電路基礎(chǔ) 課件 教學(xué)PPT第1章 電路的基本概念與定律

1、電電 路路許昌學(xué)院許昌學(xué)院電氣電氣(機(jī)電機(jī)電)工程學(xué)院工程學(xué)院主主 講：講： 方方 波波教材：電路基礎(chǔ)教材：電路基礎(chǔ)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社配套教學(xué)課件主主 編編 張立臣張立臣 陳守雄陳守雄副主編副主編 方方 波波電路基礎(chǔ)課程介紹電路基礎(chǔ)課程介紹 電路基礎(chǔ)是研究電路中發(fā)生的電磁現(xiàn)象，利用電路基本理電路基礎(chǔ)是研究電路中發(fā)生的電磁現(xiàn)象，利用電路基本理論和基本定律進(jìn)行分析計(jì)算，是理工類本?？粕囊婚T重要的論和基本定律進(jìn)行分析計(jì)算，是理工類本?？粕囊婚T重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。專業(yè)基礎(chǔ)課程。 電路研究?jī)?nèi)容及應(yīng)用方向（可按兩類劃分）：電路研究?jī)?nèi)容及應(yīng)用方向（可按兩類劃分）： 強(qiáng)電：強(qiáng)電：電能電能的產(chǎn)生輸

2、送分配、電網(wǎng)、電功率計(jì)算、效率、電氣安的產(chǎn)生輸送分配、電網(wǎng)、電功率計(jì)算、效率、電氣安全等；全等；弱電：弱電：電信號(hào)的電信號(hào)的傳輸、處理、調(diào)制解調(diào)、濾波、畸變分析、模傳輸、處理、調(diào)制解調(diào)、濾波、畸變分析、模擬和數(shù)字信號(hào)、電路特性等；擬和數(shù)字信號(hào)、電路特性等；應(yīng)用研究領(lǐng)域：應(yīng)用研究領(lǐng)域：電氣工程、自動(dòng)化工程、電力電子、電子信息電氣工程、自動(dòng)化工程、電力電子、電子信息工程、通信工程、電子儀器及測(cè)量、計(jì)算機(jī)、光電工程等。工程、通信工程、電子儀器及測(cè)量、計(jì)算機(jī)、光電工程等。電路基礎(chǔ)課程特點(diǎn)：課程特點(diǎn)： 本課程為理工類本?？粕谋菊n程為理工類本?？粕幕A(chǔ)課基礎(chǔ)課，課程知識(shí)是對(duì)實(shí)際問(wèn)題，課程知識(shí)是對(duì)實(shí)際問(wèn)

3、題的的理想化理想化研究。課程不涉及具體電器元件的結(jié)構(gòu)和特性分析，主研究。課程不涉及具體電器元件的結(jié)構(gòu)和特性分析，主要講述電路理論的一般分析計(jì)算方法，具有較強(qiáng)的邏輯性和理論要講述電路理論的一般分析計(jì)算方法，具有較強(qiáng)的邏輯性和理論性。性。 本課程本課程研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容是模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、信號(hào)處理、是模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、信號(hào)處理、高頻電子線路、自動(dòng)控制理論、微機(jī)控制、計(jì)算機(jī)、電氣驅(qū)動(dòng)、高頻電子線路、自動(dòng)控制理論、微機(jī)控制、計(jì)算機(jī)、電氣驅(qū)動(dòng)、電力電子、電力系統(tǒng)等后續(xù)課程的基礎(chǔ)。電力電子、電力系統(tǒng)等后續(xù)課程的基礎(chǔ)。 本課程學(xué)習(xí)所需的本課程學(xué)習(xí)所需的準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)包括物理學(xué)、微積分、微

4、分方程、包括物理學(xué)、微積分、微分方程、復(fù)變函數(shù)、線性代數(shù)、矩陣等。復(fù)變函數(shù)、線性代數(shù)、矩陣等。電路基礎(chǔ)主要內(nèi)容主要內(nèi)容: : 1.1 電路的基本概念電路的基本概念 1.2 理想電路與元件及其伏安特性理想電路與元件及其伏安特性 1.3 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 1.4 電路中的兩個(gè)約束的意義與應(yīng)用電路中的兩個(gè)約束的意義與應(yīng)用電路基礎(chǔ) 第第1 1章章 電路的基本概念與定律電路的基本概念與定律電路基礎(chǔ)1、 電壓、電流的參考方向電壓、電流的參考方向3、 基爾霍夫定律基爾霍夫定律l 重點(diǎn)：重點(diǎn)：2、電路元件的伏安特性、電路元件的伏安特性4、電路中兩個(gè)約束的意義與應(yīng)用、電路中兩個(gè)約束的意義與應(yīng)用 1.1

5、1.1 電路的基本概念電路的基本概念電路基礎(chǔ)電路電路就是完成相應(yīng)電路變量特定因果關(guān)系的整體 。強(qiáng)電角度：強(qiáng)電角度： 能量能量的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換；的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換；弱電角度：弱電角度： 信息信息的傳遞、控制與處理。的傳遞、控制與處理。共性：共性：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。1 1、實(shí)際電路：、實(shí)際電路：由電工設(shè)備和電氣器件按預(yù)期目的連接構(gòu)成的電流的通路。功能功能: :1.1.1 電路和電路模型電路和電路模型電路基礎(chǔ) 反映實(shí)際電路部件的主要電磁反映實(shí)際電路部件的主要電磁 性質(zhì)的理想電路元件及其組合。性質(zhì)的理想電路元件及其組合。10BASE-T wall plate導(dǎo)線導(dǎo)線

6、電池電池開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)燈泡燈泡l理想電路元件理想電路元件有某種確定的電磁性能的理想有某種確定的電磁性能的理想元件。元件。l電路模型電路模型電路圖電路圖電路元件用符號(hào)表示理想元件理想元件可以用一定的圖形和文字符號(hào)表示。電路基礎(chǔ) 理想元件：理想元件：在一定條件下對(duì)實(shí)際元件加以理想化，僅僅表征實(shí)際元件的主要電磁性質(zhì)，可以用其電流和電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)表示其性能。 如：電燈、電爐、電阻器這些實(shí)際元件，消耗電能是它們的主要性質(zhì)，可以用電阻元件來(lái)表征。 理想元件類型理想元件類型：電阻元件、電感元件、電容元件、電壓源元件、電流源元件、受控源元件、耦合電感元件、理想變壓器元件。 理想導(dǎo)線：理想導(dǎo)線：既無(wú)電阻性，又無(wú)電

7、感性、電容性的導(dǎo)線。 電路模型：電路模型：由理想元件和理想導(dǎo)線組成的電路。由于電路模型中每個(gè)理想元件都可用數(shù)學(xué)式子來(lái)精確定義，因而可以方便地建立起描述電路模型的數(shù)學(xué)關(guān)系式，并用數(shù)學(xué)方法分析、計(jì)算電路，從而掌握電路的特性。電路基礎(chǔ)具有相同的主要電磁性能的不同實(shí)際電路部件，具有相同的主要電磁性能的不同實(shí)際電路部件， 在在一定條件下可用同一電路模型表示；一定條件下可用同一電路模型表示；同一實(shí)際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，其電路模同一實(shí)際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，其電路模型可以有不同的形式。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 在本課程中，我們所研究的電路都是從實(shí)際電路在本課

8、程中，我們所研究的電路都是從實(shí)際電路中抽象出來(lái)的，理想化了的電路模型。中抽象出來(lái)的，理想化了的電路模型。1.1.2 1.1.2 電路的基本物理量電路的基本物理量電路基礎(chǔ) 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關(guān)心的物理量是電流、電壓和功率。1. 電流及其參考方向電流及其參考方向 電荷有規(guī)則的定向移動(dòng)形成了電流，它有大小和方向；規(guī)定正電荷運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向。電流的大小稱電流強(qiáng)度，即單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量，電流強(qiáng)度表示式為： 當(dāng)電流的大小和方向不隨時(shí)間而變化時(shí)，就稱為恒定電流，簡(jiǎn)稱直流（簡(jiǎn)寫(xiě)為DC）。一般對(duì)不隨時(shí)間變化的物理量都用大寫(xiě)

9、字母表示。直流電流則：電路基礎(chǔ)tQI 例例1-1 一導(dǎo)體中通過(guò)5A恒定電流，試問(wèn)在1分鐘內(nèi)有多少個(gè)電子通過(guò)該導(dǎo)體中某一截面？CSAtIQ300)(60)(521181087. 13001024. 6則每分鐘通過(guò)該導(dǎo)體橫截面的電子個(gè)數(shù)為： 個(gè)電子/分鐘。解：首先計(jì)算每分鐘通過(guò)該導(dǎo)體截面的電荷量： 分析電路過(guò)程中，通常先指定某一假設(shè)電流為正的方向， 稱為電流的正方向也稱電流的參考方向電流的參考方向。 電流的參考方向的標(biāo)注有兩種形式，一種使用箭頭如圖(b) 、(c )所示，另一種用雙下標(biāo)表示，如, 表示其參考方向?yàn)橛蒩指向b，并有 ，如圖(d)所示。電路基礎(chǔ)RaabiR0i(c)(d)bibaabi

10、i電流的實(shí)際方向與參考方向的關(guān)系實(shí)際方向與參考方向的關(guān)系： 按參考方向列寫(xiě)電路方程分析的結(jié)果，如果電流為正值( )，則說(shuō)明電流的參考方向與實(shí)際方向一致；反之電流為負(fù)值( )，則說(shuō)明電流的參考方向與實(shí)際方向相反。 0i0i0i2 2、電壓及其參考方向、電壓及其參考方向 電荷在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)形成電流，就會(huì)發(fā)生能量的變化。我們把電場(chǎng)力將單位正電荷從某點(diǎn)移到另一點(diǎn)所作的功稱為該兩點(diǎn)之間的電壓，也稱兩點(diǎn)之間電位差，用u 或u(t)表示。 電路基礎(chǔ))()()(tdqtdwtu電位電位就是電路中某點(diǎn)到參考點(diǎn)之間的電壓，參考點(diǎn)就是零電位點(diǎn)，其單位也是伏特（V），參考點(diǎn)選取的不同，各點(diǎn)電位不同，而電路中

11、任意兩點(diǎn)的電壓與參考點(diǎn)選取無(wú)關(guān)。 電位是一個(gè)相對(duì)的量電位是一個(gè)相對(duì)的量，是相對(duì)于參考點(diǎn)而言；電壓是一個(gè)絕對(duì)的量電壓是一個(gè)絕對(duì)的量，反映電路中任意兩點(diǎn)之間的電壓與路徑路徑無(wú)關(guān)。 分析電路過(guò)程中，通常先指定某一假設(shè)電壓為正的方向，稱為電壓的正方向也即電壓的參考方向電壓的參考方向。 電壓的實(shí)際方向與參考方向的關(guān)系：實(shí)際方向與參考方向的關(guān)系： 按參考方向列寫(xiě)電路方程分析的結(jié)果，如果電壓為正值( ) ，則說(shuō)明電壓的實(shí)際方向與參考方向一致；反之電壓為負(fù)值( )，則說(shuō)明電壓的實(shí)際方向與參考方向相反。 電壓參考方向與實(shí)際方向是通過(guò)電壓值的正、負(fù)號(hào)達(dá)到一致的。顯然，在未指定參考方向的情況下，電壓值的正或負(fù)也是沒(méi)

12、有意義的。電路基礎(chǔ)0u0u0u 電路元件的電壓的參考方向和電流的參考方向一致，稱為關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向，今后我們將在關(guān)聯(lián)的參考方向的條件下建立元件的伏安特性元件的伏安特性(VCR)。 3、功率和能量功率和能量 電路中存在電場(chǎng)就有能量，電場(chǎng)力移動(dòng)電荷形成電流就會(huì)有能量的變化，因此電路中就存在功率和能量的問(wèn)題。 電功率，即某一個(gè)元件或一段電路在單位時(shí)間內(nèi)所吸收或釋放的電能量。功率一般用p表示，單位為瓦特（簡(jiǎn)寫(xiě)為W）。 電路基礎(chǔ)uidtdqdqdwdtdwp)()(單位：p（W）、 w（J）、t（s） 例例1-21-2 圖1-4所示電路，試分別說(shuō)明各電路是否為關(guān)聯(lián)參考方向，判別電壓的實(shí)際方向，并

13、計(jì)算各電路的功率，說(shuō)明是發(fā)出還是吸收功率。 解：通過(guò)電路圖可以看出： （a）圖中的電流和電壓為非關(guān)聯(lián)的參考方向；電壓的實(shí)際方向由b指向a。電壓和電流實(shí)際方向是一致電壓和電流實(shí)際方向是一致的，所以是吸收功率吸收功率， 。 （b）圖中的電流和電壓為關(guān)聯(lián)的參考方向；電壓的實(shí)際方向由a指向b。電壓和電流實(shí)際方向是一致的，所以是吸收功率， 。電路基礎(chǔ)+_VU5AI3abab_+AI2VU8(a)(b)圖1-4 例1-2圖WP1553WP1682作業(yè)：1-1 a) 、 c)1-3 b) 、 c)1.2 理想電路元件及伏安特性理想電路元件及伏安特性電路基礎(chǔ)1.2.1 無(wú)源元件1、 電阻元件及其伏電阻元件及其

14、伏-安特性安特性 l 電路符號(hào)電路符號(hào)R對(duì)電流呈現(xiàn)阻力的元件。其特性可用對(duì)電流呈現(xiàn)阻力的元件。其特性可用ui 平面上的平面上的一條曲線來(lái)描述：一條曲線來(lái)描述：0),(iufiu線性時(shí)不變電阻元件線性時(shí)不變電阻元件任何時(shí)刻端電壓與電流成正比的電任何時(shí)刻端電壓與電流成正比的電阻元件。阻元件。伏安伏安特性特性0電路基礎(chǔ)l ui 關(guān)系關(guān)系R 稱為電阻，單位：稱為電阻，單位： 滿足歐姆定律滿足歐姆定律GuRuiiuR l 單位單位G 稱為電導(dǎo)，單位稱為電導(dǎo)，單位：S Riu 伏安特伏安特性為一性為一條過(guò)原條過(guò)原點(diǎn)的直點(diǎn)的直線線+-uiR(a)(b)iu0UIu、i 取關(guān)聯(lián)參考方向線性時(shí)不變電阻元件線性時(shí)

15、不變電阻元件電路基礎(chǔ)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(hào)；聯(lián)，公式中應(yīng)冠以負(fù)號(hào)；說(shuō)明線性電阻是無(wú)記憶、雙向性的元說(shuō)明線性電阻是無(wú)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)）；）；注意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！則歐姆定律寫(xiě)為u R i i G u如參考方向選取相反如參考方向選取相反電路基礎(chǔ)可見(jiàn)，電阻元件在任何時(shí)刻總是消耗功率的。可見(jiàn)，電阻元件在任何時(shí)刻總是消耗功率的。p u i (R i) i i2 R - u2/ Rp u i i2R u2 / R電阻的功率電阻的功率

16、關(guān)聯(lián)參考方向情況下，p0 表示吸收功率。非關(guān)聯(lián)參考方向情況下，p0 表示發(fā)出功率。電路基礎(chǔ)2、電容元件及其伏安特性、電容元件及其伏安特性電路基礎(chǔ)電容元件：電容元件：在外電源作用下，正負(fù)電極上分別帶上等在外電源作用下，正負(fù)電極上分別帶上等量異號(hào)電荷，撤去電源，電極上的電荷仍可長(zhǎng)久地聚量異號(hào)電荷，撤去電源，電極上的電荷仍可長(zhǎng)久地聚集下去，是一種儲(chǔ)存電能的部件。集下去，是一種儲(chǔ)存電能的部件。電路符號(hào)電路符號(hào)電導(dǎo)體由絕緣材料分開(kāi)就可以產(chǎn)生電容_+ qqU電路基礎(chǔ)電容元件是儲(chǔ)存電能的兩端元件。任何時(shí)刻其儲(chǔ)存的電荷 q 與其兩端的電壓 u能用qu 平面上的一條曲線來(lái)描述。0),(quf庫(kù)伏特性庫(kù)伏特性 任

17、何時(shí)刻，電容元件極板上的電任何時(shí)刻，電容元件極板上的電荷荷q與電壓與電壓 u 成正比。成正比。qu 特性曲線是過(guò)原點(diǎn)的直線。特性曲線是過(guò)原點(diǎn)的直線。tan uqC Cuq 電容器的電容電容器的電容quo線性時(shí)不變電容元件線性時(shí)不變電容元件電路基礎(chǔ)tuCtCutqidddddd電容的電壓電容的電壓、電流關(guān)系電流關(guān)系電容元件電容元件VCR的微分形式的微分形式u、i 取關(guān)聯(lián)參考方向取關(guān)聯(lián)參考方向( )2()1( )( )( )( )( )2u ttCuwtpdCuduCut 從-到某一瞬時(shí) t 電容元件吸收的電能量，也就是該瞬時(shí) t 電容元件儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量為：線性時(shí)不變電容元件線性時(shí)不變電容元件 C

18、uq 電路基礎(chǔ)3 3、電感元件及其伏安特性、電感元件及其伏安特性電感元件：電感元件：把金屬導(dǎo)線繞在一骨架上構(gòu)成一實(shí)際電感線把金屬導(dǎo)線繞在一骨架上構(gòu)成一實(shí)際電感線圈，當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)，將產(chǎn)生磁通，是一種抵抗電流圈，當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)，將產(chǎn)生磁通，是一種抵抗電流變化、儲(chǔ)存磁能的部件。變化、儲(chǔ)存磁能的部件。 (t)N (t)電路符號(hào)電路符號(hào)+-ui電路基礎(chǔ)電感元件是儲(chǔ)存磁能的兩端元件。任何時(shí)刻，其特性可用i 平面上的一條曲線來(lái)描述。0),(ifio韋安特性韋安特性 任何時(shí)刻，通過(guò)電感元件的電流任何時(shí)刻，通過(guò)電感元件的電流 i 與其磁鏈與其磁鏈 成成正比。正比。 i 特性為過(guò)原點(diǎn)的直線。特性為過(guò)原點(diǎn)的直

19、線。 )()(tLit tan iLio線性時(shí)不變電感元件電路基礎(chǔ)ttiLttu d)(d dd)(線性電感的電壓、電流關(guān)系線性電感的電壓、電流關(guān)系根據(jù)電磁感應(yīng)定律與楞次定律根據(jù)電磁感應(yīng)定律與楞次定律u、i 取關(guān)聯(lián)參考方向取關(guān)聯(lián)參考方向 )()(tLit 線性時(shí)不變電感元件線性時(shí)不變電感元件電路基礎(chǔ)ttiLtu d)(d)(電感電壓u 的大小取決于i 的變化率, 與 i 的大小無(wú)關(guān)，電感是動(dòng)態(tài)元件；當(dāng)i為常數(shù)(直流)時(shí)，u =0。電感相當(dāng)于短路；實(shí)際電路中電感的電壓 u為有限值，則電感電流 i 不能躍變，必定是時(shí)間的連續(xù)函數(shù).由電感元件由電感元件VCR關(guān)系可知：關(guān)系可知：對(duì)于直流狀態(tài)電感相當(dāng)于

20、短路電路基礎(chǔ)從從t0到到 t 電感儲(chǔ)能的變化量：電感儲(chǔ)能的變化量：)(21)(21022tLitLiWL0)(212tLiWL電感的儲(chǔ)能222() 022ddd111d()( )()d22211( )( )022ttLttiWp ui iLiLiLitLiLittL 若1.2.2 1.2.2 獨(dú)立電源元件獨(dú)立電源元件電路基礎(chǔ)1.1.理想電壓源理想電壓源iSu+_定義：定義：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(guò)它的電流值與流過(guò)它的電流 i 無(wú)關(guān)的元件叫理想電壓源。無(wú)關(guān)的元件叫理想電壓源。電路符號(hào)電路符號(hào)uiSu直流電壓源的伏安關(guān)系直流電壓源

21、的伏安關(guān)系0外電路外電路電路基礎(chǔ)電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無(wú)關(guān)；電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無(wú)關(guān)；與流經(jīng)它的電流方向、大小無(wú)關(guān)。與流經(jīng)它的電流方向、大小無(wú)關(guān)。通過(guò)電壓源的電流由電源及外電路共同決定。通過(guò)電壓源的電流由電源及外電路共同決定。l理想電壓源的特點(diǎn)理想電壓源的特點(diǎn)例例Ri-+SuRuiS)( 0Ri)0( Ri工作狀態(tài)開(kāi)路狀態(tài)短路狀態(tài)理想電壓源不能短路！理想電壓源不能短路！電路基礎(chǔ)電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)；電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)；+_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(dòng)，外力克服電場(chǎng)力作位向高電位移動(dòng)，外力克服電場(chǎng)力作功，電

22、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、電流參考方向關(guān)聯(lián)；電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)；物理意義：物理意義： 電場(chǎng)力做功，電源吸收功率電場(chǎng)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)載電壓源的功率電壓源的功率作業(yè)：1-4 a) 、 b)1-7 a) 、 c)電路基礎(chǔ)電路符號(hào)電路符號(hào)2.2.理想電流源理想電流源uSi+_定義：定義：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u 無(wú)關(guān)的元件叫理想電流源。直流電流源的伏安關(guān)系直流電流源的伏安關(guān)系uiSi0外電路外電路電流源兩端的電壓由電源及

23、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。例例Ru-+SiSRiu )0( 0Ru)( Ru理想電流源的特點(diǎn)理想電流源的特點(diǎn)電流源的輸出電流由電源本身決定，與外電路無(wú)電流源的輸出電流由電源本身決定，與外電路無(wú)關(guān)；與它兩端電壓方向、大小無(wú)關(guān)。關(guān)；與它兩端電壓方向、大小無(wú)關(guān)。電路基礎(chǔ)理想電流源不能開(kāi)路！理想電流源不能開(kāi)路！工作狀態(tài)開(kāi)路狀態(tài)短路狀態(tài)電路基礎(chǔ)u+_SiSuiP 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)；發(fā)出功率，起電源作用發(fā)出功率，起電源作用SuiP 電壓、電流的參考方向關(guān)聯(lián)電壓、電流的參考方向關(guān)聯(lián)；u+_Si吸收功率，充當(dāng)負(fù)載吸收功率，充當(dāng)負(fù)載SuiP 電流

24、源的功率電流源的功率例例1-3 1-3 AD590是半導(dǎo)體集成兩端感溫電流源，當(dāng)某一固定溫度時(shí)，該器件工作在一定電壓下，將輸出恒定的電流。其溫度與電流的關(guān)系為： 。電路如圖1-11所示，若測(cè)溫范圍-55C -150C,問(wèn)輸出電壓U0的變化范圍是多少？電路基礎(chǔ)ATIT)15.273( ATIT)15.273( RIUT0mVAU15218k115273550.).(mVAU15423k1152731500.).(解：當(dāng)溫度在-55 C時(shí)，當(dāng)溫度在150 C時(shí)，則電壓變換范圍在218.15mV到423.15mV。1.2.3 1.2.3 受控源受控源電路基礎(chǔ)定義：定義：電壓或電流的大小和方向不是給定

25、的時(shí)間函數(shù)，而是受電路中某個(gè)地方的電壓(或電流)控制的電源，稱受控源，由于控制量的存在，受控源是四端元件四端元件。 電路符號(hào)電路符號(hào)+受控電壓源受控電流源 理想的受控源共有四種，即電壓控制電流源（簡(jiǎn)稱VCCS）、電壓控制電壓源（簡(jiǎn)稱VCVS）、電流控制電流源（簡(jiǎn)稱CCCS）、電流控制電壓源（簡(jiǎn)稱CCVS）。電路基礎(chǔ)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)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+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 gu1+

26、_u2i2_u1i1+電路基礎(chǔ)電壓控制的電壓源電壓控制的電壓源 ( ( VCVS ) )12 uu : 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) i1u1+_u2i2_u1+_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 ri1+_u2i2_u1i1+_電路基礎(chǔ)受控源與獨(dú)立源的區(qū)別受控源與獨(dú)立源的區(qū)別獨(dú)立源電壓(或電流)由電源本身決定，與電路中其它電壓、電流無(wú)關(guān)，而受控源電壓(或電流)由控制量決定。獨(dú)立源在電路中起“激勵(lì)”作用，在電路中產(chǎn)生電壓、電流，而受控源是反映電路中某處的電壓或電流對(duì)另一處的電壓或電流的控制關(guān)系，在電路中不能作為“激勵(lì)”。電路基礎(chǔ)例例求：

27、電壓求：電壓 u2解解Ai2361Viu4610 65125i1+_u2_i1+-3u1=6V電路基礎(chǔ)1.3 1.3 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 電路中的電壓、電流的受到兩個(gè)方面約束：一個(gè)是電路元件本身的伏安特性的約束；另一個(gè)就是受電路幾何結(jié)構(gòu)（拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）的約束，這個(gè)約束關(guān)系由基爾霍夫定律所確定?；鶢柣舴蚨砂ɑ鶢柣舴螂娏鞫桑↘CL）和基爾霍夫電壓定律( KVL )。它反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。電路中的兩個(gè)約束構(gòu)成了電路分析的基礎(chǔ)。電路基礎(chǔ)首先介紹與拓?fù)浼s束有關(guān)的幾個(gè)名詞：首先介紹與拓?fù)浼s束有關(guān)的幾個(gè)名詞： 支路：支路：電路中流過(guò)相同電流的

28、部分就稱為支路。支路的個(gè)數(shù)常用b表示。結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)( (節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)) )：三條及其三條以上支路的連接點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）。結(jié)點(diǎn)數(shù)常用n表示。 支路兩端的電壓稱為支路電壓；流過(guò)支路的電流稱為支路電流。電路基礎(chǔ)網(wǎng)孔網(wǎng)孔 ： 對(duì)于平面電路而言，回路內(nèi)不含其它電路元件的回路稱為網(wǎng)孔。平面電路是指將電路畫(huà)在一個(gè)平面上時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)支路互相交叉的電路。網(wǎng)孔是一組特殊的回路，網(wǎng)孔只有在平面電路中才有意義。網(wǎng)孔數(shù)常用m表示?？梢宰C明電路中網(wǎng)孔的個(gè)數(shù) m=b-(n-1) ?；芈罚夯芈罚涸陔娐穲D中，從某一結(jié)點(diǎn)出發(fā)， 連續(xù)地經(jīng)過(guò)一些支路和結(jié)點(diǎn)（只能各經(jīng)過(guò)一次）， 到達(dá)另一結(jié)點(diǎn)， 就構(gòu)成路徑路徑。如果路徑的最后到達(dá)點(diǎn)就是出發(fā)點(diǎn)

29、就構(gòu)成一個(gè)閉合路徑，這樣的閉合路徑稱為回路。 電路基礎(chǔ)I1aR1R2I2I5R5US3R3I3I4cR4R6I6dbUS2US1圖1-14 電路舉例m1m2+-+-m3如圖1-14電路：共有6條支路，則b = 6 ;共有4個(gè)結(jié)點(diǎn)，即 n = 4 ;共有7個(gè)回路 ;共有3個(gè)網(wǎng)孔，故 m = 3。注意：注意： 網(wǎng)孔是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔，回路包含網(wǎng)孔。電路基礎(chǔ)令流出為令流出為“+”，有：，有：例例 在集總參數(shù)電路中，任意時(shí)刻，對(duì)任意結(jié)點(diǎn)流在集總參數(shù)電路中，任意時(shí)刻，對(duì)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。出（或流入）該結(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和等于零。mti1b0)(出入ii or1i5i4i

30、3i2i054321 iiiii54321iiiii 1.3.1 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律電路基礎(chǔ)0641iii例例0542iii0653iii三式相加得：三式相加得：0321iii 可見(jiàn)：可見(jiàn)：KCL可推廣應(yīng)用于電路中包圍多個(gè)結(jié)點(diǎn)的任一閉合面。1 3 25i6i4i1i3i2i0)5(822iAi12Aii4321圖1-16 例1-5圖1i2iA3A5A2A8abcd例例1-5圖1-16所示電路，試求未知電流 i1 和i 2 。解：此題是KCL的應(yīng)用，首先要從結(jié)點(diǎn)或閉合曲面相關(guān)的支路電流中只有一個(gè)未知量的結(jié)點(diǎn)或閉合曲面考慮。此題中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有兩個(gè)以上的未知量，所以想到取包含結(jié)點(diǎn)bcd

31、的閉合曲面。則對(duì)閉合曲面列KCL方程： 而： 電路基礎(chǔ)所以：電路基礎(chǔ)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結(jié)點(diǎn)處的反映；任意結(jié)點(diǎn)處的反映；KCL是對(duì)結(jié)點(diǎn)處支路電流加的約束，與支路是對(duì)結(jié)點(diǎn)處支路電流加的約束，與支路上接的是什么元件無(wú)關(guān)，與電路是線性還是上接的是什么元件無(wú)關(guān)，與電路是線性還是非線性無(wú)關(guān)；非線性無(wú)關(guān)；KCL方程是按電流參考方向列寫(xiě)的，與電方程是按電流參考方向列寫(xiě)的，與電流實(shí)際方向無(wú)關(guān)。流實(shí)際方向無(wú)關(guān)。結(jié)論結(jié)論電路基礎(chǔ)1.31.3.2 .2 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律 (KVL)mtu1b0)( oruu升降U3U1U2U4標(biāo)定各元件電壓參

32、標(biāo)定各元件電壓參考方向考方向 選定回路繞行方向，選定回路繞行方向，順時(shí)針或逆時(shí)針順時(shí)針或逆時(shí)針. .I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_ 在在集總參數(shù)電路中，任一時(shí)刻，集總參數(shù)電路中，任一時(shí)刻，沿任一回路，所有沿任一回路，所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零支路電壓的代數(shù)和恒等于零。電路基礎(chǔ)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。3121IAVc = Vd

33、 - 52 = -10VVa = 8+ Vc = 8 -10 = -2 V 電路基礎(chǔ)例例1-6 求圖1-17所示電路中a、b兩的點(diǎn)電位Va、Vb 。解：解： 因8V電壓源沒(méi)有構(gòu)成閉合的回路，故其中無(wú)電流，則:因： Vd = 0V，故有:電路基礎(chǔ)例例1-7 求圖1-18 所示電路中的電壓 U 。 解：解：已知電阻求其兩端電壓可從兩個(gè)方面考慮： 該電阻所在回路其他各支路電壓已知，可應(yīng)用KVL列方程求得； 該電阻所連接的結(jié)點(diǎn)上相關(guān)聯(lián)其他各支路電流已知，可應(yīng)用KVL列方程求得。 2ii5 . 0iiiU3)5 . 0(2iUi6312Ai2ViU63 根據(jù)KCL得電阻向下方向的電流為：有： 根據(jù)KVL

34、得：故：所以電路基礎(chǔ)KCL、KVL小結(jié)小結(jié)： KCL是對(duì)支路電流的線性約束，是對(duì)支路電流的線性約束，KVL是對(duì)是對(duì)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(wú)關(guān)。與組成支路的元件性質(zhì)及參數(shù)無(wú)關(guān)。 KCL表明在每一節(jié)點(diǎn)上電荷是守恒的；表明在每一節(jié)點(diǎn)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(wú)關(guān)電壓與路徑無(wú)關(guān)) )。 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。作業(yè)：1-5 a) 1-6 a)電路基礎(chǔ)1.4 電路中兩個(gè)約束的意義與應(yīng)用電路中兩個(gè)約束的意義與應(yīng)用 兩個(gè)約束是分析電路的基本依據(jù)，所有的電路分析方法都是建立在兩個(gè)約束的基礎(chǔ)上，分析電路就是根據(jù)電路變量的個(gè)數(shù)列寫(xiě)出足夠的電路方程，方程的列寫(xiě)依據(jù)就是兩個(gè)約束。如圖1-14電路，電路的結(jié)點(diǎn)數(shù)n= 4，支路數(shù)b = 6I1aR1R2I2I5R5US3R3I3I4cR4R6I6dbUS2US1圖1-14