電子工程師培訓(xùn)經(jīng)典教材一

1、電電 路路 引 言l課程的性質(zhì)和地位課程的性質(zhì)和地位 電路電路課程為電氣與電子信息類專業(yè)的技術(shù)課程為電氣與電子信息類專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課基礎(chǔ)課,是所有是所有“強(qiáng)電專業(yè)強(qiáng)電專業(yè)”和和“弱電專業(yè)弱電專業(yè)”的的必必修課修課,它既是電氣與電子信息類專業(yè)課程體系中數(shù)它既是電氣與電子信息類專業(yè)課程體系中數(shù)學(xué)、物理學(xué)等科學(xué)基礎(chǔ)課的后續(xù)課程，又是電氣與學(xué)、物理學(xué)等科學(xué)基礎(chǔ)課的后續(xù)課程，又是電氣與電子信息類所有專業(yè)的后續(xù)技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)電子信息類所有專業(yè)的后續(xù)技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課的基礎(chǔ)。在整個(gè)電氣信息類專業(yè)的人才培養(yǎng)方案課的基礎(chǔ)。在整個(gè)電氣信息類專業(yè)的人才培養(yǎng)方案和課程體系中起著承前啟后的重要作用。和課程體系

2、中起著承前啟后的重要作用。 引 言（1） 電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)；電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)；（2） 自動(dòng)化；自動(dòng)化；（3） 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)；計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)；（4） 電子科學(xué)與技術(shù)；電子科學(xué)與技術(shù)；（5） 通信工程；通信工程；（6） 電子信息工程；電子信息工程；（7） 生物醫(yī)學(xué)工程；生物醫(yī)學(xué)工程；（8） 電氣工程與自動(dòng)化；電氣工程與自動(dòng)化；（9） 信息工程；信息工程； 以上信息引自西安交通大以上信息引自西安交通大學(xué)學(xué)電路電路多媒體課堂多媒體課堂l電路電路是以下專業(yè)的必修課是以下專業(yè)的必修課 引 言l課程的特點(diǎn)和任務(wù)課程的特點(diǎn)和任務(wù) 電路電路課程理論嚴(yán)密，邏輯性強(qiáng)，對培養(yǎng)學(xué)課程理論嚴(yán)密，邏輯性強(qiáng)

3、，對培養(yǎng)學(xué)生的辨證思維能力，樹立理論聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)觀點(diǎn)生的辨證思維能力，樹立理論聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)觀點(diǎn)和提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，都有重要和提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，都有重要的作用。的作用。 通過通過電路電路課程的學(xué)習(xí)，同學(xué)們掌握電路的課程的學(xué)習(xí)，同學(xué)們掌握電路的基本理論、分析計(jì)算電路的基本方法和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的基本理論、分析計(jì)算電路的基本方法和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的初步技能，并為后續(xù)課程準(zhǔn)備必要的電路知識。初步技能，并為后續(xù)課程準(zhǔn)備必要的電路知識。 電壓、電流的參考方向電壓、電流的參考方向 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 l本章本章重點(diǎn)重點(diǎn)： 第第1 1章章 電路元件和電路定律電路元件和電路定律電路元件

4、特性電路元件特性 l本章本章難點(diǎn)難點(diǎn)： u實(shí)際方向和參考方向的聯(lián)系和差別實(shí)際方向和參考方向的聯(lián)系和差別 u基爾霍夫定律基爾霍夫定律 u電路元件特性電路元件特性 1.1 電路和電路模型（電路和電路模型（model)一一、電路電路：電工設(shè)備構(gòu)成的整體，它為電流的流通提：電工設(shè)備構(gòu)成的整體，它為電流的流通提供路徑。供路徑。電路主要由電源電路主要由電源、負(fù)載負(fù)載、連接導(dǎo)線及開關(guān)等構(gòu)成連接導(dǎo)線及開關(guān)等構(gòu)成。電源電源(source)：提供能量或信號的發(fā)生器提供能量或信號的發(fā)生器。負(fù)載負(fù)載(load)：將電能轉(zhuǎn)化為其它形式能量的用電將電能轉(zhuǎn)化為其它形式能量的用電設(shè)備設(shè)備，或?qū)π盘栠M(jìn)行處理的設(shè)備或?qū)π盘栠M(jìn)行處

5、理的設(shè)備。導(dǎo)線導(dǎo)線(line)、開關(guān)開關(guān)（switch)：將電源與負(fù)載接成將電源與負(fù)載接成通路裝置通路裝置。*1.實(shí)際電路元件實(shí)際電路元件電阻器電阻器電容器電容器線圈線圈電池電池運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器晶體管晶體管二二、電路模型電路模型 (circuit model) 低頻信號發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)低頻信號發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.由實(shí)際電路元件相互連接而成的由實(shí)際電路元件相互連接而成的實(shí)際電路實(shí)際電路(1)變頻器主電路變頻器主電路2.由實(shí)際電路元件相互連接而成的由實(shí)際電路元件相互連接而成的實(shí)際電路實(shí)際電路(2)3. 理想電路元件理想電路元件：根據(jù)實(shí)際電路元件所具備的電磁性質(zhì)來設(shè)根據(jù)實(shí)際電路元件所具備的電磁性

6、質(zhì)來設(shè)想的具有某種單一電磁性質(zhì)的元件想的具有某種單一電磁性質(zhì)的元件，其其u，i關(guān)系可用簡單關(guān)系可用簡單的數(shù)學(xué)式子嚴(yán)格表示的數(shù)學(xué)式子嚴(yán)格表示。幾種基本的電路元件幾種基本的電路元件：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：表示各種電感線圈產(chǎn)生磁場表示各種電感線圈產(chǎn)生磁場，儲存磁場能的元件儲存磁場能的元件。電容元件電容元件：表示各種電容器產(chǎn)生電場表示各種電容器產(chǎn)生電場，儲存電場能的元件儲存電場能的元件。電源元件電源元件：表示各種將其它形式的表示各種將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件能量轉(zhuǎn)變成電能的元件。4.由理想元件及其組合代表實(shí)際電路元件，與實(shí)際電路具由理想元件及其

7、組合代表實(shí)際電路元件，與實(shí)際電路具有基本相同的電磁性質(zhì)（數(shù)學(xué)），我們稱其為有基本相同的電磁性質(zhì)（數(shù)學(xué)），我們稱其為電路模型電路模型。RS+USRL有時(shí)候一個(gè)實(shí)際電路元件需要用多個(gè)理想元件的組合才能有時(shí)候一個(gè)實(shí)際電路元件需要用多個(gè)理想元件的組合才能體現(xiàn)它的實(shí)際性質(zhì)。如上圖中的干電池。體現(xiàn)它的實(shí)際性質(zhì)。如上圖中的干電池。實(shí)際電路實(shí)際電路電路模型電路模型一個(gè)實(shí)際電路元件在不同的工作條件下，具有不同的電路一個(gè)實(shí)際電路元件在不同的工作條件下，具有不同的電路模型。如模型。如電感線圈電感線圈。本課程研究對象是電路模型而不是實(shí)際電路本課程研究對象是電路模型而不是實(shí)際電路。(a)線圈的圖形符號線圈的圖形符號 (

8、b)線圈通過低頻交流的模型線圈通過低頻交流的模型(c)線圈通過高頻交流的模型線圈通過高頻交流的模型線圈的幾種電路模型線圈的幾種電路模型三三、集總參數(shù)元件與集總參數(shù)電路集總參數(shù)元件與集總參數(shù)電路 集總參數(shù)元件（假定）集總參數(shù)元件（假定）：在任何時(shí)刻在任何時(shí)刻，流入二端元件的流入二端元件的一個(gè)端子的電流一定等于從另一個(gè)端子流出的電流一個(gè)端子的電流一定等于從另一個(gè)端子流出的電流，兩個(gè)端兩個(gè)端鈕之間的鈕之間的電壓電壓為單值量為單值量。集總參數(shù)電路集總參數(shù)電路：由集總參數(shù)元件構(gòu)成的電路由集總參數(shù)元件構(gòu)成的電路。一個(gè)實(shí)際電路要能用集總參數(shù)電路近似一個(gè)實(shí)際電路要能用集總參數(shù)電路近似，要滿足如下條要滿足如下條

9、件件：即即實(shí)際電路的尺寸必須遠(yuǎn)小于電路工作頻率下的電磁波實(shí)際電路的尺寸必須遠(yuǎn)小于電路工作頻率下的電磁波的波長的波長。和集總參數(shù)電路相對的是分布參數(shù)電路（教材和集總參數(shù)電路相對的是分布參數(shù)電路（教材18章）章）本課程主要討論集總參數(shù)電路。本課程主要討論集總參數(shù)電路。已知電磁波的傳播速度與光速相同，即已知電磁波的傳播速度與光速相同，即v=3105 km/s ( (千米千米/ /秒秒) )(1) (1) 若電路的工作頻率為若電路的工作頻率為f =50 Hz，則，則 周期周期T = 1/f = 1/50 = 0.02 s 波長波長 = 3105 0.02=6000 km一般電路尺寸遠(yuǎn)小于一般電路尺寸遠(yuǎn)

10、小于 。(2) (2) 若電路的工作頻率為若電路的工作頻率為f=50 MHz，則，則 周期周期T = 1/f = 0.02 106 s = 0.02 ns 波長波長 = 3105 0.02 106 = 6 m此時(shí)一般電路尺寸均與此時(shí)一般電路尺寸均與 可比，所以電路在高可比，所以電路在高頻情況下不能視為集總參數(shù)電路。頻情況下不能視為集總參數(shù)電路。一、電路中的主要物理量一、電路中的主要物理量 主要有電壓、電流、電荷、磁鏈。在線性電路分析中常主要有電壓、電流、電荷、磁鏈。在線性電路分析中常用電流、電壓、電位等。另外，電功率和電能量也是重要的用電流、電壓、電位等。另外，電功率和電能量也是重要的物理量。

11、物理量。1.1.電流電流( (current) )：帶電質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)形成電流。：帶電質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)形成電流。電流的大小用電流的大小用電流強(qiáng)度電流強(qiáng)度表示：單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電量。表示：單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電量。單位：單位：A (安安) (Ampere，安培，安培)1.2電流和電壓的參考方向電流和電壓的參考方向當(dāng)數(shù)值過大或過小時(shí)，常用十進(jìn)制的倍數(shù)表示。當(dāng)數(shù)值過大或過小時(shí)，常用十進(jìn)制的倍數(shù)表示。SI制中，一些常用的十進(jìn)制倍數(shù)的表示法：制中，一些常用的十進(jìn)制倍數(shù)的表示法：符號符號 T G M k c m n p中文中文 太太 吉吉 兆兆 千千 厘厘 毫毫 微微 納納 皮皮數(shù)量數(shù)量 1012 10

12、9 106 103 102 103 106 109 1012 2.2.電壓電壓( (voltage) )：電場中某兩點(diǎn)：電場中某兩點(diǎn)A、B間的電壓間的電壓( (降降) )UAB 等于將點(diǎn)電荷等于將點(diǎn)電荷q從從A點(diǎn)移至點(diǎn)移至B點(diǎn)電場力所做的功點(diǎn)電場力所做的功WAB與與該點(diǎn)電荷該點(diǎn)電荷q的比值，即的比值，即單位：單位：V (V (伏伏) () (Volt，伏特，伏特) )當(dāng)把點(diǎn)電荷當(dāng)把點(diǎn)電荷q由由B移至移至A時(shí)，需外力克服電場力做同樣的功時(shí)，需外力克服電場力做同樣的功WAB=WBA，此時(shí)可等效視為電場力做了負(fù)功，此時(shí)可等效視為電場力做了負(fù)功WAB，則，則B到到A的電壓為的電壓為3.3.電位電位：電

13、路中為分析的方便，常在電路中選某一點(diǎn)為參：電路中為分析的方便，常在電路中選某一點(diǎn)為參考點(diǎn)，把任一點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓稱為該點(diǎn)的電位?？键c(diǎn)，把任一點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓稱為該點(diǎn)的電位。參考點(diǎn)的電位一般選為參考點(diǎn)的電位一般選為零零，所以，參考點(diǎn)也稱為零電位，所以，參考點(diǎn)也稱為零電位點(diǎn)。點(diǎn)。電位用電位用 表示，單位與電壓相同，也是表示，單位與電壓相同，也是V( (伏伏) )。a ab bc cd d設(shè)設(shè)c c點(diǎn)為電位參考點(diǎn)，則點(diǎn)為電位參考點(diǎn)，則 c c=0=0 a= =Uac， b= =Ubc， d= =Udc兩點(diǎn)間電壓與電位的關(guān)系：兩點(diǎn)間電壓與電位的關(guān)系：abcd仍設(shè)仍設(shè)c點(diǎn)為電位參考點(diǎn)，點(diǎn)為電位參考點(diǎn)，

14、c c=0=0Uac = a ， Udc = dUad= Uac Udc= a d前例前例結(jié)論結(jié)論：電路中任意兩點(diǎn)間的電壓等于該兩點(diǎn)間的：電路中任意兩點(diǎn)間的電壓等于該兩點(diǎn)間的電位之差。電位之差。例例2 . abc1.5 V1.5 V已知已知 Uab=1.5 V，Ubc=1.5 V。求。求 a； b； c；Uac(1) 以以a a點(diǎn)為參考點(diǎn)點(diǎn)為參考點(diǎn)， a=0Uab= a b b = a Uab= 1.5 VUbc= b c c = b Ubc= 1.51.5= 3 VUac= a c = 0 (3)=3 V(2) 以以b b點(diǎn)為參考點(diǎn)點(diǎn)為參考點(diǎn)， b=0Uab= a b a = b +Uab=

15、 1.5 VUbc= b c c = b Ubc= 1.5 VUac= a c = 1.5 (1.5) = 3 V結(jié)論結(jié)論：電路中電位參考點(diǎn)可任意選擇；當(dāng)選擇不同的電電路中電位參考點(diǎn)可任意選擇；當(dāng)選擇不同的電位參考時(shí)，電路中各點(diǎn)電位均不同，但任意兩點(diǎn)間位參考時(shí)，電路中各點(diǎn)電位均不同，但任意兩點(diǎn)間電壓保持不變。電壓保持不變。4.4.電動(dòng)勢電動(dòng)勢( (eletromotive force) )：局外力克服電場力把單位正電荷：局外力克服電場力把單位正電荷從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極所作的功稱為電源的電動(dòng)勢。從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極所作的功稱為電源的電動(dòng)勢。e e 的單位與電壓相同，也是的單位與電壓相同，

16、也是 V V ( (伏伏) ) 根據(jù)能量守恒：根據(jù)能量守恒：UAB = eBA。電壓表示電位降，。電壓表示電位降，電動(dòng)勢表示電位升，即從電動(dòng)勢表示電位升，即從A到到B的電壓，數(shù)值上的電壓，數(shù)值上等于從等于從B 到到A 的電動(dòng)勢。的電動(dòng)勢。電場力把單位正電荷從電場力把單位正電荷從A A移到移到B B所做的功所做的功( (UAB ) )，與外力克服，與外力克服電場力把相同的單位正電荷從電場力把相同的單位正電荷從B B經(jīng)電源內(nèi)部移向經(jīng)電源內(nèi)部移向A A所做的功所做的功( (eBA ) )是相同的，所以是相同的，所以UAB= = eBA。 BA二、電流、電壓的參考方向二、電流、電壓的參考方向( (re

17、ference direction) )1.1.電流的參考方向電流的參考方向元件元件( (導(dǎo)線導(dǎo)線) )中電流流動(dòng)的實(shí)際方向有兩種可能中電流流動(dòng)的實(shí)際方向有兩種可能: : 參考方向參考方向：任意選定一個(gè)方向即為電流的參考方向。：任意選定一個(gè)方向即為電流的參考方向。大小大小 方向方向 電流電流i為代數(shù)量，具有為代數(shù)量，具有 實(shí)際方向?qū)嶋H方向i實(shí)際方向?qū)嶋H方向i i參考方向參考方向BA電流參考方向有兩種表示電流參考方向有兩種表示：用箭頭表示：箭頭的指向?yàn)橛眉^表示：箭頭的指向?yàn)殡娏鞯膮⒖挤较?。電流的參考方向。用雙下標(biāo)表示：如用雙下標(biāo)表示：如iAB, ,電流的參考方向由電流的參考方向由A點(diǎn)指向點(diǎn)指向

18、B點(diǎn)。點(diǎn)。i 0 0A AB B參考方向參考方向i實(shí)際方向?qū)嶋H方向iA AB B參考方向參考方向i實(shí)際方向?qū)嶋H方向i為什么要引入?yún)⒖挤较驗(yàn)槭裁匆雲(yún)⒖挤较?？(b)(b)實(shí)際電路中有些電流是交變的，無法標(biāo)出實(shí)際實(shí)際電路中有些電流是交變的，無法標(biāo)出實(shí)際方向。標(biāo)出參考方向，再加上與之配合的表達(dá)方向。標(biāo)出參考方向，再加上與之配合的表達(dá)式，才能表示出電流的大小和實(shí)際方向。式，才能表示出電流的大小和實(shí)際方向。(a) (a) 有些復(fù)雜電路的某些支路事先無法確定實(shí)際有些復(fù)雜電路的某些支路事先無法確定實(shí)際方向。為分析方便，只能先任意標(biāo)一方向（方向。為分析方便，只能先任意標(biāo)一方向（參考方向），根據(jù)計(jì)算結(jié)果，才

19、能確定電流參考方向），根據(jù)計(jì)算結(jié)果，才能確定電流的實(shí)際方向。的實(shí)際方向。2.2.電壓電壓( (降降) )的參考方向的參考方向U 0 0 00 0表示元件表示元件吸收吸收的功率；的功率；當(dāng)當(dāng)u, ,i 的的參考方向相反參考方向相反時(shí)，時(shí)，p0 0表示元件表示元件發(fā)出發(fā)出的功率。的功率。 u 和和i 都是時(shí)間的函數(shù)，并且是代數(shù)量，因此，電能都是時(shí)間的函數(shù)，并且是代數(shù)量，因此，電能W也是時(shí)間的函數(shù)，且是代數(shù)量。功率是能量對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，也是時(shí)間的函數(shù)，且是代數(shù)量。功率是能量對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，能量是功率對時(shí)間的積分。能量是功率對時(shí)間的積分。由式（由式（1-11-1）可知，元件吸收的電功率為：）可知，元件吸收

20、的電功率為：當(dāng)當(dāng)p0 0時(shí)，元件確實(shí)吸收功率；當(dāng)時(shí)，元件確實(shí)吸收功率；當(dāng)p0 吸收正功率吸收正功率 ( (吸收吸收) )P0 發(fā)出正功率發(fā)出正功率 ( (發(fā)出發(fā)出) )P0，d u/d t0，則，則i0，q ， p0, 電容吸收功率。電容吸收功率。 (2)當(dāng)電容放電，當(dāng)電容放電，u0，d u/d t0，則，則i0，q ，p0，d i/d t0，則，則u0， ， p0, 電感吸收功率。電感吸收功率。 (2)當(dāng)電流減小，當(dāng)電流減小，i0，d i/d t0，則，則u0， ，p0, 電感發(fā)出功率。電感發(fā)出功率。 l 功率功率表明表明 電感能在一段時(shí)間內(nèi)吸收外部供給的能量轉(zhuǎn)化為磁場能電感能在一段時(shí)間內(nèi)吸

21、收外部供給的能量轉(zhuǎn)化為磁場能量儲存起來，在另一段時(shí)間內(nèi)又把能量釋放回電路，因此電量儲存起來，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、是儲能元件，它本身不消耗能量。感元件是無源元件、是儲能元件，它本身不消耗能量。u、 i 取關(guān)取關(guān)聯(lián)參考方向聯(lián)參考方向（1）電感的儲能只與當(dāng)時(shí)的電流值有關(guān)，電感）電感的儲能只與當(dāng)時(shí)的電流值有關(guān)，電感 電流不能躍變，反映了儲能不能躍變；電流不能躍變，反映了儲能不能躍變； （2）電感儲存的能量一定大于或等于零。）電感儲存的能量一定大于或等于零。從從t0到到 t 電感儲能的變化量：電感儲能的變化量：)()()()(02202221212121tLtLtL

22、itLiWL 02121212121220222 )()()()()(ddd)(tLtLiLitLiLiiLiWittL 若若l 電感的儲能電感的儲能表表明明電容元件與電感元件的比較：電容元件與電感元件的比較：電容電容 C電感電感 L 變量變量電流電流 i 磁鏈磁鏈 關(guān)系式關(guān)系式電壓電壓 u 電荷電荷 q (1) 元件方程的形式是相似的；元件方程的形式是相似的；(2) 若把若把 u-i，q- ，C-L， i-u互換互換,可由電容元件可由電容元件的方程得到電感元件的方程；的方程得到電感元件的方程；(3) C 和和 L稱為對偶元件稱為對偶元件, 、q等稱為對偶元素。等稱為對偶元素。* 顯然，顯然，

23、R、G也是一對對偶元素也是一對對偶元素:I=U/R U=I/GU=RI I=GU222121 LLiWtiLuLiL dd結(jié)結(jié)論論222121ddqCCuWtuCiCuqC 1.7 電源元件電源元件 (independent source) 其兩端電壓總能保持定值或一定的時(shí)間函數(shù)，其其兩端電壓總能保持定值或一定的時(shí)間函數(shù)，其 值與流過它的電流值與流過它的電流 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。l 電路符號電路符號1. 理想電壓源理想電壓源l 定義定義iSu+_ 常用的干電池和可充電電池常用的干電池和可充電電池 實(shí)驗(yàn)室使用的直流穩(wěn)壓電源實(shí)驗(yàn)室使用的直流穩(wěn)壓電源用示波器觀測直流穩(wěn)

24、壓電源的電壓隨時(shí)間變化的波形。示波器穩(wěn)壓電源(1) 電源兩端電壓由電源本身決定，電源兩端電壓由電源本身決定， 與外電路無關(guān)；與流經(jīng)它的電流方與外電路無關(guān)；與流經(jīng)它的電流方 向、大小無關(guān)。向、大小無關(guān)。(2) 通過電壓源的電流由電源及外通過電壓源的電流由電源及外 電路共同決定。電路共同決定。l 理想電壓源的電壓、電流關(guān)系理想電壓源的電壓、電流關(guān)系ui)(tuS伏安關(guān)系伏安關(guān)系例例Ri-+Su外外電電路路 RuiS )( Ri0)( 0 Ri電壓源不能短路！電壓源不能短路！l電壓源的功率電壓源的功率電場力做功電場力做功 ， 電源吸收功率。電源吸收功率。（1） 電壓、電流的參考方向非關(guān)聯(lián)；電壓、電流

25、的參考方向非關(guān)聯(lián)；物理意義：物理意義：+_iu+_Su+_iu+_SuiuPS 電流（正電荷電流（正電荷 ）由低電位向）由低電位向 高電位移動(dòng)，外力克服電場高電位移動(dòng)，外力克服電場力作功電源發(fā)出功率。力作功電源發(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（2） 電壓、電流的參考方向關(guān)聯(lián)；電壓、電流的參考方向關(guān)聯(lián)；物理意義：物理意義： iuPS 吸收功率，充當(dāng)負(fù)載吸收功率，充當(dāng)負(fù)載 iuPS 或：或：發(fā)出負(fù)功發(fā)出負(fù)功 例例 5R+_i+_Ru+_10V5V計(jì)算圖示電路各元件的功率。計(jì)算圖示電路各元件的功率。解解VuR5510 )(ARuiR155 WRiPR5152 WiuPS

26、V1011010 WiuPSV5155 發(fā)出發(fā)出吸收吸收吸收吸收滿足：滿足：P（發(fā)）（發(fā)）P（吸）（吸） 實(shí)際電壓源也不允許短路。因其內(nèi)阻小，若實(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。短路，電流很大，可能燒毀電源。us uiOl 實(shí)際電壓源實(shí)際電壓源 i+_u+_SuSR考慮內(nèi)阻考慮內(nèi)阻伏安特性伏安特性iRuuSS 一個(gè)好的電壓源要求一個(gè)好的電壓源要求0SR 其輸出電流總能保持定值或一定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。無關(guān)的元件叫理想電流源。l 電路符號電路符號2. 理想電流源理想

27、電流源l 定義定義uSi+_ (1) 電流源的輸出電流由電源本身決定，與外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)電路無關(guān)；與它兩端電壓方向、大小無關(guān)(2) 電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定l 理想電流源的電壓、電流關(guān)系理想電流源的電壓、電流關(guān)系ui)(tiS伏安伏安關(guān)系關(guān)系例例外外電電路路 )( 00 Ru)( Ru電流源不能開路！電流源不能開路！Ru-+Si實(shí)際電流源的產(chǎn)生實(shí)際電流源的產(chǎn)生可由穩(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

28、電池被激發(fā)產(chǎn)生一定值的關(guān)；光電池在一定光線照射下光電池被激發(fā)產(chǎn)生一定值的電流等。電流等。SRiu l電流源的功率電流源的功率（1） 電壓、電流的參考方向非關(guān)聯(lián)；電壓、電流的參考方向非關(guān)聯(lián)；SuiP 發(fā)出功率，起電源作用發(fā)出功率，起電源作用（2） 電壓、電流的參考方向關(guān)聯(lián)；電壓、電流的參考方向關(guān)聯(lián)；吸收功率，充當(dāng)負(fù)載吸收功率，充當(dāng)負(fù)載 uiPS 或：或：發(fā)出負(fù)功發(fā)出負(fù)功 u+_SiSuiP SuiP u+_Si例例計(jì)算圖示電路各元件的功率。計(jì)算圖示電路各元件的功率。解解Ai2 Vu5 WuiPSA10522 WiuPSV10255 )(發(fā)出發(fā)出吸收吸收滿足：滿足：P（發(fā)）（發(fā)）P（吸）（吸） +

29、_u+_2A5Vi 實(shí)際電流源也不允許開路。因其內(nèi)阻大，若實(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。開路，電壓很高，可能燒毀電源。is uiOl 實(shí)際電流源實(shí)際電流源 考慮內(nèi)阻考慮內(nèi)阻伏安特性伏安特性SSRuii 一個(gè)好的電流源要求一個(gè)好的電流源要求 SRu+_SiSRi1.8 受控電源受控電源 (非獨(dú)立源非獨(dú)立源) (controlled source or dependent source) 電壓或電流的大小和方向不是給定的時(shí)間函數(shù)，而是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)地方的電壓受電路中某個(gè)地方的電壓( (或電流或電流) )控制的電源，

30、稱受控源控制的電源，稱受控源l 電路符號電路符號+ 受控電壓源受控電壓源1. 定義定義受控電流源受控電流源 (1) (1) 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 u 或電流或電流i i ，受控源可分，受控源可分 四種類型：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?？刂屏渴请娏鲿r(shí)，用受控電流源表示。2. 分類分類四端元件四端元件 i1 +_u2 i2 _u1 i1 + 12ii 輸出：受控部分輸出：受控

31、部分輸入：控制部分輸入：控制部分g: 轉(zhuǎn)移電導(dǎo)轉(zhuǎn)移電導(dǎo) (2) (2) 電壓控制的電流源電壓控制的電流源 ( ( VCCS )u1 gu u1 1 +_u2 i2 _i1 + 12gui (3) (3) 電壓控制的電壓源電壓控制的電壓源 ( ( VCVS ) ) u1 +_u2 i2 _u1 i1 + +-12uu : 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) ru1 + _ u2 i2 _ u1 i1 + + - (4) (4) 電流控制的電壓源電流控制的電壓源 ( ( CCVS ) ) 12riu r : 轉(zhuǎn)移電阻轉(zhuǎn)移電阻 例例bicibcii bi bi ci電電路路模模型型3. 3. 受控源與獨(dú)立源的

32、比較受控源與獨(dú)立源的比較(1)(1) 獨(dú)立源電壓獨(dú)立源電壓( (或電流或電流) )由電源本身決定，與電路中其它電壓、由電源本身決定，與電路中其它電壓、電流無關(guān)，而受控源電壓電流無關(guān)，而受控源電壓( (或電流或電流) )由控制量決定。由控制量決定。(2)(2) 獨(dú)立源在電路中起獨(dú)立源在電路中起“激勵(lì)激勵(lì)”作用，在電路中產(chǎn)生電壓、電作用，在電路中產(chǎn)生電壓、電流，而受控源只是反映輸出端與輸入端的受控關(guān)系，在電路流，而受控源只是反映輸出端與輸入端的受控關(guān)系，在電路中不能作為中不能作為“激勵(lì)激勵(lì)”。例例求：電壓求：電壓u2。解解5i1 + _ u2_ u1=6Vi1 + + - 3 Ai2361 Viu

33、46106512 1.9 1.9 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 ( Kirchhoffs Laws )( Kirchhoffs Laws )基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流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所遵循的基本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?；鶢栆?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)?；舴蚨膳c元件特性構(gòu)成了電路分析的基礎(chǔ)。1. 1. 幾個(gè)名詞幾個(gè)名詞 定義：三條或三條以上支路的連接點(diǎn)稱為

34、節(jié)點(diǎn)。定義：三條或三條以上支路的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。( ( n n ) )b=3an=2b+_R1 uS1 +_uS2 R2 R3 （1）支路）支路 (branch)定義定義1：電路中每一個(gè)兩端元：電路中每一個(gè)兩端元件就叫一條支路件就叫一條支路(b)i3 i2 i1 (2) (2) 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn) (node)(node)b=5定義定義2：電路中通過同一電：電路中通過同一電流的分支。流的分支。(b)1. 1. 幾個(gè)名詞幾個(gè)名詞 ab+_R1 uS1 +_uS2 R2 R3 i3 i2 i1 兩節(jié)點(diǎn)間的一條通路。由支兩節(jié)點(diǎn)間的一條通路。由支路構(gòu)成。路構(gòu)成。(3) (3) 路徑路徑(path)(path)由

35、支路組成的閉合路徑。由支路組成的閉合路徑。( ( l ) )(4) (4) 回路回路(loop)(loop)123l=3對對平面電路平面電路，其內(nèi)部不含任何支路的回路稱網(wǎng)孔。，其內(nèi)部不含任何支路的回路稱網(wǎng)孔。(5) (5) 網(wǎng)孔網(wǎng)孔(mesh)(mesh)網(wǎng)孔是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔網(wǎng)孔是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔2. 2. 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律 ( (KCL) )令流出為令流出為“+”+”，流入為，流入為“-”-”有：有：例例 在集總參數(shù)電路中，任意時(shí)刻，對任意結(jié)點(diǎn)流出或流入該在集總參數(shù)電路中，任意時(shí)刻，對任意結(jié)點(diǎn)流出或流入該結(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和等于零。結(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和等于零。 mk

36、ti10)(出入ii流進(jìn)的電流等于流出的電流流進(jìn)的電流等于流出的電流 1i5i4i3i2i054321 iiiii54321iiiii （形式（形式1）（形式（形式2）所有電流的代數(shù)和等于零所有電流的代數(shù)和等于零 （形式（形式1）（形式（形式2）流入的電流流入的電流流出的電流流出的電流流入的電流流入的電流流出的電流流出的電流1 3 25i6i4i3i1i2i0643iii例例 0542 iii0651iii三式相加得：三式相加得：0321iiiKCL推廣：通過一個(gè)閉合面的支路電推廣：通過一個(gè)閉合面的支路電流的代數(shù)和總是等于零，或者說流出流的代數(shù)和總是等于零，或者說流出閉合面的電流等于流入同一閉

37、合面的閉合面的電流等于流入同一閉合面的電流。（廣義結(jié)點(diǎn)電流。（廣義結(jié)點(diǎn)KCL）明確明確（1） KCL是電荷守恒和電流連續(xù)性原理在電路中任是電荷守恒和電流連續(xù)性原理在電路中任 意結(jié)點(diǎn)處的反映；意結(jié)點(diǎn)處的反映；（2） KCL是對支路電流加的約束，與支路上接的是是對支路電流加的約束，與支路上接的是 什么元件無關(guān)，與電路是線性還是非線性無關(guān)；什么元件無關(guān)，與電路是線性還是非線性無關(guān)；（3）KCL方程是按電流參考方向列寫，與電流實(shí)際方程是按電流參考方向列寫，與電流實(shí)際 方向無關(guān)。方向無關(guān)。（廣義結(jié)點(diǎn)）（廣義結(jié)點(diǎn)）i1=i2 ? 3.AB+_1111113+_2i2 i1 UA =UB ? I = 01.

38、？AB+_1111113+_22.i1 思考思考Ai523 )(A3A2 ? i 3 3 5 1 4例例12. 2. 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律 ( (KCL) )U1US1+U2+U3+U4+US4= 03. 3. 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律 ( (KVL) ) 在集總參數(shù)電路中，任一時(shí)刻，沿任一閉合路徑繞在集總參數(shù)電路中，任一時(shí)刻，沿任一閉合路徑繞 行各支路行各支路電壓的代數(shù)和等于零。這就是基爾霍夫電壓的代數(shù)和等于零。這就是基爾霍夫 電壓定律（電壓定律（KVL）。）。I1 + US1 R1 I4 - + US4 R4 I3 R3 R2 I2 _ U3 U1 U2 U4 回路回路

39、方向方向應(yīng)用應(yīng)用KVL首先要規(guī)定回路方向，如圖所示：首先要規(guī)定回路方向，如圖所示： mktu10)(和回路方向相反和回路方向相反和回路方向相同和回路方向相同U1+US1 U2 U3 U4 US4= 0和回路方向相反和回路方向相反和回路方向相同和回路方向相同U1US1+U2+U3+U4+US4= 03. 3. 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律 ( (KVL) ) I1 + US1 R1 I4 - + US4 R4 I3 R3 R2 I2 _ U3 U1 U2 U4 回路回路方向方向和回路方向相反和回路方向相反和回路方向相同和回路方向相同電阻上的電壓用歐姆定律表示電阻上的電壓用歐姆定律表示U2 =

40、 R2 I2U3 = R3 I3U4 = R4 I4U1 = R1 I1代代入入下下式式得得: R1 I1US1+ R2 I2 R3 I3 +R4 I4+US4= 0整理整理: R1 I1+ R2 I2 R3 I3 +R4 I4=US1US4回路中所有電阻上的電壓降回路中所有電阻上的電壓降電源電動(dòng)勢電源電動(dòng)勢nkkSmkkkUIR11（KVL推論推論1）3. 3. 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律 ( (KVL) ) I1 + US1 R1 I4 - + US4 R4 I3 R3 R2 I2 _ U3 U1 U2 U4 回路回路方向方向U2 = R2 I2U3 = R3 I3U4 = R4 I4U1 = R1 I1代代入入下下式式得得: R1 I1US1+ R2 I2 R3 I3 +R4 I4+US4= 0nkkSmkkkUIR11回路中所有電阻上的電壓降回路中所有電阻上的電壓降電源電動(dòng)勢