电路分析基础 第01章

1、 由电阻、电容、电感等集中参数元件由电阻、电容、电感等集中参数元件 组成的电路称为集中电路。组成的电路称为集中电路。 电路的功能基本上可以分成两大类。电路的功能基本上可以分成两大类。 一类是用来实现电能的转换、传输和分配。一类是用来实现电能的转换、传输和分配。 电路的另一类功能则是在信息网络中，用电路的另一类功能则是在信息网络中，用 来传递、储存、加工和处理各种电信号。来传递、储存、加工和处理各种电信号。 图图1-2所示的是通信网的基本组成框图。所示的是通信网的基本组成框图。 通常把输入电路的信号称为激励，而把经通常把输入电路的信号称为激励，而把经 过电路传输或处理后的信号称为响应。过电路传输

2、或处理后的信号称为响应。 图1-2通信网的基本组成框图 构成电路的设备和器件统称为电路构成电路的设备和器件统称为电路 部件，常用的电路部件有电池、发电机、部件，常用的电路部件有电池、发电机、 信号发生器、电阻器、电容器、电感线信号发生器、电阻器、电容器、电感线 圈、变压器、晶体管及集成电路等。圈、变压器、晶体管及集成电路等。 基本的电路参数有基本的电路参数有3个，即电阻、电个，即电阻、电 容和电感。容和电感。 基本的集中参数元件有电阻元件、电基本的集中参数元件有电阻元件、电 感元件和电容元件，分别用图感元件和电容元件，分别用图1-3(a)，(b) 和和(c)来表示。来表示。 图1-3 三种基本

3、的集中参数元件 实际电路要能用集中参数电路去近似，实际电路要能用集中参数电路去近似， 需要满足以下条件：电路的几何尺寸需要满足以下条件：电路的几何尺寸i必须必须 远小于电路工作频率所对应的电磁波的波远小于电路工作频率所对应的电磁波的波 长长，即即 l =c/f c=3108m/s(光速光速) 电流用符号电流用符号i表示。其定义为：单位时表示。其定义为：单位时 间内通过导体横截面的电荷量，或者说电间内通过导体横截面的电荷量，或者说电 流是电荷对时间的变化率。其表达式是流是电荷对时间的变化率。其表达式是 i=dq / dt 如果电流的大小和方向不随时如果电流的大小和方向不随时 间变化，则这种电流叫

4、恒定电流，间变化，则这种电流叫恒定电流， 简称直流简称直流(Direct Current)，简写作简写作 dc或或DC，可用符号可用符号I表示。如果大表示。如果大 小和方向都随时间变化，则称为交小和方向都随时间变化，则称为交 变电流，简称交流变电流，简称交流(Alternating Current)，简写作简写作ac或或AC。 图图1-4 说明电流方向用图说明电流方向用图 电流参考方向在电路图中的标注方法电流参考方向在电路图中的标注方法 如图如图1-5所示。在计算式中，电流的参考方所示。在计算式中，电流的参考方 向可用带有下标的电流符号表示。向可用带有下标的电流符号表示。 图图1-5电流的参考

5、方向电流的参考方向 电路中的电荷具有电位电路中的电荷具有电位(势势)能。电荷能。电荷 只有在电场力的作用下才能作有规则的定只有在电场力的作用下才能作有规则的定 向移动，形成电流。向移动，形成电流。 大小和方向大小和方向(或极性或极性)都不随时间变化都不随时间变化 的电压称为直流电压，用大写字母的电压称为直流电压，用大写字母U表示，表示， 其定义为其定义为 U=W / q 电压参考方向在电路中的标注方法如电压参考方向在电路中的标注方法如 图图1-6所示。图所示。图1-6(a)和图和图1-6(b)都表示电压都表示电压 参考方向由参考方向由a指向指向b。 图图1-6电压参考方向电压参考方向 为了分析

6、方便起见，常常采用关联的为了分析方便起见，常常采用关联的 (Associated)参考方向，即电流与电压降参参考方向，即电流与电压降参 考方向一致，如图考方向一致，如图1-7(a)所示。在关联参考所示。在关联参考 方向下，只需标出电流的参考方向或电压方向下，只需标出电流的参考方向或电压 的参考方向。的参考方向。 图1-7u，i关联参考方向 电功率电功率(简称功率简称功率)是衡量电路中能量是衡量电路中能量 变化速率的物理量。其定义式为变化速率的物理量。其定义式为 p=dW / dt 在直流电路中，功率与电流、电压均在直流电路中，功率与电流、电压均 不随时间变化，式不随时间变化，式(1-7)可写成

7、可写成 P=U I 如前所述，电阻元件是从实际电阻器如前所述，电阻元件是从实际电阻器 抽象出来的模型。在中学物理中，学过由抽象出来的模型。在中学物理中，学过由 欧姆定律欧姆定律(Ohms law)，即即 u=Ri (或或U=RI) 线性电阻元件在任一瞬间的吸收功率线性电阻元件在任一瞬间的吸收功率 可按式可按式(1-7)结合欧姆定律进行计算，即结合欧姆定律进行计算，即 pR=ui=Ri2=Gu2 在直流情况下，计算式可写成在直流情况下，计算式可写成 PR=UI=RI2=GU2 理想电压源是一个二端元理想电压源是一个二端元 件，其端电压件，其端电压us在任意瞬间与通在任意瞬间与通 过它的电流无关。

8、过它的电流无关。us可以保持恒可以保持恒 定不变定不变(称为理想直流电压源称为理想直流电压源)或或 按一定规律随时间变化。按一定规律随时间变化。 理想电流源是另一种理想电源。理想电流源是另一种理想电源。 它也是一个二端元件，在任意瞬间，它也是一个二端元件，在任意瞬间， 输出电流输出电流is与其端电压无关。与其端电压无关。is可以可以 保持恒定不变保持恒定不变(称为理想直流电流源称为理想直流电流源) 或按一定规律随时间变化。或按一定规律随时间变化。 先介绍几个与电路结构有关的名词或先介绍几个与电路结构有关的名词或 术语。术语。 支路：支路：电路中一个二端元件称为一条支路。电路中一个二端元件称为一

9、条支路。 节点：节点：电路中元件的汇接点称为节点电路中元件的汇接点称为节点(结节结节)。 回路：回路：电路中任一闭合的路径称为回路。电路中任一闭合的路径称为回路。 网孔：网孔：内部不含支路的回路称为网孔。内部不含支路的回路称为网孔。 基尔霍夫电流定律可表述为：在集中基尔霍夫电流定律可表述为：在集中 参数电路中，任一时刻流出参数电路中，任一时刻流出(或流入或流入)节点节点 的各支路电流的代数和恒等于零。的各支路电流的代数和恒等于零。 写成数学表达式为写成数学表达式为 i=0(1-18) 式式(1-18)称为称为KCL方程。方程。 基尔霍夫电压定律可表示为：基尔霍夫电压定律可表示为： 在集中参数电

10、路中，任一时刻，沿任在集中参数电路中，任一时刻，沿任 一回路方向，回路中各支路电压降代一回路方向，回路中各支路电压降代 数和恒等于零。用式子表示即数和恒等于零。用式子表示即 u=0 式式(1-4-3)称为称为KVL方程。方程。 在计算式中电位用单下标字符表示，在计算式中电位用单下标字符表示， 例如例如“Ua”表示表示a点的电位。点的电位。 电位的单位也是电位的单位也是“伏伏”。 在电子电路中，常会遇到另一种在电子电路中，常会遇到另一种 性质的电源，它们有着电源的一些特性质的电源，它们有着电源的一些特 性，但它们的电压或电流又不像独立性，但它们的电压或电流又不像独立 电源那样是给定的时间函数，而

11、是受电源那样是给定的时间函数，而是受 电路中某个电压或电流的控制。这种电路中某个电压或电流的控制。这种 电源称为受控源，也称为非独立源。电源称为受控源，也称为非独立源。 电 压 控 制 电 压 源 ， 简 称电 压 控 制 电 压 源 ， 简 称 VCVS，如图如图1-25(a)所示。所示。 电 压 控 制 电 流 源 ， 简 称电 压 控 制 电 流 源 ， 简 称 VCCS，如图如图1-25(b)所示。所示。 电 流 控 制 电 压 源 ， 简 称电 流 控 制 电 压 源 ， 简 称 CCVS，如图如图1-25(c)所示。所示。 电 流 控 制 电 流 源 ， 简 称电 流 控 制 电 流 源 ， 简 称 CCCS，如图如图1-25(d)所示。所示。 图图1-25 理想受控源理想受控源 如前所述，伏安关系如前所述，伏安关系(VAR)实质上实质上 是元件对变量是元件对变量u和和i的约束关系，的约束关系，KCL和和 KVL是元件互联后，电路结构对变量是元