第一章 电路的基本概念与基本定律教材

1、主讲教师：姬敬主讲教师：姬敬Telmail：电电 路路 原原 理理绪绪 论论问题：问题：（1 1）为什么要学习这门课？）为什么要学习这门课？（2 2）这门课好不好学？）这门课好不好学？本课程的内容本课程的内容 以电路模型为基础，编写描述电路的方程式，通过响应的求解、分析，认识已知电路的功能和特性。2 2、动态电路分析（上册）、动态电路分析（上册）3 3、正弦稳态电路分析（下册）、正弦稳态电路分析（下册）1 1、电阻电路分析（上册）、电阻电路分析（上册）主要参考书主要参考书邱关源编 电路 高教出版社周长源编 电路分析基础 高教出版社燕庆明编 电路分析教程 高教出版社根据

2、所分析电路的不同可分为：第一章第一章 电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律1.1 1.1 电路模型电路模型1.2 1.2 电路变量电路变量1.3 1.3 连接约束关系连接约束关系1.4 1.4 元件约束关系元件约束关系1.5 1.5 两类约束分析电路两类约束分析电路第第1 1节节 电路模型电路模型一一. . 实际电路与电路模型实际电路与电路模型实际电路：是由实际电气器件互相连接而成，是构成各种电子实际电路：是由实际电气器件互相连接而成，是构成各种电子 系统的基本构件。系统的基本构件。 电路模型：是由理想电路元件与理想导线互相连接而成。电路模型：是由理想电路元件与理想导线互相连接而成

3、。 电路分析的目的：通过求解响应，认识已知电路的功电路分析的目的：通过求解响应，认识已知电路的功 能和固有属性。（技术指标）能和固有属性。（技术指标） 已知电路已知电路 （结构、元件参数）（结构、元件参数）已知激励已知激励)(tf待求响应待求响应?)(ty？求LPI 开关干电池灯泡(a)实际电路实际电路(b)电气图电气图(c) 电路模型电路模型集总化条件集总化条件： 二二. . 集总参数电路集总参数电路 设实际电路的最大尺寸为l ，电路中的电磁信号（电压或电流）的波长为，则电路的集总化条件可 以表示为 l 用光速c去除不等式的两边，可得 T 其中=l/c 是电磁信号从电路的一端传到电路的另一端

4、所需要的时间，T 为信号的周期。 当电磁场变化相对较慢时，电路的尺寸可以忽略，在元件外部不存在任何电场与磁场，电路的大小和形状不影响电路的特性可以近似用集总参数电路作为模型。线性与非线型电路线性与非线型电路: : 组成电路的元件是否包含非线性元件？集总参数与分布参数电路集总参数与分布参数电路: : 电路几何尺寸与工作频率如何？(l 0，则真实方向与参考方向一致。若i、u0，元件吸收能量；，元件吸收能量； 当当p0，元件吸收能量；，元件吸收能量； 当当p 0 p 0 w 0 通常通常“电阻电阻” 指线性非负电阻值的电阻元件指线性非负电阻值的电阻元件无源元无源元件。件。电阻元件的功率和能量电阻元件

5、的功率和能量( (u和和i 取关联参考方向取关联参考方向) ) 注意电阻两端的电压与电流为非关联参考方向，注意电阻两端的电压与电流为非关联参考方向，因此，功率实际取值与参考方向的选取无关。因此，功率实际取值与参考方向的选取无关。已知 R=2，u=5V ，求 i，p = ?解解: :)A(5 . 225Rui)W(5 .12)5 . 2(5uip由 u = R i 得例例二、独立电源二、独立电源 独立电源是在电路中能独立提供能量的元件，常作为信独立电源是在电路中能独立提供能量的元件，常作为信号源号源输入输入或称为或称为激励激励。电压源（理想电压源）电压源（理想电压源） 在任意时刻，元件两在任意时

6、刻，元件两端的电压总保持为某给定端的电压总保持为某给定的时间函数的时间函数uS(t)，而与流，而与流过其电流无关。过其电流无关。时变： u= us(t) Us直流： u=UsuiSu电流源（理想电流源）电流源（理想电流源）时变： i = is(t) 直流： i = Is光电池和某些电子电路的特性可以用电流源表征光电池和某些电子电路的特性可以用电流源表征 在任意时刻，流过元件的电流总保持为某给定的时间在任意时刻，流过元件的电流总保持为某给定的时间函数函数iS(t)，而与其两端的电压无关。，而与其两端的电压无关。（4 4）独立源为有源元件，可提供能量。（注意也可以从外电）独立源为有源元件，可提供能

7、量。（注意也可以从外电 路接收能量）路接收能量）（1 1）独立源可以纳入一般电阻元件，但特性曲线不过原点，）独立源可以纳入一般电阻元件，但特性曲线不过原点， 不服从欧姆定律。通常与电阻区别对待。不服从欧姆定律。通常与电阻区别对待。 （2 2）电压源上的电流由电源端电压与外电路共同决定。）电压源上的电流由电源端电压与外电路共同决定。讨论讨论 （3 3）电流源上的电压由电源电流与外电路共同决定。）电流源上的电压由电源电流与外电路共同决定。 两种实际电源模型（有伴电源）两种实际电源模型（有伴电源）三、受控源三、受控源其输出受其它支路上电压或电流控制。其输出受其它支路上电压或电流控制。受控电压源受控电

8、压源u电压控制电流源电压控制电流源 i2= g u1gu1u1i2电压控制电压源电压控制电压源 u2= u1u1u2 u1电流控制电流源电流控制电流源 i2= i1i1i2i1电流控制电压源电流控制电压源 u2= r i1u2ri1i1受控电流源受控电流源i(1)(1)受控源与独立源不同，其电源值依赖于其他变量，受控源与独立源不同，其电源值依赖于其他变量， 一般不能单独作为电路的激励源。一般不能单独作为电路的激励源。讨论讨论(2)(2)受控源是有源元件，在一定条件下可以向电路提供受控源是有源元件，在一定条件下可以向电路提供 能量。能量。(3)(3)在列写电路方程时受控源可以先作为独立源处理。在

9、列写电路方程时受控源可以先作为独立源处理。(4)(4)受控源可以构成实际电子器件和集成运算放大器等受控源可以构成实际电子器件和集成运算放大器等 的小信号模型。的小信号模型。ui 第第5节节 用两类约束求解电路用两类约束求解电路一一. . 支路变量法（支路变量法（2m2m法、法、1m1m法）法）电路模型电路模型( ( m条支路、条支路、n个节点）个节点）分析目的：完全确定电路各个支路电压和电流，共分析目的：完全确定电路各个支路电压和电流，共2m2m个变量个变量分析依据：相互独立的两类约束条件，共得到分析依据：相互独立的两类约束条件，共得到2m2m个独立方程个独立方程（KCL:n-1KCL:n-1

10、个方程、个方程、KVL:m-n+1KVL:m-n+1个方程、个方程、VCR:mVCR:m个方程）个方程）观察法直接列方程求取支路变量观察法直接列方程求取支路变量1. 1. 确定必要的变量，标出其参考方向确定必要的变量，标出其参考方向2. 2. 列写必要的方程列写必要的方程3. 3. 从已知量逐步求出未知量从已知量逐步求出未知量请同学们课后自学该部分内容。请同学们课后自学该部分内容。解：设电流解：设电流 i1、 i2、 i3 。求开路电压求开路电压 uab=?对节点对节点c c应用应用KCL：对回路对回路acdaacda应用应用KVL：对闭合路径对闭合路径abcaabca应用应用KVL：uabi

11、03i0321iiiiii210642 ii)A( 1i021(4）abu）V(2abu例例cba求求U 和和 I 。1I例例解：设解：设a、b、c及及I1如图如图 V)(4 . 1V121IUA)(31acUIV)( 312acUV)( 1) 3(14bcU又A)(2 . 032 1bcUI则解：解： 联立求解得：联立求解得：应用欧姆定律：应用欧姆定律：6000uib)mA(4 . 2)mA(2 . 7 )V(4 .14baiiu例例求：求：ia，ib，u=? ?0024. 02aabiii应用应用KCL： 2000 uia二二 . . 电阻的分压与分流作用电阻的分压与分流作用串联：串联： 电流相同，电压相加电流相同，电压相加RiiRRiRiRuuu)(212121分压公式分压公式串联串联uRRRiRuuRRRiRu212222111121 RRR其中并联：并联： 电压相同，电流相加电压相同，电流相加uRRRuRuiii)11(212121RiiRRRRu2121并联并联 分流公式分流公式iRRRRuii