《電路分析》譚永霞課件01

1、 本章主要介紹：電路模型，電路的主要物理量本章主要介紹：電路模型，電路的主要物理量 電流、電流、電壓、電位和功率，電路元件（電阻、電感、電容、電壓源、電壓、電位和功率，電路元件（電阻、電感、電容、電壓源、電流源、受控源）及其伏安關(guān)系，電路的基本定律電流源、受控源）及其伏安關(guān)系，電路的基本定律基爾霍基爾霍夫電流定律和電壓定律，電路分析的觀察法?；鶢柣舴蚨珊头螂娏鞫珊碗妷憾?，電路分析的觀察法?；鶢柣舴蚨珊驮姆碴P(guān)系是電路分析的基礎(chǔ)和依據(jù)，它們將貫穿于全書(shū)。元件的伏安關(guān)系是電路分析的基礎(chǔ)和依據(jù)，它們將貫穿于全書(shū)。第一章第一章 電路分析的基本概念電路分析的基本概念1 11 1 電路分析概念

2、電路分析概念 1 12 2 電路的基本變量電路的基本變量 1 13 3 電路的基本定律電路的基本定律 1 14 4 無(wú)源元件及其特性無(wú)源元件及其特性 1 16 6 觀察法觀察法 1 15 5 有源元件及其特性有源元件及其特性 主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容 一一電路理論的發(fā)展：分兩個(gè)階段電路理論的發(fā)展：分兩個(gè)階段 1 1經(jīng)典電路理論（經(jīng)典電路理論（1919世紀(jì)世紀(jì)2020年代年代2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代）年代） （1 1）來(lái)源：由物理學(xué)電磁理論派生出來(lái)而形成一門(mén)獨(dú)立的電路理論學(xué)科。）來(lái)源：由物理學(xué)電磁理論派生出來(lái)而形成一門(mén)獨(dú)立的電路理論學(xué)科。 （2 2）研究對(duì)象：線性非時(shí)變無(wú)源電路。）研究對(duì)象：線

3、性非時(shí)變無(wú)源電路。 2 2近代電路理論（近代電路理論（ 2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代至今）年代至今） （1 1）特點(diǎn)：發(fā)展迅猛。背景是）特點(diǎn)：發(fā)展迅猛。背景是 微電子學(xué)的發(fā)展；微電子學(xué)的發(fā)展； 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用。 （2 2）研究對(duì)象：除線性非時(shí)變無(wú)源電路外，還擴(kuò)大到了非線性、時(shí)變和）研究對(duì)象：除線性非時(shí)變無(wú)源電路外，還擴(kuò)大到了非線性、時(shí)變和 有源電路。有源電路。1 11 1 電路分析概念電路分析概念 二二電路理論研究領(lǐng)域電路理論研究領(lǐng)域電路理論的研究分三方面，下面以框圖表示。圖中電路理論的研究分三方面，下面以框圖表示。圖中 “ “激勵(lì)激勵(lì)” 電源；電源；“響應(yīng)響應(yīng)” 電壓、電流。電壓

4、、電流。 1 1電路分析：電路分析： 結(jié)構(gòu)（已知）結(jié)構(gòu)（已知） 參數(shù)（已知）參數(shù)（已知）激勵(lì)激勵(lì)（已知）（已知）響應(yīng)響應(yīng)（待求）（待求） 結(jié)構(gòu)（待求）結(jié)構(gòu)（待求） 參數(shù)（待求）參數(shù)（待求）激勵(lì)激勵(lì)（已知）（已知）響應(yīng)響應(yīng)（已知）（已知） 2 2電路綜合：電路綜合：3 3故障診斷：故障診斷： 結(jié)構(gòu)（已知）結(jié)構(gòu)（已知） 參數(shù)（待求）參數(shù)（待求）激勵(lì)激勵(lì)（已知）（已知）響應(yīng)響應(yīng)（部分已知）（部分已知）故障診斷是求解故障元件的位置和數(shù)值，即故障元件的定位和定值。故障診斷是求解故障元件的位置和數(shù)值，即故障元件的定位和定值。電路分析是電路理論的基礎(chǔ)，因此學(xué)好這門(mén)課旨關(guān)重要。電路分析是電路理論的基礎(chǔ)，因此學(xué)

5、好這門(mén)課旨關(guān)重要。三三電路和網(wǎng)絡(luò)電路和網(wǎng)絡(luò) 1 1電路：由電路部、器件（或電工設(shè)備）組成的能構(gòu)成電流通路的整體電路：由電路部、器件（或電工設(shè)備）組成的能構(gòu)成電流通路的整體 稱為電路。稱為電路。2 2電路的組成部分電路的組成部分電源：供給電能的設(shè)備。電源：供給電能的設(shè)備。負(fù)載：用電設(shè)備或器件。負(fù)載：用電設(shè)備或器件。連接導(dǎo)線（包括開(kāi)關(guān)）：連接電源和負(fù)載的導(dǎo)線。連接導(dǎo)線（包括開(kāi)關(guān)）：連接電源和負(fù)載的導(dǎo)線。實(shí)際電路例：日光燈實(shí)際電路例：日光燈燈燈 管管電源電源啟動(dòng)器啟動(dòng)器鎮(zhèn)鎮(zhèn)流流器器開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān) 3 3電路的作用電路的作用 （1 1）傳遞能量或信號(hào)：如供電系統(tǒng)）傳遞能量或信號(hào)：如供電系統(tǒng)傳遞能量傳遞能量

6、通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)傳遞信號(hào)傳遞信號(hào) （2 2）信號(hào)處理：通過(guò)電路將施加的信號(hào)（激勵(lì)）變成或）信號(hào)處理：通過(guò)電路將施加的信號(hào)（激勵(lì)）變成或“加工加工”成其它所成其它所需要的輸出（響應(yīng)）。例如下圖所示系統(tǒng)中，整流電路是將輸入的正弦信號(hào)經(jīng)需要的輸出（響應(yīng)）。例如下圖所示系統(tǒng)中，整流電路是將輸入的正弦信號(hào)經(jīng)處理后，輸出全波整流信號(hào)，濾波電路是將輸入的全波整流信號(hào)經(jīng)處理后，輸處理后，輸出全波整流信號(hào)，濾波電路是將輸入的全波整流信號(hào)經(jīng)處理后，輸出直流信號(hào)。出直流信號(hào)。 整流整流電路電路（正弦電壓信號(hào)）（正弦電壓信號(hào)）（全波整流電壓信號(hào)）（全波整流電壓信號(hào)）濾波濾波電路電路（直流電壓信號(hào)）（直流電壓信號(hào)）t

7、tt tt tu uu uu u0 00 00 0 （3 3）測(cè)量電量。如萬(wàn)用電表。）測(cè)量電量。如萬(wàn)用電表。 （4 4）存儲(chǔ)信號(hào)。例如計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器電路。）存儲(chǔ)信號(hào)。例如計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器電路。 4 4網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) （1 1）網(wǎng)絡(luò)是電路的一部分。若其對(duì)外有兩個(gè)端鈕，則稱為二端網(wǎng)絡(luò)，若）網(wǎng)絡(luò)是電路的一部分。若其對(duì)外有兩個(gè)端鈕，則稱為二端網(wǎng)絡(luò)，若 有三個(gè)、四個(gè)端鈕，則稱為三端、四端網(wǎng)絡(luò)。三端以上的網(wǎng)絡(luò)稱為多端網(wǎng)絡(luò)。有三個(gè)、四個(gè)端鈕，則稱為三端、四端網(wǎng)絡(luò)。三端以上的網(wǎng)絡(luò)稱為多端網(wǎng)絡(luò)。 二端網(wǎng)絡(luò)二端網(wǎng)絡(luò)：左圖所示為二端網(wǎng)絡(luò)。由圖可見(jiàn)，流：左圖所示為二端網(wǎng)絡(luò)。由圖可見(jiàn)，流 入和流出二端網(wǎng)絡(luò)的電流相等，即入和流出

8、二端網(wǎng)絡(luò)的電流相等，即 。 滿足此特點(diǎn)的端鈕、稱為網(wǎng)絡(luò)的一滿足此特點(diǎn)的端鈕、稱為網(wǎng)絡(luò)的一 個(gè)個(gè)“口口”。12ii1i2i12ii34ii1i2i3i4i 四端網(wǎng)絡(luò)：四端網(wǎng)絡(luò)：左圖所示為四端網(wǎng)絡(luò)。圖中若左圖所示為四端網(wǎng)絡(luò)。圖中若 及及 ，則稱為雙口網(wǎng)絡(luò)。雙口網(wǎng)絡(luò)屬四端網(wǎng)，則稱為雙口網(wǎng)絡(luò)。雙口網(wǎng)絡(luò)屬四端網(wǎng) 絡(luò)，但四端網(wǎng)絡(luò)不一定是雙口網(wǎng)絡(luò)。絡(luò)，但四端網(wǎng)絡(luò)不一定是雙口網(wǎng)絡(luò)。 故二端網(wǎng)絡(luò)為單口網(wǎng)絡(luò)。故二端網(wǎng)絡(luò)為單口網(wǎng)絡(luò)。 （2 2）電路與網(wǎng)絡(luò)無(wú)嚴(yán)格區(qū)分。一般作為整體時(shí)稱為電路，僅分析）電路與網(wǎng)絡(luò)無(wú)嚴(yán)格區(qū)分。一般作為整體時(shí)稱為電路，僅分析“口口” 或或“口口”與與“口口”之間特性時(shí)稱為網(wǎng)絡(luò)。之間特性時(shí)稱為

9、網(wǎng)絡(luò)。 四四.（理想）電路元件（理想）電路元件 1 . 電路元件：是指具有單一電磁現(xiàn)象的器件，它是電路組成的最小單元，電路元件：是指具有單一電磁現(xiàn)象的器件，它是電路組成的最小單元，是理想化了的器件，故也稱為理想電路元件。是理想化了的器件，故也稱為理想電路元件。 2 . 基本電路元件基本電路元件 （1）電阻元件）電阻元件 ：只消耗電能的元件。：只消耗電能的元件。 （2）電容元件）電容元件 ：只儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的元件。：只儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的元件。 （3）電感元件）電感元件 ：只儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的元件。：只儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的元件。轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換R電能電能 熱能或其它能熱能或其它能CL（4）理想電壓源）理想電壓源 ：產(chǎn)生一

10、定電壓：產(chǎn)生一定電壓 的元件。的元件。( )su t+-( )su t （5）理想電流源）理想電流源 ： 產(chǎn)生一定電流產(chǎn)生一定電流 的元件。的元件。 ( )si t( )si tn:1 （6）理想運(yùn)算放大器）理想運(yùn)算放大器 ：對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行各種數(shù)學(xué)運(yùn)算：對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行各種數(shù)學(xué)運(yùn)算（加、減、乘、除、微分和積分（加、減、乘、除、微分和積分等等 ）的多端器件。）的多端器件。（8）回轉(zhuǎn)器）回轉(zhuǎn)器 ：變換阻抗性質(zhì)的元件。：變換阻抗性質(zhì)的元件。r （7）理想變壓器）理想變壓器 ： 變換電壓、電流和阻抗的元件。變換電壓、電流和阻抗的元件。 說(shuō)明說(shuō)明 ：理想運(yùn)算放大器、理想變壓器和回轉(zhuǎn)器，它們都是由很多元件組

11、：理想運(yùn)算放大器、理想變壓器和回轉(zhuǎn)器，它們都是由很多元件組合而成（理想變壓器也可以是在滿足一定條件下由實(shí)際變壓器理想化后抽象合而成（理想變壓器也可以是在滿足一定條件下由實(shí)際變壓器理想化后抽象而成），但在電路分析中，我們將它作為元件處理，其內(nèi)部情況不屬該課的而成），但在電路分析中，我們將它作為元件處理，其內(nèi)部情況不屬該課的內(nèi)容。內(nèi)容。 3 . 線性電路元件：具有疊加性和均勻性的元件稱為線性電路元件，不滿線性電路元件：具有疊加性和均勻性的元件稱為線性電路元件，不滿足上兩條件的為非線性元件。足上兩條件的為非線性元件。 （1）疊加性：設(shè)）疊加性：設(shè) 為激勵(lì)，為激勵(lì)， 為響應(yīng)。為響應(yīng)。 xy1122(

12、)( ) ( )( ) x ty tx ty t 產(chǎn)生、1212( )( )( )( )x tx ty ty t 若若則則（2）均勻性）均勻性 若若 則則 k 系數(shù)系數(shù)( )( )x ty t ( )( )kx tky t 五五 . 電路的物理模型電路的物理模型 物理模型物理模型電路模型電路模型 1 . 電路器（部）件的物理模型電路器（部）件的物理模型 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型電路方程電路方程模型模型 電路器（部）件中的電磁現(xiàn)象往往不是單一的，因此要用理想電路元件的電路器（部）件中的電磁現(xiàn)象往往不是單一的，因此要用理想電路元件的恰當(dāng)組合來(lái)模擬它，這種組合體稱為器（部）件的物理模型。恰當(dāng)組合來(lái)模擬它，這

13、種組合體稱為器（部）件的物理模型。 電感線圈的物理模型如圖電感線圈的物理模型如圖 所示。在低、中頻信號(hào)激勵(lì)下，所示。在低、中頻信號(hào)激勵(lì)下， 電容的作用甚微，故可不計(jì)電容的作用甚微，故可不計(jì)C， 若若R又很小，則可只計(jì)又很小，則可只計(jì)L 。圖中。圖中 R、L、C稱為電路參數(shù)。稱為電路參數(shù)。 2 . 電路模型電路模型 電路中各部、器件均用物理模型表示后所構(gòu)成的模型稱為電路模型。下電路中各部、器件均用物理模型表示后所構(gòu)成的模型稱為電路模型。下面所示為日光燈電路及其電路模型。面所示為日光燈電路及其電路模型。電電感感器器RLC電感線圈的電路模型電感線圈的電路模型日光燈電路日光燈電路燈燈 管管電源電源啟動(dòng)

14、器啟動(dòng)器鎮(zhèn)鎮(zhèn)流流器器開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)( )su t日光燈電路模型日光燈電路模型RLRL+-自動(dòng)開(kāi)關(guān)自動(dòng)開(kāi)關(guān)鎮(zhèn)鎮(zhèn)流流器器六六 . 電路模型分類電路模型分類1 . 線性電路和非線性電路線性電路和非線性電路 線性電路：全部由線性元件構(gòu)成的電路。線性電路：全部由線性元件構(gòu)成的電路。 非線性電路：含有非線性元件的電路。非線性電路：含有非線性元件的電路。 2 . 時(shí)變電路和非時(shí)變電路時(shí)變電路和非時(shí)變電路 非時(shí)變?cè)簠?shù)（非時(shí)變?cè)簠?shù)（R、L、C）不隨時(shí)間而變的元件。）不隨時(shí)間而變的元件。 時(shí)變?cè)簠?shù)（時(shí)變?cè)簠?shù)（R、L、C）隨時(shí)間而變的元件。）隨時(shí)間而變的元件。 非時(shí)變電路：非時(shí)變?cè)M成的電路。非

15、時(shí)變電路：非時(shí)變?cè)M成的電路。 時(shí)變電路：含有時(shí)變?cè)碾娐?。時(shí)變電路：含有時(shí)變?cè)碾娐贰?3 . 集中參數(shù)電路和分布參數(shù)電路集中參數(shù)電路和分布參數(shù)電路 （1）定義）定義 集中參數(shù)電路：電路中若每一器件都可用一個(gè)或一組集中參數(shù)表征，則集中參數(shù)電路：電路中若每一器件都可用一個(gè)或一組集中參數(shù)表征，則 此電路稱為集中參數(shù)電路。此電路稱為集中參數(shù)電路。分布參數(shù)電路：若電路器件用分布參數(shù)表征，則稱為分布參數(shù)電路。分布參數(shù)電路：若電路器件用分布參數(shù)表征，則稱為分布參數(shù)電路。 （2）集中參數(shù)和分布參數(shù)電路的判定）集中參數(shù)和分布參數(shù)電路的判定 電路中，電磁現(xiàn)象分布在電路的各器（部）件中，當(dāng)電路器（部）件尺

16、電路中，電磁現(xiàn)象分布在電路的各器（部）件中，當(dāng)電路器（部）件尺寸遠(yuǎn)小于電磁波的波長(zhǎng)時(shí)，這種分布性可不考慮，故判定集中參數(shù)或分布參數(shù)寸遠(yuǎn)小于電磁波的波長(zhǎng)時(shí)，這種分布性可不考慮，故判定集中參數(shù)或分布參數(shù)電路的條件是：電路的條件是： 電路器件幾何尺寸電路器件幾何尺寸電磁波波長(zhǎng)電磁波波長(zhǎng) 集中參數(shù)電路集中參數(shù)電路 不滿足上條件則為分布參數(shù)電路。不滿足上條件則為分布參數(shù)電路。電磁波傳播的波長(zhǎng)電磁波傳播的波長(zhǎng) 波速波速 周期周期 空氣中的波速空氣中的波速 光速光速，故，故工頻（工頻（f = 50Hz）：）： 音頻（音頻（0.33.4kHz）：按）：按3.4kHz計(jì)，計(jì)，計(jì)算機(jī)：按計(jì)算機(jī)：按 計(jì)，計(jì)， 53

17、 10600050ccTkmkmf88.2km2fGHz15cmT skmc/103 5由上可見(jiàn)，在工頻、音頻情況下，電器均可用集中參數(shù)模擬，只有很長(zhǎng)距離由上可見(jiàn)，在工頻、音頻情況下，電器均可用集中參數(shù)模擬，只有很長(zhǎng)距離（可以與波長(zhǎng)（可以與波長(zhǎng) 相比擬的距離）的傳輸線才必須用分布參數(shù)模擬。計(jì)算機(jī)內(nèi)相比擬的距離）的傳輸線才必須用分布參數(shù)模擬。計(jì)算機(jī)內(nèi)電磁波波長(zhǎng)雖很短，但由于采用了超大規(guī)模集成電路，故器件仍需用集中參電磁波波長(zhǎng)雖很短，但由于采用了超大規(guī)模集成電路，故器件仍需用集中參數(shù)模擬。數(shù)模擬。 4 . 無(wú)源電路和有源電路無(wú)源電路和有源電路 某元件在任意時(shí)刻某元件在任意時(shí)刻 t 所消耗的能量所消

18、耗的能量W(t )恒非負(fù)值且與其在電路中的連接恒非負(fù)值且與其在電路中的連接方式無(wú)關(guān)，則此元件稱為無(wú)源元件，否則為有源元件。即方式無(wú)關(guān)，則此元件稱為無(wú)源元件，否則為有源元件。即 ( )( )0tW tpd無(wú)源元件無(wú)源元件不滿足上式的為有源元件。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是：不可能供出能量的元件為無(wú)源元不滿足上式的為有源元件。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是：不可能供出能量的元件為無(wú)源元件，有可能供出能量的元件為有源元件。件，有可能供出能量的元件為有源元件。無(wú)源電路無(wú)源電路不含有源元件的電路。不含有源元件的電路。有源電路有源電路含有有源元件的電路。含有有源元件的電路。（1）為何要設(shè)參考方向？）為何要設(shè)參考方向？ 較復(fù)雜的電路中，無(wú)法

19、預(yù)先判斷電流的實(shí)際方向，因此要假設(shè)一個(gè)方向；較復(fù)雜的電路中，無(wú)法預(yù)先判斷電流的實(shí)際方向，因此要假設(shè)一個(gè)方向； 只有設(shè)定了電流方向才能寫(xiě)出電路方程。只有設(shè)定了電流方向才能寫(xiě)出電路方程。 一一 . 電流電流 大?。捍笮。?， 直流直流 1 . 定義定義 方向：正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向方向：正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向 2 . 電流的參考方向（正方向）電流的參考方向（正方向） 在分析電路之前，必須先設(shè)定各元件電流的方向，此設(shè)定的方向稱為電在分析電路之前，必須先設(shè)定各元件電流的方向，此設(shè)定的方向稱為電流的參考方向或正方向。流的參考方向或正方向。dqidtQIt AmAAkA（安）（安）,（毫安）（毫安）,（微安）

20、（微安）,（千安）（千安）單位：?jiǎn)挝唬? 12 2 電路的基本變量電路的基本變量 （2）參考方向電流）參考方向電流“”、“”號(hào)之意義（例號(hào)之意義（例如如 ） “” 表示實(shí)際電流方向與參考方向的相同表示實(shí)際電流方向與參考方向的相同 “” 表示實(shí)際電流方向與參考方向的相反表示實(shí)際電流方向與參考方向的相反 二二 . 電位、電壓電位、電壓 1 . 電位：電位是對(duì)一個(gè)點(diǎn)而言的。電位：電位是對(duì)一個(gè)點(diǎn)而言的。 （1） 點(diǎn)電位點(diǎn)電位 的定義：電場(chǎng)中將單位正電荷由的定義：電場(chǎng)中將單位正電荷由 點(diǎn)移到參考點(diǎn)點(diǎn)移到參考點(diǎn) 時(shí)，電場(chǎng)力所做的功。即時(shí)，電場(chǎng)力所做的功。即5 ,iA 5iA aauao（2）電位的特點(diǎn)）電

21、位的特點(diǎn) 電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)。因此參考點(diǎn)選定后，電位是單值；電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)。因此參考點(diǎn)選定后，電位是單值；laoal dEu 式中式中 電場(chǎng)強(qiáng)度矢量，電場(chǎng)強(qiáng)度矢量， 路徑矢量路徑矢量 物理學(xué)中，參考點(diǎn)一般選在無(wú)窮遠(yuǎn)處，電路中，可任選一點(diǎn)作為參考點(diǎn)。物理學(xué)中，參考點(diǎn)一般選在無(wú)窮遠(yuǎn)處，電路中，可任選一點(diǎn)作為參考點(diǎn)。參考點(diǎn)用參考點(diǎn)用 或或 表示（表示（ 接機(jī)殼，接機(jī)殼， 接地）。接地）。El d 電位與參考點(diǎn)的選擇有關(guān)。下圖所示電路的電位與參考點(diǎn)的選擇有關(guān)。下圖所示電路的 不同。不同。au10V1110V11aa10auV5auV（2）電壓與電位之關(guān)系：由電壓定義式及做功與路徑無(wú)關(guān)之特點(diǎn)可得

22、）電壓與電位之關(guān)系：由電壓定義式及做功與路徑無(wú)關(guān)之特點(diǎn)可得ababuuu 2 . 電壓：電壓是對(duì)兩個(gè)點(diǎn)之間而言的。電壓：電壓是對(duì)兩個(gè)點(diǎn)之間而言的。 （1） 兩點(diǎn)之間電壓兩點(diǎn)之間電壓 的定義：將單位正電荷由的定義：將單位正電荷由 點(diǎn)移至點(diǎn)移至 點(diǎn)時(shí)電點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所做之功。即場(chǎng)力所做之功。即ab、abuablababl dEu （3）電壓的特點(diǎn)）電壓的特點(diǎn) 電壓與參考點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)，單值。電壓與參考點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)，單值。 電壓、電位的單位為電壓、電位的單位為 V（伏），（伏），mV，kV 。 3 . 電壓的實(shí)際方向和參考方向電壓的實(shí)際方向和參考方向 （1）電壓的實(shí)際方向?yàn)殡娢唤档姆较?，用箭頭表示或）電壓

23、的實(shí)際方向?yàn)殡娢唤档姆较颍眉^表示或 “”、“”極性極性表表示，如下圖所示。示，如下圖所示。 ab1 auV 3 buV4 V1 auV 3 buV4 V或或 （2）電壓的參考方向：任選。意義同電流參考方向。）電壓的參考方向：任選。意義同電流參考方向。 說(shuō)明說(shuō)明：以后無(wú)特別說(shuō)明下，電壓電流的方向均指參考方向。：以后無(wú)特別說(shuō)明下，電壓電流的方向均指參考方向。4 . 電壓、電流方向關(guān)聯(lián)和非關(guān)聯(lián)電壓、電流方向關(guān)聯(lián)和非關(guān)聯(lián) 方向相同稱方向相同稱 方向關(guān)聯(lián)（簡(jiǎn)稱方向關(guān)聯(lián)（簡(jiǎn)稱 關(guān)聯(lián)）關(guān)聯(lián)） 方向相反稱方向相反稱 方向非關(guān)聯(lián)（簡(jiǎn)稱方向非關(guān)聯(lián)（簡(jiǎn)稱 非關(guān)聯(lián)）非關(guān)聯(lián)）ui、ui、ui、ui、ui、ui、 關(guān)

24、聯(lián)或非關(guān)聯(lián)必須針對(duì)二端元件（或二端網(wǎng)絡(luò)）來(lái)觀察判關(guān)聯(lián)或非關(guān)聯(lián)必須針對(duì)二端元件（或二端網(wǎng)絡(luò)）來(lái)觀察判斷。斷。 注意ui、ui、ui、ABiu對(duì)網(wǎng)絡(luò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)B： 關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)對(duì)網(wǎng)絡(luò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)A： 非關(guān)聯(lián)非關(guān)聯(lián)例：例： 三三 . 電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì) 為了使電路中電流能源源不斷地流通，則必須有電動(dòng)勢(shì)。為了使電路中電流能源源不斷地流通，則必須有電動(dòng)勢(shì)。 電動(dòng)勢(shì)：電源中將單位正電荷從電源負(fù)極移到正極時(shí)，電源力所做之功稱電動(dòng)勢(shì)：電源中將單位正電荷從電源負(fù)極移到正極時(shí)，電源力所做之功稱為電源的電動(dòng)勢(shì)，用為電源的電動(dòng)勢(shì)，用 表示，單位為伏。表示，單位為伏。e注意電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì) 的方向?yàn)殡娢簧较颍妷旱姆较驗(yàn)殡娢簧较?，電?的

25、方向?yàn)殡娢唤捣较?，故的方向?yàn)殡娢唤捣较?，故eu與與 非關(guān)聯(lián)時(shí)非關(guān)聯(lián)時(shí) ：ueeuueueeu與與 關(guān)聯(lián)時(shí)關(guān)聯(lián)時(shí) ：ue 四四 . 電功率電功率 1 . 關(guān)聯(lián)時(shí)元件吸收的功率關(guān)聯(lián)時(shí)元件吸收的功率 右圖中，右圖中，元件iuabui、dqidt 單位時(shí)間內(nèi)由單位時(shí)間內(nèi)由 點(diǎn)流向點(diǎn)流向 點(diǎn)的電荷量點(diǎn)的電荷量ab電場(chǎng)力做功耗能，其能量被元件吸收，因此元件吸收的功率為電場(chǎng)力做功耗能，其能量被元件吸收，因此元件吸收的功率為pui吸uiu、 將單位正電荷由將單位正電荷由 點(diǎn)移至點(diǎn)移至 點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所做之功。點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所做之功。a根據(jù)根據(jù) 的物理概念，故的物理概念，故bui 單位時(shí)間內(nèi)將數(shù)值為單位時(shí)間內(nèi)將數(shù)值為

26、的電荷量由的電荷量由 點(diǎn)移至點(diǎn)移至 點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所做之點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所做之i功，即電場(chǎng)力做的功率。功，即電場(chǎng)力做的功率。ab 2 . 非關(guān)聯(lián)時(shí)的非關(guān)聯(lián)時(shí)的 p吸ui、元件元件iuab元件元件iuab( )a( )bui、非關(guān)聯(lián)非關(guān)聯(lián)ui、-關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián) 上圖上圖 與與 圖圖 等效，等效， 與與 關(guān)聯(lián)，故關(guān)聯(lián)，故 ( )b( )aui()puiui 吸3 . 歸納及說(shuō)明歸納及說(shuō)明 pui 吸ui、ui、非關(guān)聯(lián)非關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)ui、ui、非關(guān)聯(lián)非關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)uipp吸供p0p吸 的單位：的單位：W（瓦），（瓦），1 W1 VA，mW，KW，MW 。 直流電路中，電流、電壓和功率一般用大寫(xiě)字母表示。直流電路中，

27、電流、電壓和功率一般用大寫(xiě)字母表示。 4 . 功率平衡功率平衡 根據(jù)能量守恒原理，電路中各元件吸收的功率之和恒為零，即根據(jù)能量守恒原理，電路中各元件吸收的功率之和恒為零，即N11 A+4 VP1N22 A+4 VP2N3I3+10 VP3供6 W12 PP、3N 例例11 下圖各網(wǎng)絡(luò)，求下圖各網(wǎng)絡(luò)，求 及流過(guò)及流過(guò) 的電流的電流 I3。 N1 端口的端口的 關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)解：解：ui、1(4 1) 4 pWW吸N2 端口的端口的 非關(guān)聯(lián)非關(guān)聯(lián)(4 2) 8 pWW2吸（供出）N3 端口的端口的 非關(guān)聯(lián)非關(guān)聯(lián)ui、ui、336 0.6 1010PIAA供 五五 . 電能量電能量 t 時(shí)刻元件吸收的總能

28、量為時(shí)刻元件吸收的總能量為 t1t2時(shí)間內(nèi)元件吸收的能量為時(shí)間內(nèi)元件吸收的能量為 ( )( )tW tpd21 21 ( )( )( )ttWpdW tW t 圖（圖（a）中，點(diǎn)）中，點(diǎn)e、f、g之間為一短路線（無(wú)電阻），它們是一個(gè)點(diǎn)，故可之間為一短路線（無(wú)電阻），它們是一個(gè)點(diǎn)，故可畫(huà)成圖（畫(huà)成圖（b）形式。）形式。 一一 . 支路、節(jié)點(diǎn)、回路、網(wǎng)孔支路、節(jié)點(diǎn)、回路、網(wǎng)孔c（a）abdefg56132475761324（b） abcdf1 13 3 電路的基本定律電路的基本定律 支路：每一個(gè)二端元件稱為一條支路。上圖支路：每一個(gè)二端元件稱為一條支路。上圖 b = 7 節(jié)點(diǎn)：元件與元件的連接點(diǎn)稱

29、為節(jié)點(diǎn)。上圖節(jié)點(diǎn)：元件與元件的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。上圖 n = 5定義定義 I ： 2 . 回路、網(wǎng)孔回路、網(wǎng)孔 回路回路：電路中任一閉合而不重復(fù)的路徑稱為回路。上圖（：電路中任一閉合而不重復(fù)的路徑稱為回路。上圖（a）中僅示出了）中僅示出了 4個(gè)回路。箭頭所示為回路方向（順時(shí)針或逆時(shí)針）。個(gè)回路。箭頭所示為回路方向（順時(shí)針或逆時(shí)針）。 網(wǎng)孔網(wǎng)孔：若回路內(nèi)部不另含支路，則此回路稱為網(wǎng)孔。通俗的說(shuō)法是將電：若回路內(nèi)部不另含支路，則此回路稱為網(wǎng)孔。通俗的說(shuō)法是將電路比作漁網(wǎng)，漁網(wǎng)的各孔即為網(wǎng)孔。上圖電路共有路比作漁網(wǎng)，漁網(wǎng)的各孔即為網(wǎng)孔。上圖電路共有3個(gè)網(wǎng)孔。個(gè)網(wǎng)孔。定義定義II： 節(jié)點(diǎn)：三條或三條以上

30、支路節(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路 的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。上圖的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。上圖n=4 b = 6支路：電路中每條分支（串聯(lián)元件構(gòu)成）稱為支路。上圖支路：電路中每條分支（串聯(lián)元件構(gòu)成）稱為支路。上圖1. 支路、節(jié)點(diǎn)：支路數(shù)用支路、節(jié)點(diǎn)：支路數(shù)用b 表示，節(jié)點(diǎn)數(shù)用表示，節(jié)點(diǎn)數(shù)用 n 表示。表示。 二二 . 基爾霍夫電流定律（基爾霍夫電流定律（KCL） 1 . KCL內(nèi)容：在集中參數(shù)電路中，任一瞬間，流出（流入）任一節(jié)點(diǎn)電內(nèi)容：在集中參數(shù)電路中，任一瞬間，流出（流入）任一節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和恒為零。即流的代數(shù)和恒為零。即 ( )0i t i1i5i4i3i2Ai1i2i3i4i50ii代數(shù)和中代數(shù)和中 的正

31、、負(fù)號(hào)取法是：若的正、負(fù)號(hào)取法是：若 流出（流入）節(jié)點(diǎn)取流出（流入）節(jié)點(diǎn)取 “”，則流入，則流入（流（流出）節(jié)點(diǎn)取出）節(jié)點(diǎn)取“”。右圖所示節(jié)點(diǎn)。右圖所示節(jié)點(diǎn)A的的KCL方程為：方程為： KCL方程方程即即 i2i3i5 i1i4 ii入出上式反映了上式反映了 電流連續(xù)性原理電流連續(xù)性原理i1 i2i30 2 . KCL的擴(kuò)充的擴(kuò)充 廣義節(jié)點(diǎn)廣義節(jié)點(diǎn) 電路中任一封閉面所包圍的部分電路中任一封閉面所包圍的部分 KCL對(duì)廣義節(jié)點(diǎn)亦有效。對(duì)廣義節(jié)點(diǎn)亦有效。 右圖所示部分為廣義節(jié)點(diǎn)，其右圖所示部分為廣義節(jié)點(diǎn)，其KCL方程為方程為i1i2i3廣義節(jié)點(diǎn)廣義節(jié)點(diǎn) 3 . 說(shuō)明說(shuō)明 KCL KCL表達(dá)了節(jié)點(diǎn)處各

32、支路電流的約束關(guān)系；表達(dá)了節(jié)點(diǎn)處各支路電流的約束關(guān)系； KCL KCL與元件的性質(zhì)無(wú)關(guān)，僅與結(jié)構(gòu)有關(guān)。與元件的性質(zhì)無(wú)關(guān)，僅與結(jié)構(gòu)有關(guān)。 稱為拓?fù)浼s束稱為拓?fù)浼s束根據(jù)電流連續(xù)性原理，對(duì)右圖所示電路，根據(jù)電流連續(xù)性原理，對(duì)右圖所示電路，i1 = i2 = i3 = 0開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)：斷開(kāi)時(shí)：i1 = i2 = i3開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)：閉合時(shí)：Si1i2i3。i1 2370i1 （237）A6 A畫(huà)一廣義節(jié)點(diǎn)如虛線部分所示，根據(jù)畫(huà)一廣義節(jié)點(diǎn)如虛線部分所示，根據(jù)KCL有有 例例12 求圖示電路中的求圖示電路中的 和和 （注：圖中各條線表示支路，元件未畫(huà)（注：圖中各條線表示支路，元件未畫(huà)出）。出）。 解

33、解 由節(jié)點(diǎn)由節(jié)點(diǎn) a 的的KCL方程有方程有i2 ( 73) A = 4 Ai1i27A3A2Ai2i3i4i5i1a 練習(xí)：上題中，若練習(xí)：上題中，若 ， 試根據(jù)圖中所示已知量和試根據(jù)圖中所示已知量和 ，直接由廣，直接由廣義節(jié)點(diǎn)求義節(jié)點(diǎn)求 和和 （5 A ，3 A）。）。i3 = 1 Ai4i5i3 三三 . 基爾霍夫電壓定律（基爾霍夫電壓定律（KVL）uabubdudeuea=(uaub)+(ubud)沿沿回路回路1方向，將各段電壓相加，方向，將各段電壓相加，于是有于是有+(udue)+(ueua)=08u3u2u4u5u6u7abcdef若用元件上所示的電壓表示

34、，則有若用元件上所示的電壓表示，則有 u1u5 + u6u40同理對(duì)同理對(duì)回路回路2有：有：uabubcucfufe+uea=0u1u2 + u7 u8 u40 1 . KVL內(nèi)容：在集中參數(shù)電路中，任一瞬間沿回路方向各元件（或支內(nèi)容：在集中參數(shù)電路中，任一瞬間沿回路方向各元件（或支路）電壓之代數(shù)和恒為零，即路）電壓之代數(shù)和恒為零，即代數(shù)和中代數(shù)和中 的正負(fù)號(hào)：當(dāng)?shù)恼?fù)號(hào)：當(dāng) 的方向與回路方向一致時(shí)取的方向與回路方向一致時(shí)取“”，反之取，反之取“”。 0u uuABC KVL方程方程 2 . KVL的擴(kuò)充的擴(kuò)充 廣義回路：廣義回路：電路中，從某點(diǎn)出發(fā)經(jīng)過(guò)若干點(diǎn)（不重復(fù)）再回到原點(diǎn)，這電路中，從

35、某點(diǎn)出發(fā)經(jīng)過(guò)若干點(diǎn)（不重復(fù)）再回到原點(diǎn)，這樣構(gòu)成的回路稱為廣義回路。廣義回樣構(gòu)成的回路稱為廣義回路。廣義回路中任意兩點(diǎn)之間不一定有支路存在。路中任意兩點(diǎn)之間不一定有支路存在。例如右圖中例如右圖中ABCA就是一個(gè)廣義回路。就是一個(gè)廣義回路。 KVL也適用于廣義回路。也適用于廣義回路。四四. 任意兩點(diǎn)間電壓的分析任意兩點(diǎn)間電壓的分析 路徑法路徑法u8u356132478u1u2u4u5u6u7abcdef對(duì)對(duì)廣義廣義回路回路bfedb有有ubfufeuedudb=0ubf = udb ued ufeubf = ubd +ude +uef即即= u5 +u6 +u8文字表示：文字表示： 路徑路徑bf

36、edb上各元件電壓的代數(shù)和上各元件電壓的代數(shù)和 ubf =ubf = ubc +ucf = u2 + u7 文字表示文字表示： 路徑路徑bcf上各元件電壓的代數(shù)和上各元件電壓的代數(shù)和同理對(duì)同理對(duì)bfcb回路回路有有ubf = 亦可用亦可用 的其它路徑上各元件電壓的代數(shù)和表示。的其它路徑上各元件電壓的代數(shù)和表示。ubfbf 結(jié)論：任意兩點(diǎn)結(jié)論：任意兩點(diǎn) p、q 之間的電壓之間的電壓 ，等于由起點(diǎn)，等于由起點(diǎn) p 到終點(diǎn)到終點(diǎn) q 任一路徑任一路徑上各元件上各元件 的代數(shù)和，即的代數(shù)和，即 upqukpqpqluu代數(shù)和中，當(dāng)代數(shù)和中，當(dāng) u 的方向與路徑方向一致時(shí)取的方向與路徑方向一致時(shí)取“”，

37、反之取，反之取“”。這一分析電壓這一分析電壓的方法稱為的方法稱為路徑法路徑法。例例13 右圖電路，試根據(jù)已知電壓用走路徑法求右圖電路，試根據(jù)已知電壓用走路徑法求u1 、u3 和和 u5 。 56(4)3 V8 V 56(4) V5 V 26(4)3 V15 V解：解：u1 u5u3 練習(xí)：根據(jù)圖示已知電壓試用路徑法練習(xí)：根據(jù)圖示已知電壓試用路徑法求求uda、ucd 和和 uce （7 V、12 V、10 V）u356132478u1u52 Vabcdef5 V6 V4 V3 V 五五 . 電路的參考點(diǎn)和電位電路的參考點(diǎn)和電位 1 . 參考點(diǎn)：電路中可任選一點(diǎn)，令其電位為零，此點(diǎn)稱為電位的參考點(diǎn)

38、，參考點(diǎn)：電路中可任選一點(diǎn)，令其電位為零，此點(diǎn)稱為電位的參考點(diǎn)，簡(jiǎn)稱參考點(diǎn)。參考點(diǎn)通常選儀器機(jī)殼（符號(hào)為簡(jiǎn)稱參考點(diǎn)。參考點(diǎn)通常選儀器機(jī)殼（符號(hào)為 ）或地（）或地（ ）。）。 2 . 電位的計(jì)算電位的計(jì)算 由電位的定義知，某點(diǎn)的電位就是該點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓，故可用由電位的定義知，某點(diǎn)的電位就是該點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓，故可用路徑法路徑法分析計(jì)算。分析計(jì)算。 例例14 如下圖所示電路，如下圖所示電路，（1）以）以 a 點(diǎn)為參考點(diǎn)，求點(diǎn)為參考點(diǎn)，求 d、f 的電位及的電位及 ；（2）以）以 c 點(diǎn)為參考點(diǎn)，重求（點(diǎn)為參考點(diǎn)，重求（1）。）。udf解解 （1）a 為為 ：ud = uda 2(5) V = 7

39、 Vuf = ufa 6(5) V = 1 Vudf = ud uf 7(1) V = 8 Vu356132478u1u52 Vabcdef5 V6 V4 V3 V（2） c 為為 ：ud = udc 26(4) V = 12 Vuf = ufc (4) V = 4 Vudf = ud uf 124 V = 8 V 3 . 常規(guī)電路和電位電路常規(guī)電路和電位電路 電子電路中，一般將輸入（電源）的一端和輸出的一端連接在一起作為電子電路中，一般將輸入（電源）的一端和輸出的一端連接在一起作為參考點(diǎn)，為了簡(jiǎn)便，習(xí)慣上不再畫(huà)出電源，而是用電位表示。下圖所示為常規(guī)參考點(diǎn)，為了簡(jiǎn)便，習(xí)慣上不再畫(huà)出電源，而是用

40、電位表示。下圖所示為常規(guī)電路及其所對(duì)應(yīng)的電位電路。電路及其所對(duì)應(yīng)的電位電路。u356132478u1u52 Vabcdef5 V6 V4 V3 V常規(guī)電路：常規(guī)電路：+-+-+-+-+-usR1R2uaR1R2uaus1us2aa電位電路：電位電路：aaR1R1R2R2usus2us1uaua下圖所示為電位電路及其所對(duì)應(yīng)的常規(guī)電路：下圖所示為電位電路及其所對(duì)應(yīng)的常規(guī)電路：注意 電位圖中若無(wú)參考點(diǎn)，并不是說(shuō)該電路沒(méi)有參考點(diǎn)，在畫(huà)其對(duì)電位圖中若無(wú)參考點(diǎn)，并不是說(shuō)該電路沒(méi)有參考點(diǎn)，在畫(huà)其對(duì)應(yīng)的常規(guī)圖時(shí)，必須要另外畫(huà)一個(gè)點(diǎn)作為參考點(diǎn)（見(jiàn)上面的右下圖）。應(yīng)的常規(guī)圖時(shí)，必須要另外畫(huà)一個(gè)點(diǎn)作為參考點(diǎn)（見(jiàn)上面

41、的右下圖）。電位電路：電位電路：us1us2us3uauaR1R1R2R2R3R3R4R4100V200V100V300V常規(guī)電路：常規(guī)電路：us1us2+-+-+-+-uauaR1R1R2R2R3R3R4R4100V100V200V300V+-+-+-+-+-us3 一一 . 電阻元件電阻元件 1 . 定義：圖示二端元件，若在任意定義：圖示二端元件，若在任意 t 時(shí)都能用端口的伏安曲線（時(shí)都能用端口的伏安曲線（u i曲曲線）表征，則此二端元件定義為電阻元件，簡(jiǎn)稱電阻，用線）表征，則此二端元件定義為電阻元件，簡(jiǎn)稱電阻，用R表示（見(jiàn)下圖）。表示（見(jiàn)下圖）。u元件iR 2 . 分類分類 電阻元件，

42、若其電阻元件，若其 u i 曲線為通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，則為曲線為通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，則為 線性電阻。線性電阻。否則為非線性電阻。其分類如下（以否則為非線性電阻。其分類如下（以 u i 曲線表示）：曲線表示）：1 14 4 無(wú)源元件及其特性無(wú)源元件及其特性 線性非時(shí)變電阻線性非時(shí)變電阻uit 任意值任意值0線性時(shí)變電阻線性時(shí)變電阻uit1t20非線性非時(shí)變電阻非線性非時(shí)變電阻uit 任意值任意值0非線性時(shí)變電阻非線性時(shí)變電阻uit1t20 VAR： uRi1iuGuR或或式中式中 單位為單位為 西門(mén)子（西門(mén)子（S）1GR歐姆定律歐姆定律 對(duì)應(yīng)0ui伏安曲線伏安曲線（1） 關(guān)聯(lián)時(shí)關(guān)聯(lián)時(shí) 2 . 電

43、阻元件的伏安關(guān)系（電阻元件的伏安關(guān)系（VAR） 歐姆定律歐姆定律 ui、iuR（G）（2） 非關(guān)聯(lián)時(shí)非關(guān)聯(lián)時(shí) 0ui伏安曲線伏安曲線ui、R（G）uiuRiiGu歐姆定律歐姆定律 對(duì)應(yīng) VAR： 或或 歐姆定律歸納歐姆定律歸納 ： RRuRi RRui、關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)RRui、非關(guān)聯(lián)非關(guān)聯(lián)GGiGu GGui、關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)GGui、非關(guān)聯(lián)非關(guān)聯(lián)（3）負(fù)電阻概念）負(fù)電阻概念uiuRi( R0 )0ui 4 . 電阻吸收的功率電阻吸收的功率歸納歸納 ： 22RR RRRupu ii RR 吸RRui、關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)RRui、非關(guān)聯(lián)非關(guān)聯(lián) 5 . 電阻的特點(diǎn)電阻的特點(diǎn) （1）VAR為代數(shù)方程為代數(shù)方程 即時(shí)效應(yīng)，故

44、電阻為無(wú)記憶元件；即時(shí)效應(yīng)，故電阻為無(wú)記憶元件； （2）Rp 0 R是耗能元件；是耗能元件；（3） ( )( )tRRW tpd 0 無(wú)源元件。無(wú)源元件。ui、關(guān)聯(lián)：關(guān)聯(lián)：puiuRi22ui RRui、非關(guān)聯(lián)：非關(guān)聯(lián)：pui uRi 22ui RR 6 . 電阻的額定值電阻的額定值 電阻在額定工作情況下的電壓、電流和功率，稱為其額定值。電阻的工作電阻在額定工作情況下的電壓、電流和功率，稱為其額定值。電阻的工作電壓、電流若超過(guò)其額定值，則壽命縮短甚至燒毀。電壓、電流若超過(guò)其額定值，則壽命縮短甚至燒毀。 例例15 二端網(wǎng)絡(luò)二端網(wǎng)絡(luò)N1、N2和和N3的伏安特性曲線分別如下圖所示，試求各的伏安特性曲

45、線分別如下圖所示，試求各網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)的電阻R1、R2和和R3 。u 與與 i 方向關(guān)聯(lián)，故方向關(guān)聯(lián)，故解解11 0.5 2uRi +-N1iui/Au/V01221 0.5 2uRi u 與與 i 方向非關(guān)聯(lián)，故方向非關(guān)聯(lián)，故+-uiu/Vi/AN2012 例例16 （1）100 、1/4 W 的電阻，允許長(zhǎng)期通過(guò)的最大電流為多少？的電阻，允許長(zhǎng)期通過(guò)的最大電流為多少？（2）400 、1 A的電阻，允許最大端電壓是多少？的電阻，允許最大端電壓是多少？ 解解 （1）2pi R1/40.05 50 100piAAmAR故故100、1/4 W 的電阻允許長(zhǎng)期通過(guò)的最大電流為的電阻允許長(zhǎng)期通

46、過(guò)的最大電流為50 mA。 （2）(400 1) 400 uRiVV故故400 、1 A 的電阻，允許最大端電壓為的電阻，允許最大端電壓為400 V 。 u 與與 i 方向關(guān)聯(lián)，故方向關(guān)聯(lián)，故31 0.5 2uRi u/Vi/A+-N3iu012 例例17 （1）試求）試求 220 V、60 W 白熾燈的電阻；（白熾燈的電阻；（2）兩個(gè)）兩個(gè)220 V、60 W 的白熾燈串聯(lián)后接于的白熾燈串聯(lián)后接于220 V電壓上，它們消耗的總功率為多少？（電壓上，它們消耗的總功率為多少？（3）220 V、60 W 白熾燈與白熾燈與220 V、25 W 白熾燈串聯(lián)后接于白熾燈串聯(lián)后接于220V電壓上，試問(wèn)哪個(gè)

47、亮，哪電壓上，試問(wèn)哪個(gè)亮，哪個(gè)暗？個(gè)暗？ 解解（1）2/puR22/(220 /60) 806.7 Rup （2）設(shè)一個(gè)白熾燈的電阻為）設(shè)一個(gè)白熾燈的電阻為R，故，故2211/2(60) 30 22upuRWWR （3）兩燈串聯(lián)，電流相等，瓦數(shù)較的燈，其電阻較大）兩燈串聯(lián)，電流相等，瓦數(shù)較的燈，其電阻較大 ( 因?yàn)橐驗(yàn)?故故220 V、60 W 與與220 V、25 W 的白熾燈串聯(lián)工作時(shí)，的白熾燈串聯(lián)工作時(shí)，25 W 的燈比的燈比60 W 的燈的燈亮。亮。2/Rup)， 二二 . 電容元件電容元件 1 . 定義和分類定義和分類 定義：定義： 元件uabq-q 二端元件若任意二端元件若任意t時(shí)

48、刻能用時(shí)刻能用 庫(kù)伏（庫(kù)伏（q u）曲線表征，則為電容）曲線表征，則為電容ab 分類：分類：與電阻分類類同，即有線性非時(shí)變、線性時(shí)變、非線性非時(shí)變和與電阻分類類同，即有線性非時(shí)變、線性時(shí)變、非線性非時(shí)變和 非線性時(shí)變四種電容。我們僅分析第一種。非線性時(shí)變四種電容。我們僅分析第一種。 2 . 線性非時(shí)變電容的庫(kù)伏特性：線性非時(shí)變電容的庫(kù)伏特性： uq-q 線性電容的電荷線性電容的電荷 q 與電容兩端電壓與電容兩端電壓 u 成正比，比例系數(shù)用成正比，比例系數(shù)用 C 表示，即表示，即qcupF 。電容元件用。電容元件用 C 標(biāo)示。標(biāo)示。qcu 稱為電容。單位：法拉（稱為電容。單位：法拉（F），），1

49、法法1庫(kù)庫(kù)/伏，常用伏，常用 、F 3 .電容電容VAR的微分形式的微分形式 uq-qi 右圖所示電容右圖所示電容u 、 i 關(guān)聯(lián)，由定義有關(guān)聯(lián)，由定義有dqidtqCuC 常數(shù)常數(shù)duCdt即即 電容電容VAR的微分形式的微分形式（前提：（前提： 、 關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián) ） cduiCdtucic若若 、 非關(guān)聯(lián)，則上式加非關(guān)聯(lián)，則上式加“ ”號(hào)。號(hào)。ucic注意ic (t) 取決于取決于 的變化率，的變化率，uc (t)uc (t)0時(shí)， ic (t) 不一定為一定為零，反之亦然（見(jiàn)下圖）。零，反之亦然（見(jiàn)下圖）。tucic0ucict0 4 . 電容電容VAR的積分形式的積分形式( ) ( )cc

50、du ti tCdt或或00111 ( )( ) ( )tttcccctu tidididCCC式中式中t0 為為到到 t 之間的一個(gè)時(shí)刻。上式可寫(xiě)成之間的一個(gè)時(shí)刻。上式可寫(xiě)成 1 ( )( )tccu tidC 電容電容VAR的積分形式的積分形式 （前提：（前提： 、 關(guān)聯(lián)）關(guān)聯(lián)）ucic001( )( )( )tccctu tu tidC 電容電容VAR的積分形式的積分形式（ucic、 關(guān)聯(lián)）關(guān)聯(lián)） 5 . 電容的儲(chǔ)能電容的儲(chǔ)能iuCiuC或或功率：功率：pui duiCdt duCudt能量：能量： ( )()( )2()( )( )1=2ttu tcuu tuduW tpdCudCud

51、udCu()0u 21( )2Cu t21( )( )2ccW tCut 電容電容C在在 t 時(shí)的能量（儲(chǔ)能）時(shí)的能量（儲(chǔ)能） 6. 電容的特點(diǎn)電容的特點(diǎn) （1） 說(shuō)明電容電壓有記憶電容電流的說(shuō)明電容電壓有記憶電容電流的 1 ( )( )tccu tidC特性特性 C是一記憶元件。是一記憶元件。（2） 說(shuō)明電容不可能供出能量，故它是無(wú)源說(shuō)明電容不可能供出能量，故它是無(wú)源21( )( )02ccW tCu t元件。電容吸收的能量?jī)?chǔ)存于磁場(chǎng)中，因此它又是一個(gè)儲(chǔ)能元件。元件。電容吸收的能量?jī)?chǔ)存于磁場(chǎng)中，因此它又是一個(gè)儲(chǔ)能元件。 例例18 圖（圖（a）電路中，）電路中，u(t)的波形如圖（的波形如圖（

52、b）所示，試求）所示，試求i(t)，并畫(huà)出，并畫(huà)出i(t)的波形（的波形（i t 曲線）。曲線）。u(t)i(t)C2 F（a）012344u / V t / ms 01234 t / ms 48i / mA（b）（c）01 :tms 36334 4 /(4 10 ) /(2 104 10 ) 8 10 8 ut VduV msV sdiduiCAAmAdt 1 2 :mstms 4 uV0duiCdt解解，u(t)i(t)C2 F（a）012344u / V t / ms 01234 t / ms 48i / mA（b）（c）24:mstms 3633( 28) 2 /( 2 10 ) /2

53、 10 ( 2 10 ) 4 10 4 utVduV msV sdiduiCAAmAdt i(t)的波形如圖（的波形如圖（c）所示。）所示。 例例19 圖（圖（a）電路中，）電路中，i(t) 的波形如圖（的波形如圖（b）所示，試求）所示，試求u(t) ，并畫(huà)，并畫(huà)出出u(t)的波形（的波形（u t 曲線）。曲線）。u(t)i(t)C100 F00.010.02 t / s 1i / A（b）u / V（c）00.010.02 t / s 50100（a）解解 5 26 05200.01 : ( )100 11 ( )( )1005 10 100 10 (0.01)(5 100.01 ) 50

54、tttsi tt Au tiddt VCuVV u(t)i(t)C100 F00.010.02 t / s 1i / A（b）u / V（c）00.010.02 t / s 50100（a）0.0160.010.010.02 : ( )( 1002) 1 ( )(0.01)( )1 50( 1002) 100 10 ttstsi ttAu tuidCdV 524 ( 5 102 10100) (0.02)100 ttVuV 0.2 : ( )0 ( )(0.02)100 tsi tu tuVu(t)的波形如圖（的波形如圖（c）所示。）所示。 三三 . 電感元件電感元件 1. 磁鏈磁鏈 Nkk=

55、1單位：韋伯單位：韋伯（Wb）若各匝磁通相等均為若各匝磁通相等均為，則，則N 左圖：左圖： (磁通磁通)，各匝磁，各匝磁通不等。各匝磁通之和定義為磁鏈，通不等。各匝磁通之和定義為磁鏈，用用表示，即表示，即i 產(chǎn)生i2. 電感的定義和分類電感的定義和分類元件定義定義 二端元件若任意二端元件若任意 t 時(shí)能用韋安時(shí)能用韋安（ i ）曲線表征，則為電感）曲線表征，則為電感abiab分類分類：與電容類似分為四種。只討論線性非時(shí)變電感。：與電容類似分為四種。只討論線性非時(shí)變電感。 3. 線性電感的韋安特性線性電感的韋安特性 正比于正比于 i L i式中系數(shù)式中系數(shù) L = / i 稱為電感（系數(shù)），單位

56、：亨利（稱為電感（系數(shù)），單位：亨利（H），）， 1亨亨1韋韋/安。安。電感元件用電感元件用L標(biāo)示。標(biāo)示。，比例系數(shù)用，比例系數(shù)用 L 表示，即表示，即4. 電感電感VAR的微分形式的微分形式 上圖中，上圖中，i 產(chǎn)生產(chǎn)生（ 與與 i 方向?yàn)橛沂致菪P(guān)系），方向?yàn)橛沂致菪P(guān)系）， i 變化（用變化（用 表示，表示，以下同），導(dǎo)至以下同），導(dǎo)至 ，于是線圈兩端出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，于是線圈兩端出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e 。當(dāng)。當(dāng) e 與與 方向?yàn)榉较驗(yàn)閐edt duedt 。以上內(nèi)容簡(jiǎn)單表示如下：。以上內(nèi)容簡(jiǎn)單表示如下：壓壓 u 的方向與的方向與e 方向一致，于是方向一致，于是右手螺旋關(guān)系時(shí)，根據(jù)法拉第定律及

57、楞次定則，右手螺旋關(guān)系時(shí)，根據(jù)法拉第定律及楞次定則， 。設(shè)電感兩端電。設(shè)電感兩端電 i 右旋右旋右旋右旋dedt u 與與 i 同向同向 dudtL+- i u+-uL i 感應(yīng)電壓、電流分別用感應(yīng)電壓、電流分別用 、 表示，下面進(jìn)一步分析上式中的表示，下面進(jìn)一步分析上式中的uLiL dudtLdudt線性線性LLi LdiLdtLLdiuLdt 電感電感VAR的微分形式的微分形式（前提：（前提： 、 關(guān)聯(lián)）關(guān)聯(lián)）uLiL 5. 電感電感VAR的積分形式的積分形式由積分形式可得由積分形式可得00 111( )( )( )( )tttLLLLti tudududLLL故故001( )( )( )

58、tLLLti ti tudL電感電感VAR的積分形式的積分形式 （前提：（前提： 、 關(guān)聯(lián)）關(guān)聯(lián)）uLiL 7. 電感的特點(diǎn)（分析與電容的類似）電感的特點(diǎn)（分析與電容的類似） （1） 電感電流有記憶電感電壓的特性，是一記憶元件；電感電流有記憶電感電壓的特性，是一記憶元件； （2）電感是無(wú)源元件且是儲(chǔ)能元件。）電感是無(wú)源元件且是儲(chǔ)能元件。 8. 直流狀態(tài)下的直流狀態(tài)下的 L、C6. 電感的儲(chǔ)能電感的儲(chǔ)能 分析方法與電容類同，最后得分析方法與電容類同，最后得21( )( )2LLW tLit L在在 t 時(shí)的儲(chǔ)能時(shí)的儲(chǔ)能L ：LLdiuLdtiL 恒定恒定 L 相當(dāng)于短路相當(dāng)于短路0LdILdtC

59、 ：ccduiCdtuC 恒定恒定 C 相當(dāng)于開(kāi)路相當(dāng)于開(kāi)路0cdUCdt一一 . 電壓源（簡(jiǎn)稱壓源）電壓源（簡(jiǎn)稱壓源） 1. 電壓源的定義和伏安關(guān)系電壓源的定義和伏安關(guān)系 （1）定義：二端元件，若它能提供一個(gè)恒定電壓）定義：二端元件，若它能提供一個(gè)恒定電壓 Us 或時(shí)變電壓或時(shí)變電壓 us 且它且它們與流過(guò)元件的電流無(wú)關(guān)，則此二端元件稱為電壓源，表示如下：們與流過(guò)元件的電流無(wú)關(guān)，則此二端元件稱為電壓源，表示如下：（2）電壓源的）電壓源的VAR：us(t )UsUsIUU Us（I 任意）任意）us(t )iu u= us（i 任意）任意）1 15 5 有源元件及其特性有源元件及其特性 （3）

60、說(shuō)明）說(shuō)明 流過(guò)電壓源的電流取決于電壓源及外電路。見(jiàn)下圖：流過(guò)電壓源的電流取決于電壓源及外電路。見(jiàn)下圖： 電壓源可能供出功率，也可能吸收功率。見(jiàn)下圖：電壓源可能供出功率，也可能吸收功率。見(jiàn)下圖：10VIR10 1 R=5 2 RIAIA時(shí)，時(shí)， 電壓源是一有源元件，因?yàn)樗軌蚬┏瞿芰?。電壓源是一有源元件，因?yàn)樗軌蚬┏瞿芰?。UR10V6V2P1P2由圖可見(jiàn)由圖可見(jiàn)UR ( 106 ) V4 VI UR / 22 VP1供供10 I （102）W20 W , P1吸吸6 I （62）W 12 WI 2. 壓源單回路歐姆定律壓源單回路歐姆定律 右圖所示電路為電壓源和電阻構(gòu)成的單右圖所示電路為電壓源