大學(xué)電路基礎(chǔ)

1、 電 路 分 析 教師: 梁 青 許靜 課時(shí): 64學(xué)時(shí) 講課: 50學(xué)時(shí) 習(xí)題課: 10學(xué)時(shí) 機(jī)動(dòng): 4學(xué)時(shí) 序 性質(zhì):專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。 任務(wù)：基本概念，基本技能。 內(nèi)容：（1）電路電路的分析； （2）動(dòng)態(tài)電路的分析； （3）正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析。 基本要求：（1）理論環(huán)節(jié)； （2）實(shí)踐環(huán)節(jié)。與先修課的關(guān)系： 高等數(shù)學(xué)：行列式，復(fù)數(shù)的概念，微積分，一階微分方程，二階微分方程。 大學(xué)物理：電路的基本物理量，歐姆定理，電阻的串并聯(lián)，磁場(chǎng)的基本概念，法拉第電磁感應(yīng)定理。 要求：課前預(yù)習(xí)，認(rèn)真完成作業(yè)。1.1 引言引言1.2 電流、電流、 電壓、電壓、 功率功率1.3 基爾霍夫定律基爾霍夫定律1.4 電阻

2、元件電阻元件1.5 電源電源1.6 不含獨(dú)立源電路的等效不含獨(dú)立源電路的等效1.7 含獨(dú)立源電路的等效含獨(dú)立源電路的等效 第一章第一章電路的基本規(guī)律電路的基本規(guī)律 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 目目 標(biāo)標(biāo) l熟練掌握基爾霍夫電流、電壓定律，并能靈熟練掌握基爾霍夫電流、電壓定律，并能靈活地運(yùn)用于電路的分析計(jì)算?；畹剡\(yùn)用于電路的分析計(jì)算。 l l 深刻理解支路上電流、電壓參考方向及電流、深刻理解支路上電流、電壓參考方向及電流、電壓間關(guān)聯(lián)參考方向的概念。電壓間關(guān)聯(lián)參考方向的概念。 l l 理解理想電壓源、理想電流源的伏安特理解理想電壓源、理想電流源的伏安特 性，以及它們與實(shí)際電源兩種模型的區(qū)別。性，以及它們與實(shí)際電源

3、兩種模型的區(qū)別。 l l 正確運(yùn)用等效概念和方法來(lái)化簡(jiǎn)和求解電路。正確運(yùn)用等效概念和方法來(lái)化簡(jiǎn)和求解電路。 l l 了解受控源的特性，會(huì)求解含受控源的電了解受控源的特性，會(huì)求解含受控源的電路。路。 一、一、 電路模型電路模型 導(dǎo)線導(dǎo)線連接電路。連接電路。電源電源提供能量。提供能量。 負(fù)載負(fù)載轉(zhuǎn)換能量的裝置。轉(zhuǎn)換能量的裝置。 開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)控制電路的工作?？刂齐娐返墓ぷ?。電電路路1.11.2電路及電路變量電路及電路變量A simple electric circuit123開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)電池電池負(fù)載負(fù)載導(dǎo)線導(dǎo)線電路示意圖：電路示意圖：模型元件（理想元件）模型元件（理想元件）對(duì)實(shí)際元件主要物對(duì)實(shí)際元件主要

4、物理特性的等效理特性的等效,只是一種電磁現(xiàn)象的表現(xiàn)形式。只是一種電磁現(xiàn)象的表現(xiàn)形式。理想電阻：表示能量消耗特性。理想電阻：表示能量消耗特性。R理想電容：表示存儲(chǔ)電場(chǎng)能量的特性。理想電容：表示存儲(chǔ)電場(chǎng)能量的特性。C理想電感：表示存儲(chǔ)磁場(chǎng)能量的特性。理想電感：表示存儲(chǔ)磁場(chǎng)能量的特性。L將電路中實(shí)際元件用模型元件表示后將電路中實(shí)際元件用模型元件表示后 畫(huà)畫(huà)出的圖形叫做電路模型。出的圖形叫做電路模型。R+-UK電池電池開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)燈泡燈泡導(dǎo)線導(dǎo)線1、集中化假設(shè)：電路尺寸、集中化假設(shè)：電路尺寸 0,0,為正電壓為正電壓如果由如果由 a ba b獲得能量則獲得能量則 ：dqdwtuab)( 00(0(與實(shí)際方

5、向相同與實(shí)際方向相同) ) 也可也可0(0 0 吸收吸收0 0 產(chǎn)生產(chǎn)生強(qiáng)調(diào)功率的消耗程強(qiáng)調(diào)功率的消耗程度（度（u,iu,i關(guān)聯(lián)時(shí)公關(guān)聯(lián)時(shí)公式）式）ttttdiudpttw000)()()(),(當(dāng)然當(dāng)然, ,從電路中從從電路中從t t0 0 t t時(shí)時(shí), ,吸收能量也可以吸收能量也可以從下式計(jì)算從下式計(jì)算當(dāng)電路中電流和電壓的參考方向當(dāng)電路中電流和電壓的參考方向 一致時(shí)：一致時(shí)： p p吸收吸收=u=ui i如果如果u u與與i i為非關(guān)聯(lián)方向時(shí)則有：為非關(guān)聯(lián)方向時(shí)則有： p p吸收吸收= -u= -ui i例如：如下電路中例如：如下電路中 p= -20w ,i=2A求：求：u=?解：解：因?yàn)?/p>

6、因?yàn)?u與與i方向關(guān)聯(lián)方向關(guān)聯(lián)所以所以 p= uIiuNVipu102201.31.3基爾霍夫定理基爾霍夫定理 電路是由一些電路元件相互連接構(gòu)成的總電路是由一些電路元件相互連接構(gòu)成的總體；電路中的各個(gè)元件的電流和元件的電壓受體；電路中的各個(gè)元件的電流和元件的電壓受到兩類(lèi)約束。到兩類(lèi)約束。 一類(lèi)是元件的相互連接給元件電流之間和一類(lèi)是元件的相互連接給元件電流之間和元件電壓之間帶來(lái)的約束，稱(chēng)為拓?fù)浼s束。這元件電壓之間帶來(lái)的約束，稱(chēng)為拓?fù)浼s束。這類(lèi)約束由基爾霍夫定律體現(xiàn)。類(lèi)約束由基爾霍夫定律體現(xiàn)。 另一類(lèi)是元件的特性造成的約束，另一類(lèi)是元件的特性造成的約束， 即每個(gè)即每個(gè)元件上的電壓與電流自身存在一定

7、的關(guān)系，稱(chēng)元件上的電壓與電流自身存在一定的關(guān)系，稱(chēng)為元件約束。為元件約束。一、電路圖一、電路圖1 1、圖：、圖：如果僅研究各元件的如果僅研究各元件的連接關(guān)系暫不關(guān)心元件本身的連接關(guān)系暫不關(guān)心元件本身的特性，特性， 則可用一條線段來(lái)代表則可用一條線段來(lái)代表元件。元件。 這樣，圖這樣，圖( (a a) )的電路圖的電路圖就可簡(jiǎn)化為圖就可簡(jiǎn)化為圖 ( (b b) )的拓?fù)鋱D，的拓?fù)鋱D，簡(jiǎn)稱(chēng)圖。簡(jiǎn)稱(chēng)圖。2 2、有向圖：、有向圖：標(biāo)明參考方向標(biāo)明參考方向的圖。的圖。3 3、支路：、支路：圖中的每一條線段。圖中的每一條線段。4 4、節(jié)點(diǎn)：、節(jié)點(diǎn)：支路的連接點(diǎn)支路的連接點(diǎn)。5 5、路徑：、路徑：從某一節(jié)點(diǎn)出

8、發(fā)，從某一節(jié)點(diǎn)出發(fā)， 連續(xù)地經(jīng)過(guò)一些支路和節(jié)點(diǎn)連續(xù)地經(jīng)過(guò)一些支路和節(jié)點(diǎn)（只能各經(jīng)過(guò)一次），（只能各經(jīng)過(guò)一次）， 到到達(dá)另一節(jié)點(diǎn)達(dá)另一節(jié)點(diǎn)6 6、回路：、回路：路徑的最后到達(dá)路徑的最后到達(dá)點(diǎn)就是出發(fā)點(diǎn)，這樣的閉合點(diǎn)就是出發(fā)點(diǎn)，這樣的閉合路徑稱(chēng)為回路路徑稱(chēng)為回路6 6、網(wǎng)孔：、網(wǎng)孔：不含其它支路的不含其它支路的回路回路二、二、 基爾霍夫電流定律（基爾霍夫電流定律（KCLKCL）1、定律表述：、定律表述： 對(duì)于集中參數(shù)電路中的任一對(duì)于集中參數(shù)電路中的任一節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)， 在任意時(shí)刻，流出該節(jié)點(diǎn)電流的和等在任意時(shí)刻，流出該節(jié)點(diǎn)電流的和等于流入該節(jié)點(diǎn)電流的和，于流入該節(jié)點(diǎn)電流的和， 即對(duì)任一節(jié)點(diǎn)，有即對(duì)任一

9、節(jié)點(diǎn)，有t0tin1kk)(或或流流出出流流入入i i( (t t) )i i( (t t) )基爾霍夫電流定律是電荷守恒定律的應(yīng)用；基爾霍夫電流定律是電荷守恒定律的應(yīng)用；反映出支路電流間約束關(guān)系和必須遵守的反映出支路電流間約束關(guān)系和必須遵守的規(guī)律；與元件性質(zhì)無(wú)關(guān)。規(guī)律；與元件性質(zhì)無(wú)關(guān)。2143ai2i4i3i1或或 i i1 1-i-i2 2-i-i3 3-i-i4 4=0=0例：例：節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)a a的的KCLKCL方程為：方程為： i i1 1= i= i2 2+i+i3 3+ i+ i4 4方程列寫(xiě)前提：方程列寫(xiě)前提：1）標(biāo)定各支路的參考方向）標(biāo)定各支路的參考方向2）確定正負(fù)（流出為）確定

10、正負(fù)（流出為“+”或流入為或流入為“+”）A： -i1-i2+i3=0B： i1+i2-i3=02 2、定律的推廣：、定律的推廣：KCLKCL不但適用于節(jié)點(diǎn)也適用于電路中任意假設(shè)的包含不但適用于節(jié)點(diǎn)也適用于電路中任意假設(shè)的包含多個(gè)節(jié)點(diǎn)的封閉面，即廣義節(jié)點(diǎn)。多個(gè)節(jié)點(diǎn)的封閉面，即廣義節(jié)點(diǎn)。i1i2i3ABBi3i4AR2R3R1US+CDR4i1i2i5i611i0321iiii1+i2+i3=0i1+i5+i4=0KCL不但適用于節(jié)點(diǎn)也適用于電路中任不但適用于節(jié)點(diǎn)也適用于電路中任意假設(shè)的封閉面。意假設(shè)的封閉面。利用利用KCL可以很方便地解一些看起來(lái)很可以很方便地解一些看起來(lái)很復(fù)雜的復(fù)雜的電路。電

11、路。3 3、關(guān)于、關(guān)于KCLKCL的說(shuō)明：的說(shuō)明：（1 1）該定律可以推廣到閉合回路。該定律可以推廣到閉合回路。（2 2）寫(xiě)出寫(xiě)出KCLKCL方程時(shí)各支路電流參考方向方程時(shí)各支路電流參考方向應(yīng)先標(biāo)出或假設(shè)。應(yīng)先標(biāo)出或假設(shè)。（3 3）KCLKCL實(shí)際上是電流連續(xù)性及電荷守恒實(shí)際上是電流連續(xù)性及電荷守恒的體現(xiàn)。的體現(xiàn)。（4 4）對(duì)流經(jīng)節(jié)點(diǎn)的任意電流的線性約束，）對(duì)流經(jīng)節(jié)點(diǎn)的任意電流的線性約束，與元件性質(zhì)無(wú)關(guān)，由連接關(guān)系決定。與元件性質(zhì)無(wú)關(guān)，由連接關(guān)系決定。例如：求下面電路中例如：求下面電路中I=？+-9V2A7AI278253+-6V44A5A思考思考例如：求下面電路中例如：求下面電路中I=？+-

12、9V2A7AI278253+-6V44A5AI= -5-4= -9A 三三. .基爾霍夫電壓定律（基爾霍夫電壓定律（KVLKVL）-各各支路電壓必須遵守的規(guī)律。支路電壓必須遵守的規(guī)律。 0t)(Unk1n1 1、定律描述：、定律描述： 集總電路中任意時(shí)刻、任集總電路中任意時(shí)刻、任意回路所有支路上電壓代數(shù)和恒為零。意回路所有支路上電壓代數(shù)和恒為零。在列在列KVLKVL方程時(shí)通常需要先任意指方程時(shí)通常需要先任意指定一個(gè)回路的繞行方向。定一個(gè)回路的繞行方向。注意注意+u1-+u3-+u2-+u4-KVL實(shí)際上也表明了電壓與路徑無(wú)關(guān)實(shí)際上也表明了電壓與路徑無(wú)關(guān)這一特性。這一特性。按照其電壓的繞行方向按

13、照其電壓的繞行方向可得：可得：u2+u3-u4-u1=02 2、定律說(shuō)明：、定律說(shuō)明：1 1）KCLKCL和和KVLKVL與電路元件的性質(zhì)無(wú)關(guān)（線與電路元件的性質(zhì)無(wú)關(guān)（線性，非線性，時(shí)變，時(shí)不變）只與元件的性，非線性，時(shí)變，時(shí)不變）只與元件的相互聯(lián)結(jié)有關(guān)。相互聯(lián)結(jié)有關(guān)。2 2）KVLKVL是能量守恒在電路中的體現(xiàn)是能量守恒在電路中的體現(xiàn)1.1.實(shí)際電路可以用理想化模型元件表示成實(shí)際電路可以用理想化模型元件表示成電路模型。電路模型。2.2.電路分析中的基本變量電壓和電流需標(biāo)電路分析中的基本變量電壓和電流需標(biāo)明參考方向明參考方向, ,當(dāng)結(jié)果大于零時(shí)說(shuō)明實(shí)際方向當(dāng)結(jié)果大于零時(shí)說(shuō)明實(shí)際方向與參考方向一

14、致與參考方向一致, ,小于零時(shí)則方向相反小于零時(shí)則方向相反. .通常設(shè)為關(guān)聯(lián)參考正方向。通常設(shè)為關(guān)聯(lián)參考正方向。小結(jié)小結(jié)例例 已知：已知：u1=10V,u2= -2V,u3=3V,u7=2V求：求：u5=？u6=? uCd=?解：解：+-+-+-+-+-+-u5+-u6u7u3u4u1u2abcdeu5= -u1+u3= -10+3 = -7Vu6= u1+u2-u7 = 10-2-2= 6Vucd= -u3+u6= -3+6= 3V3V例例 求如圖電路中求如圖電路中U1=？解：解：（1） 設(shè)各元件設(shè)各元件電壓，電流方向如電壓，電流方向如圖所示。圖所示。（2）根據(jù)）根據(jù)KCL可得：可得：I=4

15、-1= 3A 4321UV4UV3UU根據(jù)根據(jù)KVL可得：可得：+1A+43+4A+U24VU3U42U1IVIU124344且：且： VU8242VIU93333將以上結(jié)果代入將以上結(jié)果代入U(xiǎn)1的計(jì)算公式，即：的計(jì)算公式，即：432143UVUVUU=8+3+9+4+12 = 36V1.4 1.4 電阻元件電阻元件一、二端電阻一、二端電阻 表示具有消耗電能這一物理特性的理想元件。表示具有消耗電能這一物理特性的理想元件。1 1、定義：、定義： 任何二端元件如果在任意時(shí)刻任何二端元件如果在任意時(shí)刻t t，其兩端電，其兩端電壓壓u u與流過(guò)的電流與流過(guò)的電流i i可以用可以用u-iu-i平面上的曲

16、線所確平面上的曲線所確定，則該二端元件就稱(chēng)為二端電阻（電阻元件）。定，則該二端元件就稱(chēng)為二端電阻（電阻元件）。注注: :如果該曲線是一條直線則稱(chēng)為線性電阻。如果該曲線是一條直線則稱(chēng)為線性電阻。(u,i(u,i為關(guān)聯(lián)方向）為關(guān)聯(lián)方向）u=Ru=Ri i R Ru ui i2 2、線性非時(shí)變電阻的伏安關(guān)系：、線性非時(shí)變電阻的伏安關(guān)系：tanRi iu u0 0歐姆定律的另一種形式：歐姆定律的另一種形式： i=ui=uG G電阻的功率：電阻的功率：p=up=ui= ii= i2 2 R RRu2= =或：或：22GuGip電導(dǎo)：電導(dǎo)：（S S）（西門(mén)子）（西門(mén)子）RG1當(dāng)當(dāng)開(kāi)路開(kāi)路時(shí)時(shí)電流始終電流始

17、終為零為零: :當(dāng)當(dāng)短路短路時(shí)時(shí)電壓始終電壓始終為零為零: :ui0ui0+-ui+-ui如果是非線性電阻則其伏安關(guān)系不是一條如果是非線性電阻則其伏安關(guān)系不是一條通過(guò)原點(diǎn)的直線。通過(guò)原點(diǎn)的直線。)()(uhiifu或者寫(xiě)成：其電壓與電流的關(guān)系可如果電阻值是隨時(shí)間變化的則稱(chēng)為時(shí)變電阻如果電阻值是隨時(shí)間變化的則稱(chēng)為時(shí)變電阻其伏安關(guān)系為：其伏安關(guān)系為：)()()(titRtu)()()(tutGti或或ui0iu0t t1 1t t2 2注意：注意：如果一個(gè)線性電阻伏安特性位于第二，四象如果一個(gè)線性電阻伏安特性位于第二，四象限則稱(chēng)其為負(fù)電阻（限則稱(chēng)其為負(fù)電阻（R R0 0）( (關(guān)聯(lián)參考方關(guān)聯(lián)參考方

18、向），這實(shí)際上是一個(gè)能夠發(fā)出電能的元件。向），這實(shí)際上是一個(gè)能夠發(fā)出電能的元件。u ui i0 0ttduGdiRtw)()()(22電阻從電阻從 -到到t時(shí)刻所吸收的能量為：時(shí)刻所吸收的能量為：由于由于R始終始終0所以其吸收的能量也所以其吸收的能量也0，這表明，這表明電阻不但是無(wú)源元件而且是耗能元件。電阻不但是無(wú)源元件而且是耗能元件。如果如果R 0 稱(chēng)為負(fù)電阻，負(fù)電阻僅僅是某些能稱(chēng)為負(fù)電阻，負(fù)電阻僅僅是某些能夠提供能量的電子裝置的理想化模型。夠提供能量的電子裝置的理想化模型。注意：注意：二 、 二端口電阻 二端口電阻是一種多端電阻元件，其端二端口電阻是一種多端電阻元件，其端口電壓和電流關(guān)系可

19、以用代數(shù)方程來(lái)描述?？陔妷汉碗娏麝P(guān)系可以用代數(shù)方程來(lái)描述。 二端口電阻僅僅是二端口電路中許多二端口電阻僅僅是二端口電路中許多參數(shù)中的一種。其模型如下：參數(shù)中的一種。其模型如下：+-+-u u1 1u u2 2i i1 1i i2 2R R當(dāng)以當(dāng)以i i1 1和和i i2 2為自變量時(shí)該二端口電路為自變量時(shí)該二端口電路VARVAR為：為：+-+-u u1 1u u2 2i i1 1i i2 2R Ru u1 1=R=R1111i i1 1+R+R1212i i2 2u u2 2=R=R2121i i1 1+R+R2222i i2 2該方程可以寫(xiě)成矩陣形式：該方程可以寫(xiě)成矩陣形式：u u1 1u

20、u2 2R R2121R R1111R R1212R R2222i i1 1i i2 2= =二端口電阻參數(shù)二端口電阻參數(shù)R R矩陣為：矩陣為：R R2121R R1111R R1212R R2222R R= =當(dāng)以當(dāng)以u(píng) u1 1和和u u2 2為自變量時(shí)該二端口電路為自變量時(shí)該二端口電路VARVAR為：為：+-+-u u1 1u u2 2i i1 1i i2 2R Ri i1 1=G=G1111u u1 1+G+G1212u u2 2i i2 2=G=G2121u u1 1+G+G2222u u2 2該方程可以寫(xiě)成矩陣形式：該方程可以寫(xiě)成矩陣形式：i i1 1i i2 2G G2121G

21、G1111G G1212G G2222u u1 1u u2 2= =二端口電導(dǎo)參數(shù)二端口電導(dǎo)參數(shù)G G矩陣為：矩陣為：G G2121G G1111G G1212G G2222G G= =+-+-u u1 1u u2 2i i1 1i i2 2R R3 3R R1 1R R2 2例：例：求該二端口電阻電路的求該二端口電阻電路的R R參數(shù)矩陣和參數(shù)矩陣和G G參數(shù)矩陣。參數(shù)矩陣。解解：寫(xiě)出端口：寫(xiě)出端口VARVAR關(guān)系的方程。關(guān)系的方程。u u1 1= =（R R1 1+R+R3 3）i i1 1 +R+R3 3i i2 2u u2 2=R=R3 3i i1 1 + + （ R R2 2 + R+

22、 R3 3）i i2 2電阻參數(shù)電阻參數(shù)R R矩陣為：矩陣為：R R3 3R R1 1+R+R3 3R R2 2+R+R3 3R R= =R R3 3+-+-u u1 1u u2 2i i1 1i i2 2R R3 3R R1 1R R2 2求求G G參數(shù)矩陣時(shí)：參數(shù)矩陣時(shí)：解解：寫(xiě)出端口：寫(xiě)出端口VAR VAR 關(guān)系的方程。關(guān)系的方程。313221323132213211RRRRRRRuRRRRRRRRui313221312313221312RRRRRRRRuRRRRRRRui電導(dǎo)參數(shù)電導(dǎo)參數(shù)G G矩陣為：矩陣為：313221331322132RRRRRRRRRRRRRRR313221313

23、132213RRRRRRRRRRRRRRRG=3 3、二端口元件的功率、二端口元件的功率P(t)=uP(t)=u1 1(t)i(t)i1 1(t)+ (t)+ u u2 2(t)i(t)i2 2(t)(t)在在u u1 1(t)(t)、i i1 1(t)(t)、 u u2 2(t)(t)、i i2 2(t)(t)均為關(guān)聯(lián)參均為關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)：考方向時(shí)：+-+-u u1 1u u2 2i i1 1i i2 2R R1.5 電電 源源電電 源源獨(dú)立電源獨(dú)立電源受控電源受控電源電源是各種電能量產(chǎn)生器的理想模型電源是各種電能量產(chǎn)生器的理想模型理想電源理想電源實(shí)際電源實(shí)際電源理想電源理想電源電壓源電壓源

24、電流源電流源一、電壓源一、電壓源: （1）輸出恒定電壓）輸出恒定電壓 的裝置。的裝置。（2）輸出電流由外電路決定）輸出電流由外電路決定（3）既能提供能量也能作為負(fù)載吸）既能提供能量也能作為負(fù)載吸 收能量（被充電）。收能量（被充電）。1、定義： 不論外部電路如何變化不論外部電路如何變化, ,其兩端電壓總其兩端電壓總能保持定值或一定的時(shí)間函數(shù)的電源定義能保持定值或一定的時(shí)間函數(shù)的電源定義為理想電壓源為理想電壓源, ,簡(jiǎn)稱(chēng)電壓源。簡(jiǎn)稱(chēng)電壓源。2 2、特點(diǎn)、特點(diǎn)3 3、模型與伏安特性、模型與伏安特性+usUsiouiu+外外電電路路理想獨(dú)立電壓源在實(shí)際工作中是不存在的；但可理想獨(dú)立電壓源在實(shí)際工作中是

25、不存在的；但可以用來(lái)對(duì)新電池和實(shí)際電壓源進(jìn)行等效。以用來(lái)對(duì)新電池和實(shí)際電壓源進(jìn)行等效。 電壓源的電壓和通過(guò)的電流有可能為電壓源的電壓和通過(guò)的電流有可能為非非關(guān)聯(lián)方向關(guān)聯(lián)方向。其吸收的功率為：。其吸收的功率為：P(t)=-us(t)i(t)這實(shí)際上是發(fā)出功率。這實(shí)際上是發(fā)出功率。注意：注意：例：已知：例：已知：U1=6V， U2=12V求：求：R=6時(shí)時(shí)U1 和和 U U2 2的功率。的功率。+-+-U1U2RAB解：解：設(shè)該電路電流的方向。設(shè)該電路電流的方向。IRUURUIAB21A16126P1=U1 （-I）=6 -（-1）=6W（吸收（吸收6W功率）功率）P2=U2 I=12 （-1）=

26、 -12W（提供（提供12W功率）功率） 二、電流源二、電流源（1）輸出恒定電流）輸出恒定電流 裝置。裝置。（2）輸出電壓由外電路決定。）輸出電壓由外電路決定。（3）既能提供能量也能作為負(fù)載吸收能量）既能提供能量也能作為負(fù)載吸收能量（被充電）。（被充電）。1、定義： 不論外部電路如何不論外部電路如何, ,其輸出電流總能保持其輸出電流總能保持定值或一定的時(shí)間函數(shù)的電源，定義為理定值或一定的時(shí)間函數(shù)的電源，定義為理想電流源，簡(jiǎn)稱(chēng)電流源。想電流源，簡(jiǎn)稱(chēng)電流源。2 2、特點(diǎn)、特點(diǎn)0ui3 3、模型及伏安關(guān)系、模型及伏安關(guān)系is+u外外電電路路is電流源僅僅是一個(gè)假設(shè)的裝置，實(shí)際是電流源僅僅是一個(gè)假設(shè)的

27、裝置，實(shí)際是不存在的。只不過(guò)在某些特殊的小范圍不存在的。只不過(guò)在某些特殊的小范圍內(nèi)可把晶體管放大器等電子電路和光電內(nèi)可把晶體管放大器等電子電路和光電池當(dāng)作電流源使用。池當(dāng)作電流源使用。電流源電流和電壓的參考方向?yàn)榉顷P(guān)聯(lián)時(shí)電流源電流和電壓的參考方向?yàn)榉顷P(guān)聯(lián)時(shí)其發(fā)出的功率為：其發(fā)出的功率為：P(t)= u(t) is(t)這也是外電路吸收的功率。這也是外電路吸收的功率。說(shuō)明：說(shuō)明：例：求例：求R=1、2、3、4、 時(shí)時(shí)U=？2AU+R解：解： U=2 R= 2 1=2V 2 2=4V 2 3=6V 2 4=8V三、實(shí)際電源1、實(shí)際電壓源模型：實(shí)際的電源都是有損耗的，因此可以用一個(gè)電阻表示電源內(nèi)部的

28、損耗。+usiu+外外電電路路su=uu=us s-iR-iRS S 注意：注意：u us s和和i i方向方向 u us sRS+ +u u- -i i端口的端口的VARVAR曲線為：曲線為：0 0i iu uu uS S 輸出電壓為輸出電壓為 在理想情況下在理想情況下R RS S等于零輸出電壓就是等于零輸出電壓就是u us s隨著電流增大輸出電壓降低。電壓源不允許短路2 2、實(shí)際電流源的模型、實(shí)際電流源的模型SSRuiii iS SR RS Si i+ +u u- -端口的端口的VARVAR曲線為：曲線為：0 0u ui ii iS S 輸出電流為輸出電流為 在理想情況下在理想情況下R R

29、S S為為輸出電流就是輸出電流就是i is s注意：電流源不允許開(kāi)路四、電路中的參考點(diǎn)四、電路中的參考點(diǎn) 電路中取某一點(diǎn)為參考考點(diǎn)后其它各點(diǎn)到該參考點(diǎn)電路中取某一點(diǎn)為參考考點(diǎn)后其它各點(diǎn)到該參考點(diǎn)的電壓稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)電壓或電位的電壓稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)電壓或電位。 參考點(diǎn)參考點(diǎn)(接地點(diǎn)接地點(diǎn))電位為零，可以是電路中任何一點(diǎn)。電位為零，可以是電路中任何一點(diǎn)。abaUV Vb=0VVc=Ucb=2VbaabVVU兩點(diǎn)間的電壓等于兩點(diǎn)間的電壓等于這兩點(diǎn)電位之差。這兩點(diǎn)電位之差。bc1R2RaVa=0VVc= Uca= -1V+-3Vabc1R2R+-3V 電路中的參考考點(diǎn)可以任意選擇，參考點(diǎn)不同電路中的參考考點(diǎn)可以任意

30、選擇，參考點(diǎn)不同各節(jié)點(diǎn)電位也不同，但是任意兩點(diǎn)的電壓與參考各節(jié)點(diǎn)電位也不同，但是任意兩點(diǎn)的電壓與參考點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)。點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)。電路中選擇了參考考點(diǎn)后可以簡(jiǎn)化電路圖。電路中選擇了參考考點(diǎn)后可以簡(jiǎn)化電路圖。R1R2R3+-+100V50VR1R2R3+100V-50V四、受控電源四、受控電源受控源是有源器件外部特性理想化的模型。受控源是有源器件外部特性理想化的模型。其模型：其模型：is+ +-us受控電受控電壓源壓源受控電受控電流源流源1 1、定義、定義電壓源電壓或電流源電流不是給定的時(shí)間函電壓源電壓或電流源電流不是給定的時(shí)間函數(shù)，而是受電路中某支路電壓或電流的控制。數(shù)，而是受電路中某支路電壓或

31、電流的控制。2 2、受控源的分類(lèi)、受控源的分類(lèi)1 1）VCVSVCVS（電壓控制電壓源）（電壓控制電壓源）2 2）VCCSVCCS（電壓控制電流源）（電壓控制電流源）g轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。12uu=i i1 1=0=0g12ui=i1=0i i1 1u u1 1+ + + +u21ui i2 2i1i2u1+1guu2開(kāi)路參數(shù)根據(jù)兩種控制量（根據(jù)兩種控制量（u,i)u,i)受控源有四種類(lèi)型：受控源有四種類(lèi)型：轉(zhuǎn)移電壓比轉(zhuǎn)移電壓比3 3）CCVSCCVS（電流控制電壓源）（電流控制電壓源）4 4）CCCSCCCS（電流控制電流源）（電流控制電流源）i1u1+-i2-+u21ri+-r轉(zhuǎn)移電阻r =12iu

32、u1=0i1i2+-u1u2-+1i轉(zhuǎn)移電流比=12iiu1=0短路參數(shù)短路參數(shù)2.2.受控源反映了電路某處電壓或電流控制另受控源反映了電路某處電壓或電流控制另一處電壓或電流的關(guān)系。一處電壓或電流的關(guān)系。 1. 1.受控源不能像獨(dú)立源那樣作為電源的激勵(lì)受控源不能像獨(dú)立源那樣作為電源的激勵(lì)源單獨(dú)存在。源單獨(dú)存在。3.3.從結(jié)構(gòu)上講獨(dú)立電源是二端元件而受控源從結(jié)構(gòu)上講獨(dú)立電源是二端元件而受控源是四端元件。是四端元件。4.4.從輸出上講獨(dú)立電源提供的電壓、電流由從輸出上講獨(dú)立電源提供的電壓、電流由電源本身決定，而受控源提供的電壓、電流電源本身決定，而受控源提供的電壓、電流則由控制量決定，當(dāng)控制量為零

33、時(shí)其輸出亦則由控制量決定，當(dāng)控制量為零時(shí)其輸出亦為零。為零。注意：注意：1.6 1.6 不含獨(dú)立源電路的等效不含獨(dú)立源電路的等效時(shí)不變線性電路時(shí)不變線性電路時(shí)不變線性電阻時(shí)不變線性電阻時(shí)不變線性獨(dú)立電源時(shí)不變線性獨(dú)立電源時(shí)不變線性受控源時(shí)不變線性受控源當(dāng)構(gòu)成電路的無(wú)源元件均為線性電阻時(shí)該電路當(dāng)構(gòu)成電路的無(wú)源元件均為線性電阻時(shí)該電路稱(chēng)為線性電阻性電路。稱(chēng)為線性電阻性電路。一、二端網(wǎng)絡(luò)（一端口網(wǎng)絡(luò)）一、二端網(wǎng)絡(luò)（一端口網(wǎng)絡(luò)）、定義：我們可以把一組元件看作、定義：我們可以把一組元件看作一個(gè)整體，當(dāng)這個(gè)整體只有兩個(gè)端鈕一個(gè)整體，當(dāng)這個(gè)整體只有兩個(gè)端鈕與外電路相接，且進(jìn)出這兩個(gè)端鈕的與外電路相接，且進(jìn)出

34、這兩個(gè)端鈕的電流是同一個(gè)電流。電流是同一個(gè)電流。 2、分類(lèi)： 根據(jù)電源有無(wú)：有源二端網(wǎng)絡(luò) 無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)、二端網(wǎng)絡(luò)的等效變換、二端網(wǎng)絡(luò)的等效變換等效電條件：等效電條件：如果一個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)如果一個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)N N的伏安的伏安特性與另特性與另一個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)一個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)N的的伏安特性伏安特性完全相同，則網(wǎng)絡(luò)完全相同，則網(wǎng)絡(luò)N1N1和和N2N2等效等效通常電路的等效都是對(duì)外電路而言。通常電路的等效都是對(duì)外電路而言。ab144ab3 us u1u2unR1R2Rni二、電阻的串聯(lián)和并聯(lián)二、電阻的串聯(lián)和并聯(lián) usiReq).(.321321nnsRRRRiuuuuueqsRiunkkeqRRRRR13211、電阻

35、的串聯(lián)電阻的串聯(lián)：分壓公式：分壓公式：iRukkuRReqk(k=1,2,3,.,n)uRRnkkk 12、電阻的并聯(lián)電路、電阻的并聯(lián)電路inuisi1i2GnG2G1uGuGGGGuGuGuGuGiiiiieqnnn).(.321321321nkkneqGGGGGuiG1321.uisGeqsnkkkseqkkkiGGiGGuGi1一個(gè)并聯(lián)電阻顯然等效電阻小于任何并聯(lián)后的等效電阻為：n1kkn1kkeqeqR11G1G1R并聯(lián)電路可以組成并聯(lián)電路可以組成分流電路其分流公式為：分流電路其分流公式為：i in nuisi1i2G Gn nG G2 2G G1 1例例:iRRRiGGieq2121

36、1ii1i2R1R2iRRRiGGieq211223 3、電阻的混聯(lián)：、電阻的混聯(lián)：當(dāng)多個(gè)電阻既有串聯(lián)又有并聯(lián)時(shí)可用等效的概念進(jìn)當(dāng)多個(gè)電阻既有串聯(lián)又有并聯(lián)時(shí)可用等效的概念進(jìn)行化簡(jiǎn)。行化簡(jiǎn)。U US S+ +-R R1 1R R2 2R R3 3R R4 4R R5 5R R1 1+-R R2 2R R3 3R R4545U US S+ +R R2 2U US SR R1 1R R345345+ +R R1 1R R23452345 等效的概念：如果兩電路具有相同的對(duì)外引線等效的概念：如果兩電路具有相同的對(duì)外引線端子，且當(dāng)兩電路相對(duì)應(yīng)的外端子間的伏安關(guān)端子，且當(dāng)兩電路相對(duì)應(yīng)的外端子間的伏安關(guān)系完

37、全對(duì)應(yīng)相等時(shí)，稱(chēng)該兩電路在外端子間等系完全對(duì)應(yīng)相等時(shí)，稱(chēng)該兩電路在外端子間等效。（即：等效一律指對(duì)外電路而言。）效。（即：等效一律指對(duì)外電路而言。）6 6 1 1 3 3 例例1:1:3 3 AB6 3 2 9 1 例2:、電阻的、電阻的Y Y形電路和形電路和 電路的等效變換電路的等效變換在單口純電阻網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常遇到不能通過(guò)串、在單口純電阻網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常遇到不能通過(guò)串、并、混聯(lián)的方式簡(jiǎn)化計(jì)算的電路。并、混聯(lián)的方式簡(jiǎn)化計(jì)算的電路。例：例：R R3 3R R1 1R R2 21 13 32 2TT形電路形電路 YY形電路形電路 形電路形電路 形電路形電路 12 23 3R R1212R R2323R R

38、3131可以利用可以利用Y Y 電路的等效變換簡(jiǎn)化分析。電路的等效變換簡(jiǎn)化分析。1.1.等效原則：等效原則：由于由于 電路是三端網(wǎng)絡(luò)因此互相等效時(shí)遵電路是三端網(wǎng)絡(luò)因此互相等效時(shí)遵循其端口電壓和端口電流關(guān)系一致即對(duì)應(yīng)端的循其端口電壓和端口電流關(guān)系一致即對(duì)應(yīng)端的VCRVCR相同。相同。Y Y2.證明如下：證明如下：32122233211113R)ii (RiuR)ii (Riui1在在Y電路兩個(gè)端口分別加上電流源：電路兩個(gè)端口分別加上電流源： 則有關(guān)系：則有關(guān)系：i2整理：整理：23213232313113i )RR(iRuiRi )RR(uR3R1R21322312312311223131231

39、231232323123123123131231223123113iRRR)RR(RiRRRRRuiRRRRRiRRR)RR(Rui2312R12R23R31+-+-i1R31i2R23形電路在兩個(gè)端口也分別加上電流源形電路在兩個(gè)端口也分別加上電流源,231R12R23R13i1其關(guān)系式為：其關(guān)系式為：則其等效電路為：則其等效電路為：為了兩組方程為了兩組方程VCR關(guān)系完全相同應(yīng)使關(guān)系完全相同應(yīng)使i1和和i2前面前面的系數(shù)相等。則可得到如下關(guān)系：的系數(shù)相等。則可得到如下關(guān)系：312312312333123122312231231212311RRRRRRRRRRRRRRRRRR三電阻和端鈕兩邊電阻

40、積RRTR3R1R2132123R12R23R31213322131113322123313322112RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR對(duì)應(yīng)端電阻電阻兩兩積之和TRR Y型電路變換成型電路變換成 電路時(shí)：電路時(shí)：123R12R23R31R3R1R2132213322131113322123313322112RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR對(duì)應(yīng)端電阻電阻兩兩積之和TRR Y型電路變換成型電路變換成 電路時(shí)：電路時(shí)：123R12R23R31R3R1R2132Y利用利用 互換，可以大大簡(jiǎn)化對(duì)一些復(fù)雜電互換，可以大大簡(jiǎn)化對(duì)一些復(fù)雜電路的計(jì)算。路的計(jì)算。例：求該電路例：求

41、該電路i=? 10V4 30 20 50 5 10 i=?（2）將原電路變?yōu)椋⒃娐纷優(yōu)閅電路。電路。解解（1）利用利用 互換，任意選擇互換，任意選擇 電路。電路。Y10V 4 R1R2R310 5 其中：A5 . 01010515)1010)(515(6410i153050205030R103050205020R63050203020R32110V 4 R1R2R310 5 iAB6 3 2 9 1 求該電路求該電路RAB=？解：電路變形。解：電路變形。AB6 3 2 9 1 因?yàn)樵撾姌螂娐菲胶?。因?yàn)樵撾姌螂娐菲胶狻? BA6 3 2 RAB=（2+5）/（6+9） =3.75 20V5 6 3 12 4 i求該電路i=?20V5 2 3 i1341241223636Ai2235201i12A20V5 6 3 12 4 ii2i3Ai2116422Ai346362