李瀚荪编《电路分析基础》(第4版)第一章课件

1、u 李瀚荪编李瀚荪编电路分析基础电路分析基础（第（第4 4版）版） 教材与教学参考书教材与教学参考书u 参考经典教材参考经典教材: :邱关源编邱关源编电路电路 李瀚荪编李瀚荪编简明电路分析基础简明电路分析基础电路分析基础电路分析基础( (教材教材) )u 相关的学习指导书相关的学习指导书u 课程位置及作用课程位置及作用 专业基础课专业基础课u 课程特点课程特点 内容多、基本概念多、习题多内容多、基本概念多、习题多u 课程的学习方法课程的学习方法 电路分析基础电路分析基础用心看书用心看书认真听课认真听课多作习题多作习题总结思路总结思路大学英语大学英语高等数学高等数学普通物理普通物理电路分析基础电

2、路分析基础信号与系统信号与系统电子线路电子线路数字逻辑电路数字逻辑电路数字信号处理数字信号处理信息论与编码理论信息论与编码理论计算机计算机数据通信原理数据通信原理通信原理通信原理非专业课专 业基础课专业课数数字字图图象象处处理理频频谱谱分分析析与与估估计计自自适适应应信信号号处处理理雷雷达达信信号号处处理理阵阵列列信信号号处处理理信号与信息处理卫卫星星通通信信移移动动通通信信光光纤纤通通信信计计算算机机通通信信接接入入网网技技术术互互联联网网络络程程控控交交换换通信与信息系统电路分析基础电路分析基础l 经典电路理论形成于二十世纪初至经典电路理论形成于二十世纪初至60s。经典的时域分。经典的时域

3、分析于析于30s初已初步建立，并随着电力、通讯、控制三大系统的初已初步建立，并随着电力、通讯、控制三大系统的要求发展到频域分析与电路综合。要求发展到频域分析与电路综合。l 六、七十年代至今发展了现代电路理论。它随着电子六、七十年代至今发展了现代电路理论。它随着电子革命和计算机革命而飞跃发展，特点是：频域与时域相结合，革命和计算机革命而飞跃发展，特点是：频域与时域相结合，并产生了拓扑、状态、逻辑、开关电容、数字滤波器、有源并产生了拓扑、状态、逻辑、开关电容、数字滤波器、有源网络综合、故障诊断等新的领域。网络综合、故障诊断等新的领域。l 作为首门电技术基础课，为学习电专业的专业基础课打作为首门电技

4、术基础课，为学习电专业的专业基础课打下基础；也是电气电子工程师的必备知识；学习本课程还将下基础；也是电气电子工程师的必备知识；学习本课程还将有助于其他能力的培养（如严格的科学作风、抽象的思维能有助于其他能力的培养（如严格的科学作风、抽象的思维能力、实验研究能力、总结归纳能力等）。力、实验研究能力、总结归纳能力等）。电路分析基础电路分析基础电路理论电路理论电路分析：已知电路分析：已知 已知已知 求解求解输入输入 输出输出 电路电路包括包括电路分析电路分析和和电路综合电路综合两方面内容两方面内容电路综合：已知电路综合：已知 求解求解 已知已知显然，电路分析是电路综合的基础。显然，电路分析是电路综合

5、的基础。“印象”电路分析V110VR21kR11k（a）（b b）V110VR21kR31kR11kR41kV110VR21kR11kR31k（c c）R41kV110VR21kR11kR31kR51k（d d）“印象”电路分析R41kV110VR21kR11kR31kV25VdcR51k（e e）C11uFL210uH12V110VR11k（f f）u 电路的基本概念电路的基本概念u 电路的基本定理或定律电路的基本定理或定律u 电路的基本分析方法电路的基本分析方法 研究内容研究内容电路分析基础电路分析基础1-1 电路及集总电路模型电路及集总电路模型1-2 电路变量电路变量 电流、电压及功率电

6、流、电压及功率1-3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1-47 几种电路元件（电阻、电源）几种电路元件（电阻、电源）1-8 分压公式、分流公式分压公式、分流公式1-9 两类约束两类约束1-10 支路分析支路分析第一章第一章 集总参数电路中电压、电流的约束关系集总参数电路中电压、电流的约束关系主要内容主要内容电压、电流的参考方向电压、电流的参考方向基尔霍夫定律基尔霍夫定律重点内容重点内容第一章第一章 集总参数电路中电压、电流的约束关系集总参数电路中电压、电流的约束关系电路元件特性电路元件特性分压电路、分流电路分压电路、分流电路1-1电路及集总电路模型电路及集总电路模型l 提供能量：电网、电池提供能量：电

7、网、电池l 传送和处理信号：音频、视频、放大传送和处理信号：音频、视频、放大l 测量电路：电流表、功率表、电压表、欧姆表测量电路：电流表、功率表、电压表、欧姆表l 存储信息：存储信息：EPROM、RAM电路的作用和组成电路的作用和组成 电路的作用电路的作用 低频信号发生器的内部结构低频信号发生器的内部结构1-1电路及集总电路模型电路及集总电路模型1-1电路及集总电路模型电路及集总电路模型电阻器电阻器电容器电容器线圈线圈电池电池运算放大器运算放大器晶体管晶体管1-11-1电路及集总电路模型电路及集总电路模型电路：电工设备构成的整体，它为电流的流通提供路径电路：电工设备构成的整体，它为电流的流通提

8、供路径电路组成：主要由电源、中间环节、负载构成电路组成：主要由电源、中间环节、负载构成 电源电源(source)：提供能量或信号（电池、发电机：提供能量或信号（电池、发电机 、信号发生器）、信号发生器） 负载负载(load)：将电能转化为其它形式的能量，：将电能转化为其它形式的能量， 或对信号进行处理（电阻、电容、晶体管）或对信号进行处理（电阻、电容、晶体管） 中间环节（中间环节（intermediate）：一般由导线、开）：一般由导线、开 关等构成，将电源与负载接成通路（传输线）关等构成，将电源与负载接成通路（传输线）电路的基本组成电路的基本组成1-1电路及集总电路模型电路及集总电路模型 实

9、际电路实际电路是由一定的电工、电子器件按是由一定的电工、电子器件按照一定的方式相互联接起来，构成电流通照一定的方式相互联接起来，构成电流通路，并具有一定功能的整体。路，并具有一定功能的整体。 电路模型电路模型是是由理想元件及其组合代表实由理想元件及其组合代表实际电路元件，与实际电路具有基本相同的际电路元件，与实际电路具有基本相同的电磁性质。电磁性质。是实际电路的抽象化，理想化是实际电路的抽象化，理想化，近似化。，近似化。 电路理论中所说的电路是指由各种电路理论中所说的电路是指由各种理理想电路元件想电路元件按一定方式连接组成的总体按一定方式连接组成的总体。实际器件实际器件 理想元件理想元件 符号

10、符号 图形图形 反映特性反映特性电阻器电阻器 电阻元件电阻元件 R 消耗电能消耗电能电容器电容器 电容元件电容元件 C 贮存电场能贮存电场能电感器电感器 电感元件电感元件 L 贮存磁场能贮存磁场能1-11-1电路及集总电路模型电路及集总电路模型1-1电路及集总电路模型电路及集总电路模型iRSUfR电气图电气图10BASE-T wall plate导线导线电池电池开关开关灯泡灯泡实际电路实际电路电路图电路图（电路模型）（电路模型）实际器件实际器件与与理想元件理想元件的区别：的区别：实际器件实际器件有大小、尺寸，代表有大小、尺寸，代表多种多种电磁现象；电磁现象；理想元件理想元件是一种是一种假想元件

11、假想元件，没有大，没有大小和尺寸，即它的特性表现在空间的一小和尺寸，即它的特性表现在空间的一个点上，仅代表个点上，仅代表一种一种电磁现象。电磁现象。1-11-1电路及集总电路模型电路及集总电路模型1-1电路及集总电路模型电路及集总电路模型集总参数元件与集总参数电路集总参数元件与集总参数电路(Lumped) 集总参数元件：集总参数元件：只反映一种基本电磁现象，且只反映一种基本电磁现象，且可由数学方法加以精确定义。可由数学方法加以精确定义。 集总参数电路集总参数电路：由集总参数元件构成的电路。：由集总参数元件构成的电路。 集总假设集总假设(理想化理想化): 不考虑电场和磁场的相互作用不考虑电场和磁

12、场的相互作用，不考虑电磁波的传播现象。，不考虑电磁波的传播现象。 集总假设条件：集总假设条件：实际电路的尺寸必须远小于电实际电路的尺寸必须远小于电路工作频率下的电磁波的波长。（不满足时为分路工作频率下的电磁波的波长。（不满足时为分布参数电路，微波元器件、微波电路）。布参数电路，微波元器件、微波电路）。 集总参数电路集总参数电路特点特点：电压与电流为确：电压与电流为确定常数，与器件的几何尺寸与空间位定常数，与器件的几何尺寸与空间位置无关置无关分布参数电路分布参数电路特点特点：电压与电流是时间：电压与电流是时间的函数，与器件的几何尺寸与空间位置的函数，与器件的几何尺寸与空间位置有关有关1-1电路及

13、集总电路模型电路及集总电路模型1-1电路及集总电路模型电路及集总电路模型fc波长与频率关系波长与频率关系电力用电电力用电mfc Hz,f610650低频电路低频电路mfc Hz,kf5410110130030高频电路高频电路mfc Hz,Mf10010303甚高频及更高频率电路甚高频及更高频率电路mfc Hz,Mf1030例如例如 晶体管调频收音机最高工作频晶体管调频收音机最高工作频率约率约108108MHz。问该收音机的电路是。问该收音机的电路是集总参数电路还是分布参数电路集总参数电路还是分布参数电路? ?m78. 21010810368fc 几何尺寸几何尺寸dba-b；022)4/cos(

14、4)0( i022)4/5cos(4)5 . 0( i解：（解：（1 1）表明表明此时此时真实方向与参考方向相反，真实方向与参考方向相反，从从b-ab-aiab1-2 电路变量电路变量 电流、电压、功率电流、电压、功率(2)参考方向改变，代数表达式也改变参考方向改变，代数表达式也改变, 即为即为Atti)4/2cos(4)(iab022)4/cos(4)0(i表明此时真实方向与参考方向相反，表明此时真实方向与参考方向相反，从从a-b；可见真实方向不变。可见真实方向不变。022)4/5cos(4)5 . 0(i表明表明此时此时真实方向与参考方向一致，真实方向与参考方向一致，从从b-ab-a；可见

15、真实方向不变。可见真实方向不变。习题习题1 如图所示， 各电流的参考方向已设定。 已知 I1=10A, I2= 2A, I3=8A。试确定I1、 I2、 I3的实际方向。aI1I2I3cbd解解 ：I10, 故故I1的实际方向与的实际方向与参考方向相同，参考方向相同， I1由由a点流向点流向b点。点。 I20, 故故I3的实际方向与的实际方向与参考方向相同，参考方向相同， I3由由b点流向点流向d点。点。qtwtud)(d)(即两点间的电位差。即两点间的电位差。abab间的电压，数值上为间的电压，数值上为单位正电荷从单位正电荷从a a到到b b移动时所获得或失去的能移动时所获得或失去的能量。量

16、。大小：大小：单位：伏（特）单位：伏（特） ，V； 1 1伏伏=1=1焦焦/ /库库1-2 电路变量电路变量 电流、电压、功率电流、电压、功率电压电压 (voltage) P7 低电位（负极低电位（负极-）、高电位（正极）、高电位（正极+）ab：正电荷正电荷移动失去能量，移动失去能量，a高高b低，电压降低，电压降ab：正电荷正电荷移动获得能量，移动获得能量，a低低b高，电压升高，电压升伏特亚历山德罗伏特（ 17451827年），意大利物理学家。 主要成就：主要成就： 伏达电堆 起电盘 静电计 趣闻轶事趣闻轶事 ：伏特发明电池的故事：伏特发明电池的故事 用舌尖舔着一个金币和银币，用一根导线把金币

17、和银币接通，舌头会尝到苦味；一块锡片和一枚银币，舌头会尝到酸味；银币和锡片交换位置，舌头会尝到咸味。1-2 电路变量电路变量 电流、电压、功率电流、电压、功率恒定电压（直流电压）：恒定电压（直流电压）：大小、方向恒定。大小、方向恒定。 用大写字母用大写字母 U表示。表示。时变电压：时变电压：大小、极性随时间变化。用小写字大小、极性随时间变化。用小写字 母母 u表示表示交流电压：交流电压：大小和极性作周期性变化的时变电压大小和极性作周期性变化的时变电压电压的分类abu + -+ -a ba b在电子电路课程中也可用在电子电路课程中也可用箭头箭头表示。表示。参考方向：也称参考方向：也称参考极性参考

18、极性。两种表示方法：两种表示方法：在图上标正负号；在图上标正负号；用双下标表示用双下标表示1-2 电路变量电路变量 电流、电压、功率电流、电压、功率在假设参考方向（极性）下，若在假设参考方向（极性）下，若计计算值为正，表明电压真实方向与参考算值为正，表明电压真实方向与参考方向一致；若计算值为负，表明电压方向一致；若计算值为负，表明电压真实方向与参考方向相反。真实方向与参考方向相反。P8P8注意：计算前，一定要标明电压极性；注意：计算前，一定要标明电压极性； 参考方向可任意选定，但一旦参考方向可任意选定，但一旦 选定，便不再改变。选定，便不再改变。若没有确定参考方向，计算结果是若没有确定参考方向

19、，计算结果是没有意义的。没有意义的。1-2 电路变量电路变量 电流、电压、功率电流、电压、功率解：（解：（1）相当于正电荷从）相当于正电荷从b到到a失去能量，失去能量，故电压的真实极性为：故电压的真实极性为：b“+”, a“-”。例例 2（1）若单位负电荷从）若单位负电荷从a移到移到b，失去，失去4J能量，问能量，问电压的真实极性。电压的真实极性。（2）若电压的参考方向如图，则该电压）若电压的参考方向如图，则该电压u为多少？为多少？（2）单位负电荷移动时，失去）单位负电荷移动时，失去4J能量，说能量，说明电压大小为明电压大小为4伏，由于电压的参考极性与伏，由于电压的参考极性与真实方向相反，因而

20、，真实方向相反，因而，u = - 4伏。伏。 + u -a b关联参考方向关联参考方向 P8关联关联：电流与电压降的参考方向选为：电流与电压降的参考方向选为一致一致。即即 电流的参考方向为从电压参考极性的电流的参考方向为从电压参考极性的正极端正极端“+”流向流向“”极端。极端。关联关联参考方向参考方向a b + u -ia b - u +i非关联非关联参考方向参考方向为了方便，电压与电流参考方向关联为了方便，电压与电流参考方向关联时，只须标上其中之一即可。时，只须标上其中之一即可。a i b + u -1-2 电路变量电路变量 电流、电压、功率电流、电压、功率小结小结分析电路前必须分析电路前必

21、须选定选定电压和电流的电压和电流的参考方向参考方向。参考方向一经选定，必须在图中相应位置参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注标注( (包括包括方向和符号方向和符号），在计算过程中不得任意改变。），在计算过程中不得任意改变。 参考方向也称为假定正方向，以后讨论均在参考方参考方向也称为假定正方向，以后讨论均在参考方向下进行向下进行，不考虑实际方向。不考虑实际方向。1-2 电路变量电路变量 电流、电压、功率电流、电压、功率电功率（电功率（power）：）：能量随时间的变化率能量随时间的变化率单位：瓦（特）单位：瓦（特） W1-2 电路变量电路变量 电流、电压、功率电流、电压、功率uabi能量传输

22、方向能量传输方向p0)(tp0)(tp吸收（消耗或储存）吸收（消耗或储存）功率功率提供（产生）功率提供（产生）功率ttttdiudpttw00)()()(),(0能量能量单位：焦（耳）单位：焦（耳） J)()()(titutqqwtwtpdddddd功率的计算功率的计算1. u, i 取关联参考方向取关联参考方向 p= u i 2. u, i 取非关联参考方向取非关联参考方向 p = - u i1-2 电路变量电路变量 电流、电压、功率电流、电压、功率无论用上面的哪一个公式，其计算结果无论用上面的哪一个公式，其计算结果0 p若若 ，表示该元件，表示该元件吸收吸收功率；功率；0 p若若 ，表示该

23、元件，表示该元件提供提供功率。功率。3A-5A2V4V (a) (b) (c)Pc = (4V) ( -5A) = -20W-2V-3APa = ( 2V) ( 3A) = 6WPb = ( -2V) ( -3A) = 6W例例3 计算图中各元件吸收的功率计算图中各元件吸收的功率当计算功率数值完毕之后，我们要根据当计算功率数值完毕之后，我们要根据数值符号数值符号来确定是器来确定是器件是件是吸收吸收功率还是功率还是提供提供功率。功率。1-2 电路变量电路变量 电流、电压、功率电流、电压、功率已知已知i1= i2= 2A,i3=3A, i4= -1Au1=3V, u2= -5Vu3= -u4= -

24、8V求：各段电路的功求：各段电路的功率，是吸收还是产生功率。率，是吸收还是产生功率。ABCD+ u1 - u3 + i2-u2+i3+ u4 - i4i1例例4解：解：A段，段，u1 ,i1关联，关联，2)5(22iuPB2311iuPA吸收功率吸收功率=6W0,B段，段，u2 ,i2 非关联，非关联， =10 W0, 吸收功率吸收功率ABCD+ u1 - u3 + i2-u2+i3+ u4 - i4i1C段，段，u3,i3 关联，关联， 0243)8(33iuPC8) 1()8(44iuPDDCBAPPPP BCD- u3 +i3+ u4 _ i4 产生功率产生功率D段，段，u4,i4 非关

25、联，非关联， 0, 吸收功率吸收功率验证：验证：=0 称为称为功率守恒功率守恒习题习题2 2 求图中二端网络的功率。求图中二端网络的功率。1-3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律电路整体的基本规律：基尔霍夫定律是适用于任何电路整体的基本规律：基尔霍夫定律是适用于任何集总参数电路的基本定律，其是电荷守恒和能量守集总参数电路的基本定律，其是电荷守恒和能量守恒在集总电路中的体现，包括电流定律和电压定律，恒在集总电路中的体现，包括电流定律和电压定律，分别对集总电路的电流和电压进行约束。分别对集总电路的电流和电压进行约束。电路的基本规律电路的基本规律 电路作为整体服从的规律：电路作为整体服从的规律：基尔霍夫定律

26、基尔霍夫定律 电路的各个组成部分特性如何：电路的各个组成部分特性如何：元件特性元件特性基尔霍夫定律与元件特性是电路分析的基尔霍夫定律与元件特性是电路分析的核心核心。1-3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律几个名词几个名词 P12支路支路 (branch)：一个：一个二端元件二端元件视为一条支路，视为一条支路，或或 为为了减少支路个数，往往将流过同一电流的几了减少支路个数，往往将流过同一电流的几个元件的串联组合作为一条支路。个元件的串联组合作为一条支路。1-3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律几个名词几个名词 P12节点节点 (node): 支路的支路的连接点连接点称为节点，也称为结点称为节点，也称为结点回路回

27、路(loop)：由支路组成的任一：由支路组成的任一闭合闭合路径路径网孔网孔(mesh)：内部不含有支路内部不含有支路的回路的回路基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 (KCL) P12物理基础物理基础: 电荷守恒，电流连续性。电荷守恒，电流连续性。i1 i2 i3 i4= 0出入即ii1-3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律0)(1Kkktii1+ i3= i2+ i4支路电流约束支路电流约束i1i4i2i3 在集总参数电路中，任一时刻，任一节点上，流在集总参数电路中，任一时刻，任一节点上，流入或流出该节点的所有支路电流的代数和为零。入或流出该节点的所有支路电流的代数和为零。1-3 基尔霍夫定律基尔霍夫定

28、律 KCL的运用的运用 先选定参考方向，若取流出该节点的支先选定参考方向，若取流出该节点的支路电流为正，则流入的支路电流为负。如由路电流为正，则流入的支路电流为负。如由下图可得下图可得04321 iiiii1 i4 i2 i3基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 (KCL)7A4Ai110A-12Ai210+(12) -i1-i2=0 i2=1A 7+i1-4= 0 i1= 3A 例例51-3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律取流入电流为正取流入电流为正1-3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1 3 25i6i4i1i3i2i1460iii例例2450iii3560iii三式相加得：三式相加得：0321iiiKC

29、L不仅适用于节点，也适不仅适用于节点，也适用于包围几个节点的用于包围几个节点的闭合面闭合面。注注节点节点1：节点节点2：节点节点3：KCL的推广的推广0321 iiii1ABi3i2ABiiABi两条支路电流大小相等，两条支路电流大小相等，一个流入，一个流出。一个流入，一个流出。只有一条支路相连，则只有一条支路相连，则 i=0。1-3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律R21iS1iS2R12习题习题3 iS1=6A，iS2=3A，求电阻的电，求电阻的电流及电压。流及电压。 解：各支路电压解：各支路电压相等，设为相等，设为u，电，电阻电压与电流取阻电压与电流取关联方向，设流关联方向，设流出电流为正，列出

30、电流为正，列KCL方程方程02121 RRSSiiii01236uu代入元件代入元件VCR，得，得+u- R21iS1iS2R12+u- ARuiARuiVuRR2122211计算得计算得1-3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律能量守恒，电荷守恒。能量守恒，电荷守恒。0654321pppppp0163514332211iuiuiuiuiuiu132iii0)()(353216421iuuuiuuuu06421uuuu0532uuu035641uuuuu0665544332211iuiuiuiuiuiu1-3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 在集总参数电路中，任一时刻，任在集总参数电路中，任一时刻，任一回路中

31、，所有支路电压降的代数和等一回路中，所有支路电压降的代数和等于零。于零。基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 (KVL) P16-170)(1Kkktu回路电压约束回路电压约束升降uu另一形式另一形式电压降之和电压降之和= =电压升之和。电压升之和。U1US1+U2U3+U4US200U顺时针顺时针方向绕行方向绕行:1-3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律指定一个回路的指定一个回路的绕行方向绕行方向。首先：首先：规定：规定：凡电压的参考方向与回路绕行方凡电压的参考方向与回路绕行方向向一致一致者，取者，取“+”，反之，取，反之，取“-”。（电压（电压降降取取正正，电压，电压升升取取负负）例例U4+US1_+

32、US2_U3U1U2 KVL的运用的运用1-3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律例题见例题见p17 14例例KVL不仅适用于回路，还不仅适用于回路，还可以推广应用于任何一个假可以推广应用于任何一个假象闭合的一段电路（广义回象闭合的一段电路（广义回路）。路）。aUsb_-+U2U1SabUUUU 21uab推广推广1-3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律推论推论：电路中任意两点间的电压等于两点间任一：电路中任意两点间的电压等于两点间任一条路径经过的元件电压的代数和。条路径经过的元件电压的代数和。32UUUAB4211UUUUUSSAB1-3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律+US1_+US2_U3U1U2U4AB1-3

33、 基尔霍夫定律基尔霍夫定律例例 求求 A B A B + + u1 1=3V - -=3V - - u2 2=-5V=-5V E E + + u3 3=-4V- +=-4V- + C CuADDu1 1- -u2 2- -u3 3- - = 0= 0 = = u1 1- -u2 2- -u3 3 =3-(-5)-(-4)=12 =3-(-5)-(-4)=12VuADuAD解：解：选顺选顺时针方向，时针方向，例例6 求求 I1 和和 I2 。 d5a + 14V -3A - b2V +c + 4V - I1I22I a ca: I2+I a c-3=0, 得得 I2=1Ad: -I2-I b d

34、-I1=0 I1=-I2-I b d=-1-1=-2A解：解：u b d-4+2=0 u b d=2V, I b d=1Au a c+4-14=0 ua c=10V, I a c=2A习题习题4 图示单回路电路，求电流及电源的图示单回路电路，求电流及电源的功率。功率。R1=1 + uS2=4V -I- R3=3 +uS1=10V R2= 2解：选回路方解：选回路方向如图，电阻向如图，电阻元件的电压与元件的电压与电流取关联参电流取关联参考方向，由考方向，由KVL得得013221SRRSRuuuuuA132121RRRuuISSW1011IuPSuSW422IuPSuS012321SSuIRIRu

35、IR代入元件代入元件VCR，得，得R1=1 + uS2=4V -I- R3=3 +uS1=10V R2= 2KCL、KVL小结小结(2) KCL是对任一节点（或封闭面）的各支路电流的是对任一节点（或封闭面）的各支路电流的线性约束线性约束(3) KVL是对任一回路（或闭合节点序列）的各支路是对任一回路（或闭合节点序列）的各支路电压的线性约束电压的线性约束(4) KCL、KVL与组成支路的元件性质及参数无关与组成支路的元件性质及参数无关(1) KCL表明在每一节点上电荷是守恒的；表明在每一节点上电荷是守恒的；KVL是电是电压单值性的具体体现压单值性的具体体现(两点间电压与路径无关两点间电压与路径无

36、关)(5) KCL、KVL只适用于集总参数的电路只适用于集总参数的电路1-3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律一般定义一般定义在任一时刻，它的电压和电流可用代数关系在任一时刻，它的电压和电流可用代数关系表示的一个二端元件称为电阻元件，即这一关系表示的一个二端元件称为电阻元件，即这一关系(VCR)可可以由以由u-i平面上平面上一条一条曲线确定。曲线确定。0),(iuf分类分类线性与非线性电阻、时变或时不变（定常）电阻线性与非线性电阻、时变或时不变（定常）电阻1-4 电阻元件电阻元件 (resistor)1-4 电阻元件电阻元件 (resistor)注意注意：电压与电流：电压与电流取关联参考方向取关联参考

37、方向电阻单位：欧电阻单位：欧(姆姆) 符号符号: 令令 G 1/RG称为电导称为电导则则 欧姆定律表示为欧姆定律表示为 i G u 单位：西单位：西(门子门子) 符号符号: S (Siemens)欧姆定律欧姆定律 P20)(/ )(tituR 电阻元件电阻元件是从实际电阻器抽象出来的模型，只反是从实际电阻器抽象出来的模型，只反映电阻器对电流呈现阻力的性能。映电阻器对电流呈现阻力的性能。R+ui-)()(tRitu注意注意：电压与电流取非关联参考方向，则：电压与电流取非关联参考方向，则)()(tRitu)()(tGuti1-4 电阻元件电阻元件 (resistor) 常用的各种二端电阻器件常用的

38、各种二端电阻器件 电阻器晶体二极管1-4 电阻元件电阻元件 (resistor)实验表明：实验表明： 在在低频低频工作条件下，工作条件下，电阻器的电压电流关系是电阻器的电压电流关系是ui平面上通过坐标原点的平面上通过坐标原点的一条直线。一条直线。用晶体管特性图示器测用晶体管特性图示器测量二端电阻器的电压电量二端电阻器的电压电流关系。流关系。实验表明：实验表明： 在在低频低频工作条件下，工作条件下，晶体二极管的电压电流关晶体二极管的电压电流关系是系是ui平面上通过坐标原平面上通过坐标原点的一条曲线。点的一条曲线。用晶体管特性图示器测用晶体管特性图示器测量晶体二极管的电压电量晶体二极管的电压电流关

39、系。流关系。1-4 电阻元件电阻元件 (resistor)Riu+开路与短路开路与短路当当 R = 0 (G = )，视其为短路。，视其为短路。i为有限值时，为有限值时，u = 0。当当 R = (G = 0 )，视其为开路。，视其为开路。 u为有限值时，为有限值时，i = 0。ui0开路开路ui0短路短路1-4 电阻元件电阻元件 (resistor)功率功率 P23RuRiuitp22)(无源与有源元件无源与有源元件一般情况下，电阻的功率非负，即电阻是一种耗能元件。一般情况下，电阻的功率非负，即电阻是一种耗能元件。0)()()()(ttdiudptw无源无源0)()()()(ttdiudpt

40、w有源有源1-4 电阻元件电阻元件 (resistor)例例 分别求下图中的电压分别求下图中的电压U或电流或电流I。3A 2+ U -+ -6V -I 2解：关联解：关联V632IRUA326/RUI非关联非关联电阻器有电阻器有额定值额定值（电压，电流）问题（电压，电流）问题解：（解：（1）额定（）额定（rating)电压电压V07.75.0100rrRPumA7.70100/5.0/RPirr例例电阻器电阻器RT-100-0.5W，（，（1）求额定电压和额）求额定电压和额定电流。（定电流。（2）若其上加）若其上加5V电压，求流经的电流和电压，求流经的电流和消耗的功率。消耗的功率。额定电流额定

41、电流电阻与电阻器的区别（2）mA501005RuiW25.0100252Rup独立源独立源 (independent source) 常用的干电池和可充电电池常用的干电池和可充电电池独立源独立源 (independent source) 实验室使用的直流稳压电源实验室使用的直流稳压电源用示波器观测直流稳压电源的电压随时间变化的波形。示波器稳压电源1-5 理想电压源理想电压源性质性质 P26(a) 端电压由电源端电压由电源本身本身决定，与外电路无关；决定，与外电路无关；(b) 通过它的电流是通过它的电流是任意任意的，由外电路决定。的，由外电路决定。独立源独立源 (independent sour

42、ce)伏安特性伏安特性USui0符号符号理想电压源的开路与短路理想电压源的开路与短路(1) 开路开路 i=0(2) 理想电压源不允许短路。理想电压源不允许短路。uS+_iu+_独立源独立源 (independent source)功率功率i , uS 关联关联 p=uSii , us非关联非关联p= - uSi独立源独立源 (independent source)uS+_iu+_uS+_iu+_例题见例题见p27 17、8、9独立源独立源 (independent source)1-6 理想电流源理想电流源性质性质： P31 (a) 电源电流由电源电源电流由电源本身本身决定，与外电路无关；决定

43、，与外电路无关；(b) 电源两端电压电源两端电压是是任意任意的，由外电路决定。的，由外电路决定。独立源独立源 (independent source)ISui0伏安特性伏安特性符号符号理想电流源的短路与开路理想电流源的短路与开路(2) 理想电流源不允许开路。理想电流源不允许开路。(1) 短路：短路：i= iS ，u=0 iSiu+_独立源独立源 (independent source)功率功率p= uisp= u is u , iS 关联关联 u , iS 非非关联关联 独立源独立源 (independent source)iSiu+_iSiu+例题见例题见p32 110、11、12独立源独立

44、源 (independent source) 在电子电路中广泛使用各种晶体管、运算放大器在电子电路中广泛使用各种晶体管、运算放大器等多端器件。这些多端器件的等多端器件。这些多端器件的某些端钮的电压或电流受到某些端钮的电压或电流受到另一些端钮电压或电流的控制另一些端钮电压或电流的控制。为了模拟多端器件各电压、。为了模拟多端器件各电压、电流间的这种电流间的这种耦合耦合关系，需要定义一些多端电路元件关系，需要定义一些多端电路元件( (模模型型) )。 本节介绍的本节介绍的受控源受控源是一种非常有用的电路元件，是一种非常有用的电路元件，常用来模拟含晶体管、运算放大器等多端器件的电子电路。常用来模拟含晶

45、体管、运算放大器等多端器件的电子电路。从事电子、通信类专业的工作人员，应掌握含受控源的电从事电子、通信类专业的工作人员，应掌握含受控源的电路分析。路分析。 1-7 受控源受控源 (controlled source) 图图(a)所示的晶体管在一定条件下可以用图所示的晶体管在一定条件下可以用图(b)所示的所示的模型来表示。这个模型由一个受控源和一个电阻构成，这模型来表示。这个模型由一个受控源和一个电阻构成，这个受控源受与电阻并联的开路的控制，控制电压是个受控源受与电阻并联的开路的控制，控制电压是ube，受，受控源的控制系数是转移电导控源的控制系数是转移电导gm。1-7 受控源受控源 (contr

46、olled source) 图图(d)表示用图表示用图(b)的晶体管模型代替图的晶体管模型代替图(c)电路中的晶体管电路中的晶体管所得到的一个电路模型。所得到的一个电路模型。1-7 受控源受控源 (controlled source)电路符号电路符号受控源受控源：由电子器件抽象出来的一种模型，是双：由电子器件抽象出来的一种模型，是双口元件。一为口元件。一为控制支路控制支路（或为开路或为短路），一（或为开路或为短路），一为为受控支路受控支路（具有电压或电流源的性质），且其电（具有电压或电流源的性质），且其电压或电流是受受控支路电压压或电流是受受控支路电压(或电流或电流)控制。控制。 P35+受控

47、电压源受控电压源受控电流源受控电流源1-7 受控源受控源 (controlled source)l 电流控制的电流源电流控制的电流源 ( Current Controlled Current Source ) : 电流放大倍数电流放大倍数r : 转移电阻转移电阻 u1=0 i2=i1 u1=0u2=r i1l 电流控制的电压源电流控制的电压源 ( Current Controlled Voltage Source )i1+_u2i2_u1i1+ri1+_u2i2_u1i1+-分类分类 P351-7 受控源受控源 (controlled source)g: 转移电导转移电导 :电压放大倍数电压放

48、大倍数 i1=0i2=gu1 i1=0u2= u1l 电压控制的电流源电压控制的电流源 ( Voltage Controlled Current Source )l 电压控制的电压源电压控制的电压源 ( Voltage Controlled Voltage Source )注意：注意： ，g， ，r 为常数时，被控制量与控制量满足为常数时，被控制量与控制量满足线性关系，称为线性受控源。线性关系，称为线性受控源。u1gu u1 1+_u2i2_i1+ u1+_u2i2_u1i1+-1-7 受控源受控源 (controlled source)VCR曲线曲线双口电阻元件双口电阻元件0),(0),(2

49、121221211iiuufiiuuf2121,iiuu两支路的电压、电流两支路的电压、电流1-7 受控源受控源 (controlled source)功率功率受控源是有源元件受控源是有源元件受控源的有源性和无源性受控源的有源性和无源性)()()()()()()(222211titutitutitutp受控源与独立源的比较受控源与独立源的比较独立源在电路中起独立源在电路中起“激励激励”作用，在电路中产生电压、电作用，在电路中产生电压、电流，而受控源只是反映输出端与输入端的受控关系，在电流，而受控源只是反映输出端与输入端的受控关系，在电路中不能作为路中不能作为“激励激励”。独立源电压独立源电压(

50、或电流或电流)由电源本身决定，与电路中其它电压、由电源本身决定，与电路中其它电压、电流无关，而受控源电压电流无关，而受控源电压(或电流或电流)由控制量决定。由控制量决定。1-7 受控源受控源 (controlled source)例题见例题见p38 114（p37例例113）列写方程时可将受控源列写方程时可将受控源暂先暂先看作独立源看作独立源找出控制量与求解量的找出控制量与求解量的关系关系1-7 受控源受控源 (controlled source)串联电路串联电路( Series Connection)(a) 各电阻顺序连接，流过同一电流各电阻顺序连接，流过同一电流 (KCL)；(b) 总电压

51、等于各串联电阻的电压之和总电压等于各串联电阻的电压之和 (KVL)。 niinknkRiRRRiuuuu111)(1-8 分压公式和分流公式分压公式和分流公式+_R1R n+_uki+_u1+_unuRk1kkniiRuuR分压公式分压公式 P401neqiiRR等效（总）电阻等效（总）电阻 在电子设备中使用的碳膜电位器、实心电位器和线绕在电子设备中使用的碳膜电位器、实心电位器和线绕电位器是一种三端电阻器件，它有一个滑动接触端和两个电位器是一种三端电阻器件，它有一个滑动接触端和两个固定端固定端图图(a)。在直流和低频工作时，电位器可用两个可。在直流和低频工作时，电位器可用两个可变电阻串联来模拟

52、变电阻串联来模拟图图(b)。电位器的滑动端和任一固定端。电位器的滑动端和任一固定端间的电阻值，可以从零到标称值间连续变化，可作为可变间的电阻值，可以从零到标称值间连续变化，可作为可变电阻器使用。电阻器使用。 1-8 分压公式和分流公式分压公式和分流公式并联电路并联电路 (Parallel Connection)(a) 各电阻两端分别接在一起，两端为同一电压各电阻两端分别接在一起，两端为同一电压 (KVL)；(b) 总电流等于流过各并联电阻的电流之和总电流等于流过各并联电阻的电流之和 (KCL)。i = i1+ i2+ + ik+ +ininG1G2GkGni+ui1i2ik_i1kknjjGi

53、iG分流公式分流公式 P431neqjjGG等效（总）电导等效（总）电导1-8 分压公式和分流公式分压公式和分流公式接地接地电压不能定义在单点上，它定义电压不能定义在单点上，它定义为两点之间的电位差。但是许多为两点之间的电位差。但是许多电路原理图都使用了将大地电压电路原理图都使用了将大地电压定义为零的约定，其他电压都是定义为零的约定，其他电压都是相对于该电压而言的。这个概念相对于该电压而言的。这个概念通常称为通常称为“接地接地” ” （earth earth groundground）。既然将）。既然将“地地”定义为定义为零电压，那么在原理图中把它当零电压，那么在原理图中把它当作公共端通常比较

54、方便。如果电作公共端通常比较方便。如果电路的公共端没有通过某些低阻抗路的公共端没有通过某些低阻抗的路径与大地相接，就可能导致的路径与大地相接，就可能导致潜在的危险。潜在的危险。 1-8 分压公式和分流公式分压公式和分流公式例题见例题见p41 115、161-8 分压公式和分流公式分压公式和分流公式分压器的应用分压器的应用1-8 分压公式和分流公式分压公式和分流公式分流器的应用分流器的应用1-8 分压公式和分流公式分压公式和分流公式1-9 两类约束两类约束 KCL、KVL方程的独立性方程的独立性 KCL、KVL和元件的和元件的VCR是对电路中的各电压变量和是对电路中的各电压变量和各电流变量施加的

55、全部约束。各电流变量施加的全部约束。一类是元件的特性对其电压和电流造成的约束，可称为一类是元件的特性对其电压和电流造成的约束，可称为元件约束元件约束，取决于元件的性质。，取决于元件的性质。另一类是元件的相互连接给支路电流和电压带来的约束，另一类是元件的相互连接给支路电流和电压带来的约束，可称为可称为拓扑约束拓扑约束，取决于电路的互联形式，取决于电路的互联形式。两类约束两类约束独立节点：与独立独立节点：与独立KCL方程对应的节点。方程对应的节点。 任选任选(n1)个节点即为独立节点。个节点即为独立节点。 设电路的节点数为设电路的节点数为n，则独立的，则独立的KCL方程为（方程为（n-1） 个，且

56、为任意的（个，且为任意的（n-1）个。）个。 P46KCL和和KVL的独立性问题的独立性问题1-9 两类约束两类约束 KCL、KVL方程的独立性方程的独立性 给定一平面电路（给定一平面电路（planar circuit） (a)该电路有该电路有b-(n-1)个网孔；个网孔； (b) b-(n-1)个网孔的个网孔的 KVL方程是独立的。方程是独立的。P46独立回路：与独立独立回路：与独立KVL方程对应的回路。方程对应的回路。对平面电路，对平面电路，b(n1)个网孔即是一组独立回路。个网孔即是一组独立回路。KCL和和KVL的独立性问题的独立性问题1-9 两类约束两类约束 KCL、KVL方程的独立性

57、方程的独立性平面电路平面电路：可以画在平面上：可以画在平面上,不出现支路交叉的电路。不出现支路交叉的电路。非平面电路非平面电路：在平面上无论将电路怎样画，总有支：在平面上无论将电路怎样画，总有支路相互交叉。路相互交叉。平面电路平面电路 总有支路相互交叉总有支路相互交叉 非平面电路非平面电路1-9 两类约束两类约束 KCL、KVL方程的独立性方程的独立性 对于具有对于具有b条支路条支路n个结点的电路，以个结点的电路，以b个个支路电压和支路电压和b个支路电流为变量的电路方程，个支路电流为变量的电路方程，称为称为2b方程。方程。其中包括：其中包括： KCL定律列出的定律列出的(n-1)个结点方程个结

58、点方程 KVL定律列出的定律列出的(b-n+1)个回路方程个回路方程 VCR（欧姆定律）列出的（欧姆定律）列出的b个方程个方程求解求解2b方程可得到电路的全部支路电压和支路方程可得到电路的全部支路电压和支路电流电流2b方程方程1-10 支路分析支路分析支路电流法和支路电压法支路电流法和支路电压法出发点：以支路电流出发点：以支路电流(电压电压)为电路变量。为电路变量。支路支路电流电流法法：以各支路：以各支路电流电流为为未知量未知量列写电路方程列写电路方程分析电路的方法。分析电路的方法。支路支路电压电压法法：以各支路：以各支路电压电压为为未知量未知量列写电路方程列写电路方程分析电路的方法。分析电路

59、的方法。1-10 支路分析支路分析1-10 支路电流法和支路电压法支路电流分析法步骤：支路电流分析法步骤：1 选各支流电流的参考方向；选各支流电流的参考方向；2 对对(n-1)个独立节点个独立节点列列KCL方程；方程；3 选选b-(n-1)独立回路列独立回路列KVL方程；其中方程；其中电阻的电压用支路电流表示电阻的电压用支路电流表示4 求解支路电流及其他响应。求解支路电流及其他响应。skRkuiRk支路电压分析法步骤：支路电压分析法步骤：1 选各支流电压的参考方向；选各支流电压的参考方向；2 对对(n-1)个独立节点个独立节点列列KCL方程；其中电方程；其中电阻的电流用支路电压表示阻的电流用支

60、路电压表示3 选选b-(n-1)独立回路列独立回路列KVL方程；方程；4 求解支路电压及其他响应。求解支路电压及其他响应。skRkiuGk1-10 支路分析支路分析支路法的特点：支路法的特点：支路电流法是最基本的方法，在支路电流法是最基本的方法，在方程数目不多的情况下可以使用。由方程数目不多的情况下可以使用。由于支路法要同时列写于支路法要同时列写 KCL和和KVL方方程，程， 所以方程数较多。所以方程数较多。1-10 支路分析支路分析例例节点节点a：I1I2+I3=0(1) n1=1个个KCL方程：方程：I1I3US1US2R1R2R3ba+I2US1=130V, US2=117V, R1=1