLCR兩線傳輸線的等效電路兩線傳輸線的等效電路當(dāng)兩線傳輸線的長度當(dāng)兩線傳輸線的長度 l 與電磁波的波長滿足：與電磁波的波長滿足：l即電路的幾何尺度即電路的幾何尺度 l遠(yuǎn)小于與電磁波的波長時與電磁波的波長時集總電路。集總電路。電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系iiz),(tzu+ + +- -),(tzi) tz,u(z- -),(tzzizL 0zC 0zR 0

5、zR 0zL 0zC 0分布參分布參數(shù)電路數(shù)電路當(dāng)兩線傳輸線的長度當(dāng)兩線傳輸線的長度 l 與電磁波的波長滿足：與電磁波的波長滿足：l即電路的幾何尺度即電路的幾何尺度 l 與電磁波的波長可相比擬時與電磁波的波長可相比擬時分布電路。分布電路。電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系幾種基本的理想電路元件：幾種基本的理想電路元件：電阻元件：電阻元件：表示消耗電能的元件表示消耗電能的元件電感元件：電感元件：表示產(chǎn)生磁場，儲存磁場能量的元件表示產(chǎn)生磁場，儲存磁場能量的元件電容元件：電容元件：表示產(chǎn)生電場，儲存電場能量的元件表示產(chǎn)生電場，儲存電場能量的元件電壓源和電流源：電壓源和電流源：表示將其它形式的能

6、量轉(zhuǎn)變成表示將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成 電能的元件。電能的元件。5種基本理想電路元件有均三個特征：種基本理想電路元件有均三個特征： （a a）只有兩個端子，一條支路；只有兩個端子，一條支路； （b b）可以用電壓或電流按數(shù)學(xué)方式描述；可以用電壓或電流按數(shù)學(xué)方式描述； （c c）不能被分解為其他元件。不能被分解為其他元件。注意電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系具有相同的主要電磁性能的實際電路部件，在一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；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(yīng)用條件下，其電路同一實際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，其電路模型可以有

7、不同的形式。模型可以有不同的形式。例例電感線圈的電路模型電感線圈的電路模型注意主要研究線性定常電路。主要研究線性定常電路。1.1.4 電路的分類電路的分類集總電路集總電路非線性非線性線性線性時變時變定常定常(時不變時不變)方法是：方法是：抽象化抽象化理想化理想化模型化模型化電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系1.2 1.2 電路變量及參考方向電路變量及參考方向 電路中的主要物理量有電壓、電流、電荷、磁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鏈、能量、電功率等。在線性電路分析中人們主要關(guān)心的電路變量是電流、電壓，以及功率。關(guān)心的電路變量是電流、電壓

8、，以及功率。1.1.電流及方向電流及方向tqtqtitddlim)(0defl電流定義電流定義l電流強度電流強度載流子在電場作用下的定向運動載流子在電場作用下的定向運動單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量定義式定義式電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系l方向方向 規(guī)定正電荷的運動方向為電流的真實方向規(guī)定正電荷的運動方向為電流的真實方向l單位單位1kA=103A1mA=10-3A1 A=10-6AA（安培（安培=C/S）、kA、mA、A元件元件( (導(dǎo)線導(dǎo)線) )中電流流動的實際方向只有兩種可能中電流流動的實際方向只有兩種可能: : 真實方向真實方向AB真實方向真

9、實方向AB 對于復(fù)雜電路或電路中的電流隨時間變對于復(fù)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?；瘯r，電流的實際方向往往很難事先判斷。問題電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系l參考方向參考方向 大小大小方向方向( (正負(fù)）正負(fù)）電流電流( (代數(shù)量代數(shù)量) )為計算方便人為假定的電流方為計算方便人為假定的電流方向向參考方向。參考方向。i 0i 0參考方向參考方向U+參考方向參考方向U+ 0 元件元件吸收（消耗）電功率，將其吸收（消耗）電功率，將其 轉(zhuǎn)化成其他形式的能；轉(zhuǎn)化成其他形式的能；P0 吸收（消耗）電功率吸收（消耗）電功率P0 釋放（產(chǎn)生）電功率釋放（產(chǎn)生）電功

10、率l u, i 取非取非關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向時時+ +- -iu+ +- -iu電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系例例 求圖示電路中各求圖示電路中各方框所代表的元件吸方框所代表的元件吸收或產(chǎn)生的功率。收或產(chǎn)生的功率。已知： U1=1V, U2= -3V，U3=8V, U4= -4V,U5=7V, U6= -3V，I1=2A, I2=1A,，I3= -1A 564123I2I3I1+U6U5U4U3U2U1電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系解解（產(chǎn)生）W221111IUP（產(chǎn)生）W62) 3(122IUP（吸收）W1628133IUP（吸收）W3) 1()3(366IUP（產(chǎn)生）

11、W7) 1(7355IUP（產(chǎn)生）W41)4(244IUP對一完整的電路，滿足：對一完整的電路，滿足：產(chǎn)生的功率吸收的功率產(chǎn)生的功率吸收的功率564123I2I3I1+U6U5U4U3U2U1注意 電壓、電流取定關(guān)聯(lián)參考方向，在任意電壓、電流取定關(guān)聯(lián)參考方向，在任意時刻電路部分所吸收的能量為時刻電路部分所吸收的能量為:d )( i )(ud )(p) t (wtttt00 5、電能、電能符號符號 w（ W ）單位單位 焦焦( J )i 參 向ab+u-電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系1.3 1.3 電路結(jié)構(gòu)約束關(guān)系電路結(jié)構(gòu)約束關(guān)系基爾霍夫定律基爾霍夫定律 基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定

12、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和基爾霍夫電壓定律( KVL )。它反。它反映了電路中所有支路電壓和電流由電路聯(lián)結(jié)映了電路中所有支路電壓和電流由電路聯(lián)結(jié)關(guān)系所決定的結(jié)構(gòu)約束關(guān)系；元件的伏安關(guān)關(guān)系所決定的結(jié)構(gòu)約束關(guān)系；元件的伏安關(guān)系是由元件自身特性決定的電流電壓約束關(guān)系是由元件自身特性決定的電流電壓約束關(guān)系?；鶢柣舴蚨膳c元件伏安特性系?；鶢柣舴蚨膳c元件伏安特性即兩即兩個約束關(guān)系構(gòu)成了電路分析的基礎(chǔ)。個約束關(guān)系構(gòu)成了電路分析的基礎(chǔ)。電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系1.1.幾個名詞術(shù)幾個名詞術(shù)語語或，電路中通過同一電流的分支?；?，電路中通過同一電流的分支。

13、支路的聯(lián)結(jié)點稱為節(jié)點。支路的聯(lián)結(jié)點稱為節(jié)點。b=3an=4b+_R1uS1+_uS2R2R3 支路支路電路中每一個兩端元件就是電路中每一個兩端元件就是一條支路。一條支路。i3i2i1 節(jié)點節(jié)點b=5或，三條以上支路的聯(lián)結(jié)點或，三條以上支路的聯(lián)結(jié)點稱為節(jié)點。稱為節(jié)點。n=2注意 串聯(lián)電串聯(lián)電路一般看成一條路一般看成一條支路。支路。電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系由支路組成的閉合路徑。由支路組成的閉合路徑。兩節(jié)點間的一條通路。由支路兩節(jié)點間的一條通路。由支路構(gòu)成構(gòu)成對對平面電路平面電路，其內(nèi)部不含任，其內(nèi)部不含任何支路的回路稱網(wǎng)孔。何支路的回路稱網(wǎng)孔。l=3123 路徑路徑 回路回路 網(wǎng)孔

14、網(wǎng)孔網(wǎng)孔是一種特殊的回路，但回路不一網(wǎng)孔是一種特殊的回路，但回路不一定是網(wǎng)孔。定是網(wǎng)孔。+_R1uS1+_uS2R2R3注意電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系2.2.基爾霍夫（節(jié)點）電流定律基爾霍夫（節(jié)點）電流定律 (KCL)令流出為令流出為“+”，有：，有：例例 在集總參數(shù)電路中，任意時刻，對任意節(jié)點流在集總參數(shù)電路中，任意時刻，對任意節(jié)點流出（或流入）該節(jié)點電流的代數(shù)和等于零。出（或流入）該節(jié)點電流的代數(shù)和等于零。mti1b0)(出入ii or流進(jìn)流進(jìn)的電的電流等流等于流于流出的出的電流電流1i5i4i3i2i054321 iiiii54321iiiii 注意，注意，以上2式的異同。

15、電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系0641iii例例0542iii0653iii三式相加得：三式相加得：0321iiiKCL可推廣應(yīng)用于電路中包圍多個節(jié)點可推廣應(yīng)用于電路中包圍多個節(jié)點的任一閉合面的任一閉合面廣義節(jié)點。廣義節(jié)點。1 3 25i6i4i1i3i2i表明電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系 KCL是電荷守恒和電流連續(xù)性原理在電路中是電荷守恒和電流連續(xù)性原理在電路中任意節(jié)點處的反映；任意節(jié)點處的反映； KCL是對節(jié)點處支路電流施加的約束關(guān)系，是對節(jié)點處支路電流施加的約束關(guān)系，與支路上接的是什么元件無關(guān)，也與電路是與支路上接的是什么元件無關(guān)，也與電路是線性還是非線性無關(guān)；線性

16、還是非線性無關(guān)； KCL方程是按電流參考方向列寫的，與電方程是按電流參考方向列寫的，與電流實際方向無關(guān)。流實際方向無關(guān)。明確電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系3 3. .基爾霍夫（回路）電壓定律基爾霍夫（回路）電壓定律 (KVL)mtu1b0)(升降uuor U3U1U2U4 標(biāo)定各元件電壓參標(biāo)定各元件電壓參考方向考方向 選定回路繞行起點和選定回路繞行起點和繞行方向。繞行方向。I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_在在集總參數(shù)電路中，任一時刻，集總參數(shù)電路中，任一時刻，沿任一回路，沿任一回路，所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零。電路分析基礎(chǔ) 第一章：電

17、路模型、約束關(guān)系U1US1+U2+U3+U4+US4= 0U2+U3+U4+US4=U1+US1 或：或：R1I1+R2I2R3I3+R4I4=US1US4U3U1U2U4I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_KVL也適用于電路中任一假想的回路也適用于電路中任一假想的回路廣義回路。廣義回路。注意電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系例例SbaUUUU21 KVL的實質(zhì)反映了電路遵從能量守恒定律的實質(zhì)反映了電路遵從能量守恒定律; ; KVL是對回路中的支路電壓所施加的約束關(guān)系是對回路中的支路電壓所施加的約束關(guān)系，與回路各支路上接的是什么元件無關(guān)，與電，與回路各支路上接的是什么元件

18、無關(guān)，與電路是線性還是非線性無關(guān)；路是線性還是非線性無關(guān)； KVL方程是按電壓參考方向列寫，與電壓實際方程是按電壓參考方向列寫，與電壓實際方向無關(guān)。方向無關(guān)。明確aUsb_-+U2U1電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系4. 4. KCL、KVL小結(jié)小結(jié)：KCL是對支路電流的線性約束，是對支路電流的線性約束，KVL是對是對回回路電壓的線性約束。路電壓的線性約束。KCL、KVL與組成支路的元件性質(zhì)及參數(shù)無關(guān)。與組成支路的元件性質(zhì)及參數(shù)無關(guān)。KCL表明在每一節(jié)點上電荷是守恒的；表明在每一節(jié)點上電荷是守恒的；KVL是是能量守恒能量守恒的具體體現(xiàn)的具體體現(xiàn)( (電壓與路徑無關(guān)電壓與路徑無關(guān)) )。

19、 KCL、KVL只適用于集總參數(shù)的電路。只適用于集總參數(shù)的電路。列寫兩類約束時注意列寫兩類約束時注意“兩套符號兩套符號”分開處理，分開處理，即圖中參考方向決定方程中每一項前邊的符號即圖中參考方向決定方程中每一項前邊的符號，而變量的值按代數(shù)量代入，不要混在一起。，而變量的值按代數(shù)量代入，不要混在一起。電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系1.4 1.4 電路的元件約束關(guān)系電路的元件約束關(guān)系是電路中最基本的組成單元。是電路中最基本的組成單元。1. 1. 電路元件電路元件5種基本的理想電路元件：種基本的理想電路元件：電阻元件：電阻元件：表示消耗電能的元件表示消耗電能的元件電感元件：電感元件：表示產(chǎn)

20、生磁場，儲存磁場能量的元件表示產(chǎn)生磁場，儲存磁場能量的元件電容元件：電容元件：表示產(chǎn)生電場，儲存電場能量的元件表示產(chǎn)生電場，儲存電場能量的元件電壓源和電流源：電壓源和電流源：表示將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成表示將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成 電能的元件。電能的元件。注意 如果表征元件端子特性的數(shù)學(xué)關(guān)系式如果表征元件端子特性的數(shù)學(xué)關(guān)系式是線性關(guān)系，該元件稱為線性元件，否則稱是線性關(guān)系，該元件稱為線性元件，否則稱為非線性元件。為非線性元件。電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系1. 1. 電阻元件電阻元件2.2.線性時不變電阻元件線性時不變電阻元件l 電路符號電路符號R電阻元件電阻元件對電流呈現(xiàn)阻力的元件，實

21、現(xiàn)對電流呈現(xiàn)阻力的元件，實現(xiàn)u u、i i相約束，其特性可用相約束，其特性可用ui平面上的平面上的一條曲線來描述：一條曲線來描述：0),(iufiu任何時刻端電壓與其電流成正比的電阻元件。任何時刻端電壓與其電流成正比的電阻元件。1.1.定義定義定義式定義式0電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系l 歐姆定律R 稱為電阻，單位：稱為電阻，單位： (Ohm)線性電阻元件的定義式線性電阻元件的定義式和伏安關(guān)系式（和伏安關(guān)系式（VCR）。）。GuRuiiuR l 單位單位G 稱為電導(dǎo)，單位稱為電導(dǎo)，單位：S (Siemens) u、i 取關(guān)聯(lián)取關(guān)聯(lián)參考方向參考方向Riu 伏安特伏安特性為一性為一條過

22、原條過原點的直點的直線線ui0Rui+電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系 如電阻上的電壓與電流參考方向非關(guān)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；聯(lián)，公式中應(yīng)冠以負(fù)號； 說明線性電阻是無記憶、雙向性的元說明線性電阻是無記憶、雙向性的元件。件。歐姆定律歐姆定律 只適用于線性電阻只適用于線性電阻( R 為常數(shù)為常數(shù)）；）；則歐姆定律寫為則歐姆定律寫為u R i i G u公式和參考方向必須配套使用！公式和參考方向必須配套使用！注意Rui-+電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系3.3.功率和能量功率和能量可見，電阻元件在任何時刻總是消耗功可見，電阻元件在任何時刻總是消耗功率的

23、，為無源元件。率的，為無源元件。p - u i- (R i) i i2 R u2/ Rp u i i2R u2 / Rl 功率功率Rui+ +- -表明Rui- -+ +電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系ui從從 t0 到到 t 電阻消耗的能量：電阻消耗的能量：ttttRuipW00dd4.4.電阻的開路與短路電阻的開路與短路l 能量能量l 短路短路0 0uiGor R 0l 開路開路0 0ui0 Gor RuiRiu+u+00電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系實際的電阻器照片實際的電阻器照片電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系 2 2 電壓源和電流源電壓源和電流源l電路符號電

24、路符號1.1.理想電壓源理想電壓源l定義定義iSu+_其兩端電壓總能保持定值或一定其兩端電壓總能保持定值或一定的時間函數(shù)，并與流過它的電流的時間函數(shù)，并與流過它的電流 i 無關(guān)的元件叫理想電壓源。無關(guān)的元件叫理想電壓源。電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系 電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無關(guān)；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)。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通過電壓源的電流由電源及外電路共同決定。外電路共同決定。l理想電壓源的伏安關(guān)系（理想電壓源的伏安關(guān)系（VCRVCR）uiSu直流電壓源直流電壓源的伏安關(guān)系的伏安關(guān)系例例

25、Ri-+Su外電路外電路RuiS)( 0Ri)0( Ri0電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系l電壓源的功率電壓源的功率 電壓、電流方向非關(guān)聯(lián)時；電壓、電流方向非關(guān)聯(lián)時；+_iu+_SuiuPS 電流（正電荷電流（正電荷 ）由低電）由低電位向高電位移動，外力克服電場力作位向高電位移動，外力克服電場力作功，電源發(fā)出功率。功，電源發(fā)出功率。 iuPS發(fā)出功率，起電源作用發(fā)出功率，起電源作用物理意義：物理意義：+_iu+_Su 電壓、電流方向關(guān)聯(lián)時；電壓、電流方向關(guān)聯(lián)時；物理意義：物理意義：電場力做功，電源吸收功率電場力做功，電源吸收功率 iuPS吸收功率，充當(dāng)負(fù)載吸收功率，充當(dāng)負(fù)載電路分析基礎(chǔ)

26、 第一章：電路模型、約束關(guān)系例例 計算圖示電路各元件的功率計算圖示電路各元件的功率解解V5)510(RuA155RuiRW5152 RiPRW1011010iuPSVW5155iuPSV產(chǎn)生產(chǎn)生吸收吸收吸收吸收滿足滿足：P（發(fā)發(fā)）P（吸吸）5Ri+_Ru+_10V5V-+電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系其輸出電流總能保持定值或一定的其輸出電流總能保持定值或一定的時間函數(shù)，其值與它的兩端電壓時間函數(shù)，其值與它的兩端電壓u 無關(guān)的元件叫理想電流源。無關(guān)的元件叫理想電流源。l 電路符號電路符號2.2.理想電流源理想電流源l 定義定義uSi+_l 理想電流源的伏安關(guān)系理想電流源的伏安關(guān)系 電流

27、源的輸出電流由電源本身決定，與外電路無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)。關(guān)；與它兩端電壓方向、大小無關(guān)。電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系 電流源兩端的電壓由電源及外電路共電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定。同決定。uiSi直流電流源的直流電流源的伏安關(guān)系伏安關(guān)系0例例Ru-+Si外電路外電路SRiu )0( 0Ru)( Ru電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系 可由穩(wěn)流電子設(shè)備產(chǎn)生，如晶體管的集電極可由穩(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

28、電流等。子被激發(fā)產(chǎn)生一定值的電流等。* 實際電流源的產(chǎn)生：實際電流源的產(chǎn)生：l 電流源的功率電流源的功率u+_SiSuiP 電壓、電流的方向非關(guān)聯(lián)時；電壓、電流的方向非關(guān)聯(lián)時；發(fā)出功率，起電源作用發(fā)出功率，起電源作用SuiP 電壓、電流的方向關(guān)聯(lián)時；電壓、電流的方向關(guān)聯(lián)時；u+_Si吸收功率，充當(dāng)負(fù)載吸收功率，充當(dāng)負(fù)載SuiP 電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系例例計算圖示電路各元件的功率計算圖示電路各元件的功率解解A2SiiV5uW10522）（uiPSAW10)2(55iuPSV發(fā)出發(fā)出吸收吸收滿足滿足：P（發(fā)）（發(fā)）P（吸）（吸）u2Ai+_5V-+W10522）（iuPA或或電路

29、分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系* 常見的實際電源常見的實際電源干電池鈕扣電池1. 1. 干電池和鈕扣電池（化學(xué)電源）干電池和鈕扣電池（化學(xué)電源） 干電池電動勢干電池電動勢1.5V，僅取決于（糊狀）化學(xué)材料，其大，僅取決于（糊狀）化學(xué)材料，其大小決定儲存的能量，化學(xué)反應(yīng)不可逆。小決定儲存的能量，化學(xué)反應(yīng)不可逆。鈕扣電池電動勢鈕扣電池電動勢1.35V V，用固體化學(xué)材料，化學(xué)反應(yīng)不可逆。，用固體化學(xué)材料，化學(xué)反應(yīng)不可逆。電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系 氫氧燃料電池示意圖2. 2. 燃料電池（化學(xué)電源）燃料電池（化學(xué)電源） 電池電動勢電池電動勢1.23V。以氫、氧作為燃料。約。以氫、

30、氧作為燃料。約40-45%的化學(xué)能的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋嶒炿A段加燃料可繼續(xù)工作。轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋嶒炿A段加燃料可繼續(xù)工作。 電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系3. 3. 太陽能電池（光能電源）太陽能電池（光能電源） 一塊太陽能電池電動勢一塊太陽能電池電動勢0.6V。太陽光照射到。太陽光照射到P-N結(jié)上，結(jié)上，形成一個從形成一個從N區(qū)流向區(qū)流向P區(qū)的電流。約區(qū)的電流。約 11%的光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷墓饽苻D(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，故常用太陽能電池板。能，故常用太陽能電池板?一個一個50cm2太陽能電池的電動勢太陽能電池的電動勢0.6V,電流電流0.1A 太陽能電池示意圖太陽能電池板太陽能電池板電路分析基礎(chǔ) 第一章

31、：電路模型、約束關(guān)系蓄電池示意圖4. 4. 蓄電池（化學(xué)電源）蓄電池（化學(xué)電源） 電池電動勢電池電動勢2V。使用時，電池放電，當(dāng)電解液濃度小。使用時，電池放電，當(dāng)電解液濃度小于一定值時，電動勢低于于一定值時，電動勢低于2V，常要充電，化學(xué)反應(yīng)可逆。，常要充電，化學(xué)反應(yīng)可逆。電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系直流穩(wěn)壓源直流穩(wěn)壓源變頻器變頻器頻率計頻率計函數(shù)發(fā)生器函數(shù)發(fā)生器電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系發(fā)電機組發(fā)電機組電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系草原上的風(fēng)力發(fā)電草原上的風(fēng)力發(fā)電電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系3 3 受控電源受控電源( (非獨立源非獨立源) )l

32、 電路符號電路符號+受控電壓源受控電壓源一、定義：一、定義：受控電流源受控電流源 其端口（輸出）電壓或電流受控于其端口（輸出）電壓或電流受控于所在電路中另一個支路電壓（或電流）控制的特所在電路中另一個支路電壓（或電流）控制的特殊（雙口）元件殊（雙口）元件受控源。受控源。為與獨立電源區(qū)別用菱形表示。為與獨立電源區(qū)別用菱形表示。電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系二、特點：二、特點： 1. 是一種特殊的，非獨立的雙端口元件；是一種特殊的，非獨立的雙端口元件；有兩條支路，即有兩條支路，即控制（輸入）支路和受控（輸出）支路?？刂疲ㄝ斎耄┲泛褪芸兀ㄝ敵觯┲?。 2. 其輸出有電壓或電流兩種形式，且

33、具有和電壓源或電流其輸出有電壓或電流兩種形式，且具有和電壓源或電流源類似的特性，但其值由控制量決定。源類似的特性，但其值由控制量決定。獨立源在電路中起獨立源在電路中起“激勵激勵”作用，是在電路中產(chǎn)生電壓、電流（響應(yīng)）的原作用，是在電路中產(chǎn)生電壓、電流（響應(yīng)）的原動力；而受控源是反映電路中某支路的（輸出）電壓或電動力；而受控源是反映電路中某支路的（輸出）電壓或電流受控于另一支路（輸入）電壓或電流的關(guān)系，在電路中流受控于另一支路（輸入）電壓或電流的關(guān)系，在電路中不能作為不能作為獨立的獨立的“激勵激勵” 使用。使用。 3. 受控源是一種受控源是一種“受控受控”與與“控制控制”之間具有耦合性質(zhì)的之間具

34、有耦合性質(zhì)的特殊元件。最終均等效為雙口電阻（正的或負(fù)的電阻）。特殊元件。最終均等效為雙口電阻（正的或負(fù)的電阻）。電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系 電流控制的電流源電流控制的電流源 ( CCCS ) : : 電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù) 根據(jù)控制量和被控制量是電壓根據(jù)控制量和被控制量是電壓u 或電流或電流i，受控源，受控源可分可分四種類型：四種類型：當(dāng)被控制量是電壓時，用受控電壓當(dāng)被控制量是電壓時，用受控電壓源表示；當(dāng)被控制量是電流時，用受控電流源表示。源表示；當(dāng)被控制量是電流時，用受控電流源表示。三、分類三、分類四端元件四端元件12 ii輸出：受控部分輸出：受控部分輸入：控制部分輸入：控制部分 i1+_u2i2_u1i1+電路分析基礎(chǔ) 第一章：電路模型、約束關(guān)系g: 轉(zhuǎn)移電導(dǎo)轉(zhuǎn)移電導(dǎo) 電壓控制的電流源電壓控制的電流源 ( ( VCCS ) )12gui 電壓控制的電壓源電壓控制的電壓源 ( ( VC