電路分析第一章第四節(jié)

1、電電 路路 分分 析析 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 電路分析基礎(chǔ)第一章第四節(jié)Powerpoint 制作與主講：鄒國良電話：56333594(O)，56770948(H)或mail： http:/ 目錄第一章 集總電路電壓電流約束關(guān)系1 電路及電路模型 7 分壓電路和分流電路 集總假設(shè)2 電路變量 電流、 8 受控源 電壓及功率3 基爾霍夫定律 9 兩類約束 電路KCL、 KVL方程的獨(dú)立性4 電阻元件 10 支路電流法和支路電壓法5 電壓源 11 線性電路和疊加定理6 電流源電路分析基礎(chǔ)第一部分：1-4 1/21上次內(nèi)容回顧：由電荷守恒和能量守恒兩個最基本的物理規(guī)律，在電路理論中推導(dǎo)

2、出兩個最基本的規(guī)律：基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律。1-4 電 阻 元 件KCL：流進(jìn)（流出）一個節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和為零。KVL：對于任一集總電路的任一回路，在任意時刻， 沿著該回路的所有支路的電壓代數(shù)和為零。電路分析基礎(chǔ)第一部分：1-4 2/21伏安關(guān)系：一個元件上所確定的電壓電流關(guān)系，英 文為volt ampere relation，簡寫為VAR。電阻元件：對電流呈現(xiàn)阻力的集總元件模型；歐姆定律：電阻兩端的電壓與所流過的電流的伏安 關(guān)系成線性關(guān)系。 或：伏安關(guān)系滿足歐姆定律的元件。本課重點(diǎn)：通過電阻、歐姆定律、電壓源、電流源及電阻電路的定義，為KCL和KVL應(yīng)用以及電阻電路分析奠定基礎(chǔ)。

3、電路分析基礎(chǔ)第一部分：1-4 3/21歐姆定律數(shù)學(xué)表達(dá)：（Ohms law）線性電阻元件：由歐姆定律定義、使電流和電壓成線 性關(guān)系的電阻元件。 R：電阻，單位歐姆（Ohm，簡寫 歐、） i：流過電阻的電流，單位安（A） u：電阻兩端的電壓，單位伏特 （Volt，簡寫V） u(t) = Ri(t) （1-18）u =Riiabi+_電路分析基礎(chǔ)第一部分：1-4 4/211ROui圖1-20線性電阻元件的伏安特性Ri+ u 圖1-19 線性電阻的符號1. 只有當(dāng)參考方向符合圖1-19時，才能使用歐姆 定律公式（1-18）；電路分析基礎(chǔ)第一部分：1-4 5/21歐姆公式使用：2. 當(dāng)電壓電流參考方向

4、不符合圖1-19時， u(t) = R*i(t) （1-19）電阻的電導(dǎo)：電阻數(shù)值的倒數(shù)，單位西門子（S）。 G = 1/R （1-20）電路分析基礎(chǔ)第一部分：1-4 6/21無記憶性：（memoryless）線性電阻的電流（電壓） 無法“記憶”電壓（電流）在“歷史”上的作用。同時性：線性電阻的電壓（電流），由同一時刻的 電流（電壓）決定。雙向性：電阻元件的伏安特性與所加的電流、電壓 的方向、極性無關(guān)。廣義電阻定義：電流和電壓之間的代數(shù)關(guān)系可以ui 平面的一條曲線決定的二端元件。電路分析基礎(chǔ)第一部分：1-4 7/21線性：電阻的阻值不隨電壓電流的大小改變、伏安 特性是一條直線。非線性：電阻數(shù)值

5、隨電壓電流的大小改變、伏安特 性是一條曲線。非時變：電阻阻值不隨時間改變、伏安特性曲線不 隨時間變化。時變：電阻阻值隨時間及周圍環(huán)境改變、伏安曲線 斜率隨時間變化。電路分析基礎(chǔ)第一部分：1-4 8/21（1）真實(shí)的電阻器在相對穩(wěn)定的溫度范圍、有限 的電壓電流范圍內(nèi)是線性的、非時變的；電阻的這些性質(zhì)都是一些相對的概念：電阻的這些性質(zhì)都是一些相對的概念：（2）在較小的范圍內(nèi)非線性電阻的伏安曲線斜率 近似不變，可認(rèn)為是線性的；（3）緩慢時變的電阻器在相對小的時間段內(nèi)，可 認(rèn)為是非時變的。電路分析基礎(chǔ)第一部分：1-4 9/21Oui圖1-21 線性時變電阻元件的伏安特性t1t2電路分析基礎(chǔ)第一部分：1

6、-4 10/21圖1-22 非時變非線性電阻的伏安特性O(shè)ui所有的 t電路分析基礎(chǔ)第一部分：1-4 11/21Oui圖1-22 時變非線性電阻的伏安特性t1t2電路分析基礎(chǔ)第一部分：1-4 12/21圖1-24 開路特性O(shè)uiG = 0OuiR = 電路分析基礎(chǔ)第一部分：1-4 13/21圖1-25 短路特性O(shè)uiG = OuiR = 0電路分析基礎(chǔ)第一部分：1-4 14/21圖1-27 二極管伏安特性曲線Oi (mA)u (V)i (A)102030-2-4-6-10-200.51.0反向特性正向特性ui圖1-26 二極管電氣符號+電路分析基礎(chǔ)第一部分：1-4 15/21Oui圖1-28 線

7、性負(fù)電阻元件的伏安特性R 0斜率i+ u 電路分析基礎(chǔ)第一部分：1-4 16/21請注意：請注意：（1）線性電阻元件和具有相對對稱伏安曲線的非 線性電阻具有雙向性，反接結(jié)果一樣；（2）象二極管那樣具有不對稱伏安曲線的非線性 電阻必須注意正負(fù)極性，反接結(jié)果不同。電路分析基礎(chǔ)第一部分：1-4 17/21電阻功率：在電流電壓的參考方向下，電阻上的功 率可以表示為由式(1-3), (1-18), (1-20)：注意：在電流電壓關(guān)聯(lián)參考方向上，功率是真實(shí)的！有源性：R0，p0，p0，正電阻吸收能量； p(t) = u(t)i(t) = u2(t)/R = Gu2(t) （1-24） p(t) = u(t

8、)i(t) = Ri2(t) = i2(t)/G （1-23）電路分析基礎(chǔ)第一部分：1-4 18/21例1-7 有一個100、1W的碳膜電阻使用于直流電路，問在使 用時，電流電壓不能超過多大數(shù)值？解：有電流流過電阻時，必然因消耗電能而發(fā)熱。這種現(xiàn)象，在日常生活中得到廣泛應(yīng)用，如電燈、電烙鐵、電爐、電水壺、熱得快等都是利用了電阻發(fā)熱。 在電子電路中的電阻，以及發(fā)電機(jī)、變壓器等，其使用目的不是為了發(fā)熱，但由于電阻的存在，發(fā)熱消耗電能是不可避免的。 使用時如果電流過大，溫度過高，輕者影響設(shè)備和系統(tǒng)不能正常工作，重者燒壞電路或設(shè)備。電路分析基礎(chǔ)第一部分：1-4 19/21 為了保證系統(tǒng)正常工作，制造商

9、(在產(chǎn)品說明書和機(jī)殼銘牌上)都注明其電流、電壓或功率的限額，稱為額定值。 電子電路中常用的繞線電阻與碳膜電阻、金屬膜電阻等，不僅要標(biāo)明電阻值，還要標(biāo)明額定功率，如500、5W， 10k、1W ，等等。 市售的碳膜、金屬膜電阻的額定功率通常為1/8、1/4、1/2、1W及2W等。更大的額定功率的電阻通常采用繞線電阻。 本題解答如下：|U| = R|I| = 100100 10 -3 = 10 V 因此，該電阻使用時，電流不得超過100mA，電壓不得超過10V。|I| = P / R = 1/100 = 1/10A = 100 mA電路分析基礎(chǔ)第一部分：1-4 20/21例1-8 已知某電阻兩端電壓為 u = 4cost V，電流i = 2cost A， 關(guān)聯(lián)參考方向。試?yán)L該元件的伏安特性曲線，并求R。解：本題中，已經(jīng)給定u(t)及i(t)，設(shè)法消去 t，即可繪出ui 平面上的曲線。 消去 t 是很容易的，只要用u(t)除以i(t)，即可約去cost。即=2=ui4cost2costi =12u由于u(t) = 4cost，其最大值為4V、最