电路分析自学指导书

1、第二章 常用电路元器件一、 集成运算放大器: 集成运放的电路组成及符号集成运放的图形符号二. 理想运放的两个重要结论： 三. 反相比例运算放大器四.同相比例运算放大器五.电压跟随器 U0=Ui 第三章 常用电路分析法电流: 单位时间内通过导体横截面的电荷量电压: 单位正电荷q 从电路中一点移至另一点时电场力做功（W）的大小关联参考方向: 元件或支路的u，i 采用相同的参考方向称之为关联参考方向。反之，称为非关联参考方向。电功率: 单位时间内电场力所做的功功率的单位：W (瓦) (Watt，瓦特) 能量的单位：J (焦) (Joule，焦耳) 电路吸收或发出功率的判断 ui 取关联参考方向 P=

2、ui 表示元件吸收的功率 P>0 吸收正功率 (实际吸收) P<0 吸收负功率 (实际发出)1.在下图示电路中，发出功率的是（ ）A、电阻 B、电压源和电流源 C、电压源 D、电流源2下面所示电路中理想电流源的功率为 -60W 1. 下面所示电路中理想电流源吸收的功率为 -15 W 电路元件 电阻元件：表示消耗电能的元件电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件1.在直流稳态时，电感元件上（ C ）A、有电流，有电压 B、无电流，有电压 C、有电流，无电压 D、无电流，无电压2.如图在指定的电压u和电流i的正方向下，电感电压和电流的约束方程为( A ).（A） （B） （C） （D

3、）电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件1.在直流稳态时，电容元件上（ C ）A、有电流，有电压 B、有电流，无电压 C、无电流，有电压 D、无电流，无电压2.电容电压滞后其电流的相位为 角度电压源和电流源：表示将其它形式的能量转变成电能的元件。理想电压源: 其两端电压总能保持定值或一定的时间函数，其值与流过它的电流 i 无关的元件叫理想电压源理想电流源:电流源的输出电流由电源本身决定，与外电路无关；与它两端电压方向、大小无关。1.下图所示电路中I的表达式正确的是（ A ）.（A） （B） （C） （D） 2.与理想电流源串联的支路中电阻（ C ）.（A）对该支路电流有影响 （B）对该支路

4、电压没有影响（C）对该支路电流没有影响 （D）对该支路电流及电压均有影响3.在运用中不允许理想电压源 短 路，不允许理想电流源 开 路受控电源:电压或电流的大小和方向不是给定的时间函数，而是受电路中某个地方的电压(或电流)控制的电源，称受控源。1.受控源通常具有电源和（ 电阻 ）的两重性质。若受控源和线性电阻组成一端口电路，则其等效电阻Rin的定义式为（ Rin= ）例:求：电压u2基尔霍夫定律:基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律 （KCL）和基尔霍夫电压定律( KVL )支路:电路中通过同一电流的同一分支结点:三条以上支路的连接点称为结点路径:两结点间的一条通路。由支路构成回路:由支路组成的闭

5、合路径网孔:对平面电路，其内部不含任何支路的回路称网孔基尔霍夫电流定律 (KCL);基尔霍夫电压定律 (KVL) :1、电路如图6所示，电流I。图6I1 解：列KCL方程 （2分）列KVL方程 （2分）解得： （1分）2、如图9所示双口网络的Z参数矩阵。解：电流电压相量参考方向如图。22W2W2W1221+-列KVL方程： （1分） （1分）整理得： （1分） （1分）所以 （1分）1.网孔电流法: 它仅适用于平面电路 如果某支路属于两个网孔所共有，则该支路上的电流就等于流经该支路二网孔电流的代数和。与支路电流方向一致的网孔电流取正号，反之取负号。1、 电路如右图所示，试求电流I。解：设网孔电

6、流参考方向如图所示。 列写标准化网孔电流方程： （6分）解得：I2= 2A、I3=1.5A （2分）所以：I=I2-I3=0.5A （2分）2. 电路如图所示，试用网孔法求解支路电流和 解: 设受控电流源端电压为U 解得 网孔电流法的一般步骤： 1. 选网孔为独立回路，并确定其绕行方向； 2. 以网孔电流为未知量，列写其KVL方程； 3. 求解上述方程，得到 l 个网孔电流； 4. 求各支路电流； 5. 其它分析。 3.列出图示电路的网孔方程，计算出三个网孔电流。特别提醒：用此方法解题，一定要注意支路中是否有理想电流源或受控电流源。有的话，可少列KVL方程。第四章 网络定理叠加定理: 由两个独

7、立电源共同产生的响应，等于每个独立电源单独作用所产生响应之和。线性电路的这种叠加性称为叠加定理。(电压源短接,电流源断开)例:已知r=2W，试用叠加定理求电流i和电压u。解：画出12V独立电压源和6A独立电流源单独作用的电路, 如图(b)和(c)所示由图(c)电路，列出KVL方程 最后得到：注意:叠加原理只适用线性电路戴维南定理: 任何一个线性有源二端网络 对外电路来说可以用一个电压源串联电阻支路来等效.电压源的电压等于原有源二端网络的开路电压Uoc 而电阻等于原来有源二端网络中所有独立源为零时输入电阻Ro例1: 电路如 图5所示，求戴维南等效电路。(10分) (5分)； (5分)2. 电路如

8、图3所示。求戴维南等效电路（15分）。 Uoc=0 (8分)； Ro=7 (7分)诺顿定理: 任何一个线性有源二端网络对外电路来说可用一个电流源并联电导支路来等效电流源的电流等于原来有源二端网络的短路电流I sc 电导等于原来有源二端网络中所有电源为零时其端口处所得到的等效电导例：第五章 正弦电源激励电路正弦量:正弦量是指按正弦函数（sin）或余弦函数（cos）规律变化的量。正弦交流电的三要素:正弦电流 ，则：振幅、角频率（rad/s）、初相位一起，称为正弦量的三要素。正弦量的周期。同频率正弦量的相位差:用相位差来表征两个同频率正弦信号的相位关系。假定电 (相位差反映了两个同频率正弦量从零达到

9、最大值的先后)例:已知i=10cos(100t-30。)A，u=5sin(100t-60。)A,则 i、u的相位差为 120° 且i 超前 u。有效值: +j , j , -1 都可以看成旋转因子。正弦量与相量的对应关系: 复数有三种表示形式，即直角坐标形式：极坐标形式：指数形式：其中。它们的互换关系是复数运算遵循以下规律：（共轭运算）线性时不变电路元件的相量模型阻抗与导纳 例:正弦稳态电路的相量模型如图所示，已知图中电流表 A1 的读数5A，A2 的读数20A，A3 的读数25A，求电电流表 A 和 A4 的读数。【有功功率】平均功率又称为有功功率，用大写字母表示。若用表示正弦电压

10、或电流的周期，则平均功率为无功功率:电路与电源进行平均值为零的瞬时功率交换，将交换瞬时功率的最大值称为无功功率。 单位为乏（var） 视在功率:端口电压有效值U和电流I有效值的乘积 S=UI最大功率 负载电阻获得最大功率的条件为2.所示电路中，ZL可任意调节。试确定：ZL调节到何值时，ZL获得的有功功率最大，并求此最大功率。解 先确定负载ZL以外电路的戴维宁等效电路，再应用最大功率传输条件。由图（b）确定开路电压。由分流关系不难得到由图（c）确定等效阻抗。由阻抗并联关系可得因此，当ZL=Zeq=20时，ZL从电路获得的有功功率最大，最大功率为 第七章 非正弦周期电源激励电路1.傅里叶级数展开

11、在电路分析中，一般用傅里叶级数的另一种形式 例：求周期函数f(t)的傅里叶级数展开式。 所给波形在一个周期内的表达式： 根据下式求A0、ak和bk 因为ak=0，所以 于是得到 2.有效值：周期量的有效值等于其瞬时值的方均根值，即 当给出函数 f ( t ) 在一个周期内的表达式，便可以直接代入上式计算有效值。正弦级数形式求有效值例:已知周期电流 ，求其有效值。解:3.非正弦周期函数的平均值(直流分量)例:求下列波形的有效值和平均值 4.非正弦周期交流电路平均功率 平均功率直流分量的功率各次谐波的平均功率例:某一电路的端电压和端电流分别为求该网络吸收的平均功率。解: 注意应将的第二项化成幅值为

12、正，即化为后来计算（）。之所以要减而不是加，是因为正弦量的初相应在之间第八章双口网络和滤波器双口网络概述 对外具有两个端口的网络称为二端口网络，简称为双口网络。双口网络的每一个端口的电流必须是一进一出相等。如图所示。双口网络的参考方向如图所示 1.双口网络的开路参数 Z Z参数反映了端部电流与端电压关系，若端电流已知，则由Z参数可求出端电压。Z参数矩阵 为端口2开路时，端口1的入端阻抗 为端口1开路时，12端的转移阻抗 为端口2开路时，21端的转移阻抗 为端口1开路时，端口2的入端阻抗若P为互易网络（线性无独立源和受控源网络），则有Z12=Z21若P为对称双口网络 Z12=Z21，Z11=Z2

13、21、如图9所示双口网络的Z参数矩阵。解：电流电压相量参考方向如图。22W2W2W1221+-列KVL方程： （1分） （1分）整理得： （1分） （1分）所以 （1分）双口网络的短路参数Y: 短路参数方程(用端口电压来表示端口电流) Y 参数矩阵 为端口2短接时，端口1的入端导纳 为端口2短接时，12端的转移导纳 为端口1短接时，21端的转移导纳 为端口1短接时，端口2的入端导纳 对于互易双口网络，Y12=Y21 对于对称双口网络，Y11=Y22双口网络的传输参数T: 用输出端电压和电流来表示输入端电压电流 对于同一个网络，可由开路参数 Z或短路参数 Y推得T参数. 双口网络的混合参数H 例

14、:求图示电路的T参数和H参数 整理，得： 2.如图电路，求Z参数第九章 一阶电路换路定律: 求初始值的步骤:1. 由换路前电路（一般为稳定状态）求uC(0)和iL(0)；2. 由换路定律得 uC(0) 和 iL(0)。3. 画0等效电路。 a. 换路后的电路 b. 电容（电感）用电压源（电流源）替代。 （取0时刻值，方向与原假定的电容电压、电感电流方向相同）。4. 由0电路求所需各变量的0值。1.图示电路原已达到稳态，当t=0时开关K动作，求t=0+时各元件的电流和电压。 iL(0-) = 6A，iL(0+) = iL(0-)= 6A ， iR3(0+) = 2A iR1(0+) =12 2. 图示电路已达到稳态，当t=0时开关K动作，求t=0+时各元件的电流和电压。 ， uC (0+) = 4V iC(0+) = (R2与uC串联). 三要素法分析一阶电路时间常数: t = L / R t =RC 用t¥的稳态电路求 (终值) 用0等效电路求解 用0等效电路求解例1. 下图所示电路中，开关长期在1位，现时开关合向2位，试用三要素法分析换路后的和。解：用三要素法求解(1) 先求初始值 根据换路定律 （