电路模型和定律课件

第一章电路模型和电路定律第一章电路模型和电路定律11.6电压源和电流源1.7受控电源1.8基尔霍夫定律1.1电路和电路模型1.2电流和电压的参考方向1.3电功率和能量1.4电路元件1.5电阻元件1.6电压源和电流源1.7受控电源1.8基尔霍夫定律2

重点：1.电压、电流的参考方向2.电阻、电源元件特性3.基尔霍夫定律重点：1.电压、电流的参考方向2.电阻、电源元件特性31.1电路和电路模型（model)1、概念：

电路---------是电流的通路，是为了某种需要由某些电工设备或元件（电气器件）按一定的方式组合起来的。电路主要由电源、负载、连接导线及开关等构成。电源(source)：提供能量或信号.由于电路中的电压和电流是在电源的作用下产生的，所以又称激励。负载(load)：将电能转化为其它形式的能量，或对信号进行处理.响应：由激励在电路中产生的电压、电流。导线(line)、开关（switch)等：将电源与负载接成通路.1.1电路和电路模型（model)1、概念：电路主要由42、作用：

1.实现电能的传输、分配与转换

电池灯泡2.实现信号的传递与处理放大器扬声器话筒2、作用：1.实现电能的传输、分配与转换53、结构：电池灯泡电源:提供电能的装置负载:取用电能的装置中间环节：传递、分配和控制电能的作用3、结构：电池灯泡电源:提供负载:取用中间环节：传递6放大器扬声器话筒直流电源直流电源:

提供能源信号处理：放大、检波等负载信号源:

提供信息负载大小的概念:

负载增加指负载取用的电流和功率增加。放大器扬声器话筒直流电源直流电源:信号处理：负载信号源:74、电路模型：R+RoE-手电筒的电路模型灯泡开关电池导线S

为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。4、电路模型：R+RoE-手电筒的电路模型灯开关电导线S85、几种基本的电路元件电阻元件：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电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件理想电路元件：有某种确定的电磁性能的理想元件5、几种基本的电路元件电阻元件：表示消耗电能的元件电感元件：9（1）具有相同的主要电磁性能的实际电路部件，在一定条件下可用同一模型表示；（2）同一实际电路部件在不同的应用条件下，其模型可以有不同的形式例（1）具有相同的主要电磁性能的实际电路部件，在一定条件下可用101.2电流和电压的参考方向

物理中对电量规定的方向。物理量单位实际方向电流IA、mA、μA正电荷运动的方向电动势

EV、kV、mV、μV电位升高的方向(低电位

Ù

高电位)

电压U、V、kV、mVμV电位降低的方向(高电位

Ù

低电位)1、实际方向：1.2电流和电压的参考方向物理中对电量规11电流电流强度带电粒子有规则的定向运动单位时间内通过导体横截面的电荷量电压U单位正电荷q从电路中一点移至另一点时电场力做功（W）的大小电流电流强度带电粒子有规则的定向运动单位时间内通过导体横截面12（2）、表示方法abIR电流：Uab

双下标电压：+正负号－abUI（1）、概念：+_U－+EaRb

在分析计算电路时，对电量任意假定的方向。箭标Iab

双下标2、参考方向(正方向)箭标（2）、表示方法abIR电流：Uab双下标电压：+正负号－13电流参考方向的两种表示：用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。用双下标表示：如iAB

,电流的参考方向由A指向B。iABiABAB电流参考方向的两种表示：用箭头表示：箭头的指向为电流的参14电压参考方向的三种表示方式：(1)用箭头表示(2)用正负极性表示(3)用双下标表示UU+ABUAB电压参考方向的三种表示方式：(1)用箭头表示(2)用15实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正；实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负。3、实际方向与参考方向的关系4、注意：在参考方向选定后，电流（或电压）值才有正负之分。对任何电路分析时都应先指定各处的i,u的参考方向。abIR例：若I=5A，则实际方向与参考方向一致，若I=－5A，则实际方向与参考方向相反。实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正；3、实际方向与16当电压的参考方向指定后，指定电流从标以电压参考方向的“+”极性端流入，并从标“—”端流出，即电流的参考方向与电压的参考方向一致，也称电流和电压为关联参考方向。反之为非关联参考方向。5、关联参考方向：i+-Ru当电压的参考方向指定后，指定电流从标以电压参考方向的“+”极17ABABi例＋－U答：A电压、电流参考方向非关联；B电压、电流参考方向关联。电压电流参考方向如图中所标，问：对A、两部分电路电压电流参考方向关联否？ABABi例＋－U答：A电压、电流参考方向非关18

小结：(1)分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。(2)参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注(包括方向和符号），在计算过程中不得任意改变。u=Ri+–Riu+–Riuu=–Ri(3)参考方向不同时，其表达式符号也不同，但实际方向不变。

小结：(1)分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。(2191.3电功率和能量1、概念：衡量电能转换或传输速率的物理量电功率:单位时间内电场力所做的功在电压电流关联参考方向下，电功率p可写成吸p(t)=u(t)i(t)p>0表明元件吸收电能，p<0表明元件释放电能。在电压电流非关联参考方向下，p(t)=u(t)i(t)p>0表明元件释放电能，p<0表明元件吸收电能电能量

单位

在国际单位制中，电流（A），电荷（C）—库仑，电压（V），电能量（J）—焦耳，功率（W）—瓦特。1.3电功率和能量1、概念：衡量电能转换或传输速率的202.电路吸收或发出功率的判断

u,i取关联参考方向P=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)p=ui

表示元件发出的功率P>0

发出正功率(实际发出)P<0

发出负功率(实际吸收)

u,i取非关联参考方向+-iu+-iu2.电路吸收或发出功率的判断u,i取关联参21例564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1求图示电路中各方框所代表的元件消耗或产生的功率。已知：U1=1V,U2=-3V,U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3VI1=2A,I2=1A,I3=-1A解注对一完整的电路，发出的功率＝吸收的功率例564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4221.4电路元件集总元件假定：

在任何时刻，流入二端元件的一个端子的电流一定等于从另一端子流出的电流，两个端子之间的电压为单值量。

端子数目可分为二端、三端、四端元件等。1.4电路元件集总元件假定：端子数目可分为二端23电路元件是电路中最基本的组成单元。每种元件通过端子的两种物理量反映一种确定的电磁性质。端子特性（元件特性）：元件的两个端子的物理量之间的代数函数关系。电阻元件特性：电容元件特性：电感元件特性：电路元件是电路中最基本的组成单元。241.5电阻元件电阻是一种将电能不可逆地转化为其它形式能量（如热能、机械能、光能等）的元件。1.

符号R2.

欧姆定律(Ohm’sLaw)(1)电压与电流的参考方向设定为一致的方向Riu+u

RiR称为电阻，电阻的单位：(欧)(Ohm，欧姆)1.5电阻元件电阻是一种将电能不可逆地转化为其它形式25

伏安特性曲线:

Rtg线性电阻R是一个与电压和电流无关的常数。令G

1/RG称为电导则欧姆定律表示为

iGu.电导的单位：S(西)(Siemens，西门子)uiO电阻元件的伏安特性为一条过原点的直线伏安特性曲线:Rtg线性电阻R是一个与电26(2)电阻的电压和电流的参考方向相反Riu+则欧姆定律写为u

–Ri或i

–Gu注意：

公式必须和参考方向配套使用！3.功率和能量Riu+Rip吸

–ui–(–Ri)ii2R

–u(–u/R)

u2/Rp吸

uii2Ru2/R功率：u+任何时刻,电阻元件绝不可能发出电能，它只能消耗电能。因此电阻又称为“无源元件”和“耗能元件”。(2)电阻的电压和电流的参考方向相反Riu+则欧姆定律写为27Riu+–4、开路与短路对于一电阻R当R=0，视其为短路。i为有限值时，u=0。当R=，视其为开路。u为有限值时，i=0。*理想导线的电阻值为零。能量：可用功表示。从t到t0电阻消耗的能量：Riu+–4、开路与短路对于一电阻R当R=0，视其为短路。28负电阻:(negativeresistance)，在u、i取关联参考方向时，负电阻的电压、电流关系位于Ⅱ、Ⅳ象限，即R<0，G<0。负电阻将输出电功率（电功率小于零），对外提供电能。所以负电阻是一种有源元件(activeelement)。非线性电阻：电压、电流关系不是过u—i平面原点的直线，称为非线性电阻(nonlinearresistance)。5.其他电阻元件负电阻:(negativeresistance)，在u、291.6电压源和电流源1、理想电压源：

电源两端电压为uS，其值与流过它的电流i无关。(2)特点：(a)

电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；(b)

通过它的电流是任意的，由外电路决定。直流：uS为常数交流：uS是确定的时间函数，如uS=Umsint(1)电路符号uS+_i1.6电压源和电流源1、理想电压源：(2)特点：(a)30(3).伏安特性US(a)若uS=US，即直流电源，则其伏安特性为平行于电流轴的直线，反映电压与电源中的电流无关。

(b)若uS为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是这样。电压为零的电压源，伏安曲线与i轴重合,相当于短路元件。uS+_iu+_uiO(3).伏安特性US(a)若uS=US，即直流电源31(4).理想电压源的开路与短路uS+_iu+_R(a)开路：R，i=0，u=uS。(b)短路：R=0，i

，理想电源出现病态，因此理想电压源不允许短路。*实际电压源也不允许短路。因其内阻小，若短路，电流很大，可能烧毁电源。US+_iu+_RUsuiOu=US–Ri实际电压源(4).理想电压源的开路与短路uS+_iu+_R(a)开32(5).功率：或p吸=uSip发=–uSi

(i,uS关联)电场力做功，吸收功率。电流（正电荷）由低电位向高电位移动外力克服电场力作功发出功率p发＝uSi

(i,us非关联）物理意义：uS+_iu+_uS+_iu+_(5).功率：或p吸=uSip发=–uSi332、理想电流源：

电源输出电流为iS，其值与此电源的端电压u无关。(2).特点：(a)

电源电流由电源本身决定，与外电路无关；(b)电源两端电压是任意的，由外电路决定。直流：iS为常数交流：iS是确定的时间函数，如iS=Imsint(1).电路符号iS+_u2、理想电流源：(2).特点：(a)电源电流由电源本身决34(3).伏安特性IS(a)若iS=IS，即直流电源，则其伏安特性为平行于电压轴的直线，反映电流与端电压无关。

(b)若iS为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是这样电流为零的电流源，伏安曲线与u轴重合,相当于开路元件uiOiSiu+_(3).伏安特性IS(a)若iS=IS，即直流电源，35(4).理想电流源的短路与开路R(b)开路：R，i=iS，u。若强迫断开电流源回路，电路模型为病态，理想电流源不允许开路。(a)短路：R=0，i=iS，u=0

，电流源被短路。iSiu+_(5).实际电流源的产生：可由稳流电子设备产生，有些电子器件输出具备电流源特性，如晶体管的集电极电流与负载无关；光电池在一定光线照射下光电池被激发产生一定值的电流等。(4).理想电流源的短路与开路R(b)开路：R，i=36isuiO

实际电流源考虑内阻伏安特性一个好的电流源要求u+_iisuiO实际电流源考虑内阻伏安特性一个好的电流源要求u37(6).功率p发=uisp吸=–uisp吸=uis

p发=–uisiSu+_iSu+_u,iS关联

u,iS非关联

(6).功率p发=uisp吸=uisiSu+_iS38例计算图示电路各元件的功率。解满足：P（发）＝P（吸）+_u+_2A5Vi例计算图示电路各元件的功率。解满足：P（发）＝P（吸）+_u391.7受控电源(非独立源)(controlledsourceor

dependentsource)1.定义：电压源电压或电流源电流不是给定的时间函数，而是受电路中某个支路的电压(或电流)的控制。2.电路符号+–受控电压源受控电流源1.7受控电源(非独立源)1.定义：电压源电压或电40(a)电流控制的电流源(CurrentControlledCurrentSource):电流放大倍数r:转移电阻

i2=bi1

u2=ri1CCCSººbi1+_u2i2ºº+_u1i13.分类：根据控制量和被控制量是电压u或电流i，受控源可分为四种类型：当被控制量是电压时，用受控电压源表示；当被控制量是电流时，用受控电流源表示。(b)电流控制的电压源(CurrentControlledVoltageSource)ºººº+_u1i1+_u2i2CCVS+_ºººº+_u1i1ri1+_u2i2CCVS+_(a)电流控制的电流源(CurrentControl41g:转移电导:电压放大倍数i2=gu1u2=u1VCCSººgu1+_u2i2ºº+_u1i1(c)电压控制的电流源(VoltageControlledCurrentSource)ºººº+_u1i1u1+_u2i2VCVS+_(d)电压控制的电压源(VoltageControlledVoltageSource)特点：1、是电源，它满足电路的基本定律。2、它不是独立电源，大小和方向受其它电压、电流的控制。当控制量发生变化时（大小、方向），受控源的大小和方向也要发生改变。g:转移电导:电压放大倍数i2=gu1u2=u424.受控源与独立源的比较(a)独立源电压(或电流)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(或电流)直接由控制量决定。(b)独立源作为电路中“激励”，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关系，在电路中不能作为“激励”。4.受控源与独立源的比较(a)独立源电压(或电流)由电源43例解5i1+_u2_u1=6Vi1++-3求：电压u2。例解5i1+_u2_u1=6Vi1++-3求：电压u2。441.8基尔霍夫定律(Kirchhoff’sLaws)基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律(Kirchhoff’sCurrentLaw—KCL

)和基尔霍夫电压定律(Kirchhoff’sVoltageLaw—KVL)。它反映了电路中所有支路电压和电流的约束关系，是分析集总参数电路的基本定律。基尔霍夫定律与元件特性构成了电路分析的基础。1.8基尔霍夫定律(Kirchhoff’sLa451、几个名词：(定义)(1).支路(branch)：电路中通过同一电流的每个分支。(b)(2).节点(node):三条或三条以上支路的连接点称为节点。(n)(3).回路(loop)：由支路组成的闭合路径。(l)b=3(4).网孔(mesh)：对平面电路，中间是空心的回路。网孔是回路，但回路不一定是网孔。123ab+_R1uS1+_uS2R2R3l=3n=21231、几个名词：(定义)(1).支路(branch)46例：支路：ab、bc、ca…（共6条）回路：abd、abcd…（共7个）结点：a、b、c、d(共4个）bI6E5E6_+R6R3+R5R4R1R2acdI1I2I4I3I5-网孔：abd、bcd…（共3个）例：支路：ab、bc、ca…回路：abd、abcd…472、基尔霍夫电流定律

(KCL)：在任何集总参数电路中，在任一时刻，流出(流入)任一节点的各支路电流的代数和为零。即物理基础:电荷守恒，电流连续性。i4i2i1i3•令流出为“+”(支路电流背离节点)–i1+i2–i3+i4=0i1+i3=i2+i4••7A4Ai110A-12Ai2i1+i2–10–(–12)=0i2=1A

例:

4–7–i1=0i1=–3A

2、基尔霍夫电流定律(KCL)：在任何集总参数电路中，在任48(1)电流实际方向和参考方向之间关系；(2)流入、流出节点。KCL可推广到一个封闭面：两种符号:？广义结点I=?I=0_RE2E3E1+_RR1R+_+I例:(1)电流实际方向和参考方向之间关系；KCL可推广到一个49首先考虑（选定一个)绕行方向:顺时针或逆时针.–R1I1–US1+R2I2–R3I3+R4I4+US4=0–R1I1+R2I2–R3I3+R4I4=US1–US4例:顺时针方向绕行:3、基尔霍夫电压定律

(KVL)：在任何集总参数电路中，在任一时刻，沿任一闭合路径(按固定绕向)，各支路电压的代数和为零。即I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_首先考虑（选定一个)绕行方向:顺时针或逆时针.–R1I1–U50推论：电路中任意两点间的电压等于两点间任一条路径经过的各元件电压的代数和。元件电压方向与路径绕行方向一致时取正号，相反取负号。ABl1l2UAB(沿l1)=UAB(沿l2）电位的单值性I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4AB推论：电路中任意两点间的电压等于两点间任一条路径经过的各元件511．列方程前标注回路循行方向．E2=UBE+I2R2UBE=E2

－I2R2E1+B+-R1+-E2R2EUBEI2_2.开口电压可按回路处理

注意：1．列方程前标注回路循行方向．E2=UBE+I252例：I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-回路1：

I1R1+I2R2+I3R3-E3=0

回路2：

I4R4+I1R1-I6R6=E4回路3：

I2R2+I5R5+I6R6=0例：I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I53KCL、KVL小结：(1)KCL是对支路电流的线性约束，KVL是对支路电压的线性约束。(2)KCL、KVL与组成支路的元件性质及参数无关。(3)KCL表明在每一节点上电荷是守恒的；KVL是电位单值性的具体体现(电压与路径无关)。(4)KCL、KVL只适用于集总参数的电路。KCL、KVL小结：(1)KCL是对支路电流的线性约束，K54图示电路：求U和I。1A3A2A3V2V3UI例1U1解：3+1-2+I=0，I=-2（A）U1=3I=-6（V）U+U1+3-2=0，U=5（V）例210V55i1i2ii2S求下图电路开关S打开和闭合时的i1和i2。S打开：i1=0i2=1.5(A)i2=i+2i5i+5i2=10S闭合：i2=0i1=i+2ii=10/5=2i1=6(A)图示电路：求U和I。1A3A2A3V2V3UI例1U1解55求图示电路中两个受控电源各自发出的功率。1对节点②列KCL方程求得i1

2电阻电压3利用外网孔的KVL方程求得受控电流源端口电压

4受控电流源发出的功率为

5受控电压源发出的功率为

例3：解：求图示电路中两个受控电源各自发出的功率。1对节点②列KC56解10V++--1A-10VI=?101.4V+-10AU=?22+-3AI解I1解10V++--1A-10VI=?101.4V+-10A5710V++--3I2U=?I=053.5-+2I2I25+-解10V++--3I2U=?I=053.5-+2I2I58++-－I1U=?4.R2I1R1US解++-－I1U=?4.R2I1R1US解59

第一章电路模型和电路定律第一章电路模型和电路定律601.6电压源和电流源1.7受控电源1.8基尔霍夫定律1.1电路和电路模型1.2电流和电压的参考方向1.3电功率和能量1.4电路元件1.5电阻元件1.6电压源和电流源1.7受控电源1.8基尔霍夫定律61

重点：1.电压、电流的参考方向2.电阻、电源元件特性3.基尔霍夫定律重点：1.电压、电流的参考方向2.电阻、电源元件特性621.1电路和电路模型（model)1、概念：

电路---------是电流的通路，是为了某种需要由某些电工设备或元件（电气器件）按一定的方式组合起来的。电路主要由电源、负载、连接导线及开关等构成。电源(source)：提供能量或信号.由于电路中的电压和电流是在电源的作用下产生的，所以又称激励。负载(load)：将电能转化为其它形式的能量，或对信号进行处理.响应：由激励在电路中产生的电压、电流。导线(line)、开关（switch)等：将电源与负载接成通路.1.1电路和电路模型（model)1、概念：电路主要由632、作用：

1.实现电能的传输、分配与转换

电池灯泡2.实现信号的传递与处理放大器扬声器话筒2、作用：1.实现电能的传输、分配与转换643、结构：电池灯泡电源:提供电能的装置负载:取用电能的装置中间环节：传递、分配和控制电能的作用3、结构：电池灯泡电源:提供负载:取用中间环节：传递65放大器扬声器话筒直流电源直流电源:

提供能源信号处理：放大、检波等负载信号源:

提供信息负载大小的概念:

负载增加指负载取用的电流和功率增加。放大器扬声器话筒直流电源直流电源:信号处理：负载信号源:664、电路模型：R+RoE-手电筒的电路模型灯泡开关电池导线S

为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。4、电路模型：R+RoE-手电筒的电路模型灯开关电导线S675、几种基本的电路元件电阻元件：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电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件理想电路元件：有某种确定的电磁性能的理想元件5、几种基本的电路元件电阻元件：表示消耗电能的元件电感元件：68（1）具有相同的主要电磁性能的实际电路部件，在一定条件下可用同一模型表示；（2）同一实际电路部件在不同的应用条件下，其模型可以有不同的形式例（1）具有相同的主要电磁性能的实际电路部件，在一定条件下可用691.2电流和电压的参考方向

物理中对电量规定的方向。物理量单位实际方向电流IA、mA、μA正电荷运动的方向电动势

EV、kV、mV、μV电位升高的方向(低电位

Ù

高电位)

电压U、V、kV、mVμV电位降低的方向(高电位

Ù

低电位)1、实际方向：1.2电流和电压的参考方向物理中对电量规70电流电流强度带电粒子有规则的定向运动单位时间内通过导体横截面的电荷量电压U单位正电荷q从电路中一点移至另一点时电场力做功（W）的大小电流电流强度带电粒子有规则的定向运动单位时间内通过导体横截面71（2）、表示方法abIR电流：Uab

双下标电压：+正负号－abUI（1）、概念：+_U－+EaRb

在分析计算电路时，对电量任意假定的方向。箭标Iab

双下标2、参考方向(正方向)箭标（2）、表示方法abIR电流：Uab双下标电压：+正负号－72电流参考方向的两种表示：用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。用双下标表示：如iAB

,电流的参考方向由A指向B。iABiABAB电流参考方向的两种表示：用箭头表示：箭头的指向为电流的参73电压参考方向的三种表示方式：(1)用箭头表示(2)用正负极性表示(3)用双下标表示UU+ABUAB电压参考方向的三种表示方式：(1)用箭头表示(2)用74实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正；实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负。3、实际方向与参考方向的关系4、注意：在参考方向选定后，电流（或电压）值才有正负之分。对任何电路分析时都应先指定各处的i,u的参考方向。abIR例：若I=5A，则实际方向与参考方向一致，若I=－5A，则实际方向与参考方向相反。实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正；3、实际方向与75当电压的参考方向指定后，指定电流从标以电压参考方向的“+”极性端流入，并从标“—”端流出，即电流的参考方向与电压的参考方向一致，也称电流和电压为关联参考方向。反之为非关联参考方向。5、关联参考方向：i+-Ru当电压的参考方向指定后，指定电流从标以电压参考方向的“+”极76ABABi例＋－U答：A电压、电流参考方向非关联；B电压、电流参考方向关联。电压电流参考方向如图中所标，问：对A、两部分电路电压电流参考方向关联否？ABABi例＋－U答：A电压、电流参考方向非关77

小结：(1)分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。(2)参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注(包括方向和符号），在计算过程中不得任意改变。u=Ri+–Riu+–Riuu=–Ri(3)参考方向不同时，其表达式符号也不同，但实际方向不变。

小结：(1)分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。(2781.3电功率和能量1、概念：衡量电能转换或传输速率的物理量电功率:单位时间内电场力所做的功在电压电流关联参考方向下，电功率p可写成吸p(t)=u(t)i(t)p>0表明元件吸收电能，p<0表明元件释放电能。在电压电流非关联参考方向下，p(t)=u(t)i(t)p>0表明元件释放电能，p<0表明元件吸收电能电能量

单位

在国际单位制中，电流（A），电荷（C）—库仑，电压（V），电能量（J）—焦耳，功率（W）—瓦特。1.3电功率和能量1、概念：衡量电能转换或传输速率的792.电路吸收或发出功率的判断

u,i取关联参考方向P=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)p=ui

表示元件发出的功率P>0

发出正功率(实际发出)P<0

发出负功率(实际吸收)

u,i取非关联参考方向+-iu+-iu2.电路吸收或发出功率的判断u,i取关联参80例564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1求图示电路中各方框所代表的元件消耗或产生的功率。已知：U1=1V,U2=-3V,U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3VI1=2A,I2=1A,I3=-1A解注对一完整的电路，发出的功率＝吸收的功率例564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4811.4电路元件集总元件假定：

在任何时刻，流入二端元件的一个端子的电流一定等于从另一端子流出的电流，两个端子之间的电压为单值量。

端子数目可分为二端、三端、四端元件等。1.4电路元件集总元件假定：端子数目可分为二端82电路元件是电路中最基本的组成单元。每种元件通过端子的两种物理量反映一种确定的电磁性质。端子特性（元件特性）：元件的两个端子的物理量之间的代数函数关系。电阻元件特性：电容元件特性：电感元件特性：电路元件是电路中最基本的组成单元。831.5电阻元件电阻是一种将电能不可逆地转化为其它形式能量（如热能、机械能、光能等）的元件。1.

符号R2.

欧姆定律(Ohm’sLaw)(1)电压与电流的参考方向设定为一致的方向Riu+u

RiR称为电阻，电阻的单位：(欧)(Ohm，欧姆)1.5电阻元件电阻是一种将电能不可逆地转化为其它形式84

伏安特性曲线:

Rtg线性电阻R是一个与电压和电流无关的常数。令G

1/RG称为电导则欧姆定律表示为

iGu.电导的单位：S(西)(Siemens，西门子)uiO电阻元件的伏安特性为一条过原点的直线伏安特性曲线:Rtg线性电阻R是一个与电85(2)电阻的电压和电流的参考方向相反Riu+则欧姆定律写为u

–Ri或i

–Gu注意：

公式必须和参考方向配套使用！3.功率和能量Riu+Rip吸

–ui–(–Ri)ii2R

–u(–u/R)

u2/Rp吸

uii2Ru2/R功率：u+任何时刻,电阻元件绝不可能发出电能，它只能消耗电能。因此电阻又称为“无源元件”和“耗能元件”。(2)电阻的电压和电流的参考方向相反Riu+则欧姆定律写为86Riu+–4、开路与短路对于一电阻R当R=0，视其为短路。i为有限值时，u=0。当R=，视其为开路。u为有限值时，i=0。*理想导线的电阻值为零。能量：可用功表示。从t到t0电阻消耗的能量：Riu+–4、开路与短路对于一电阻R当R=0，视其为短路。87负电阻:(negativeresistance)，在u、i取关联参考方向时，负电阻的电压、电流关系位于Ⅱ、Ⅳ象限，即R<0，G<0。负电阻将输出电功率（电功率小于零），对外提供电能。所以负电阻是一种有源元件(activeelement)。非线性电阻：电压、电流关系不是过u—i平面原点的直线，称为非线性电阻(nonlinearresistance)。5.其他电阻元件负电阻:(negativeresistance)，在u、881.6电压源和电流源1、理想电压源：

电源两端电压为uS，其值与流过它的电流i无关。(2)特点：(a)

电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；(b)

通过它的电流是任意的，由外电路决定。直流：uS为常数交流：uS是确定的时间函数，如uS=Umsint(1)电路符号uS+_i1.6电压源和电流源1、理想电压源：(2)特点：(a)89(3).伏安特性US(a)若uS=US，即直流电源，则其伏安特性为平行于电流轴的直线，反映电压与电源中的电流无关。

(b)若uS为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是这样。电压为零的电压源，伏安曲线与i轴重合,相当于短路元件。uS+_iu+_uiO(3).伏安特性US(a)若uS=US，即直流电源90(4).理想电压源的开路与短路uS+_iu+_R(a)开路：R，i=0，u=uS。(b)短路：R=0，i

，理想电源出现病态，因此理想电压源不允许短路。*实际电压源也不允许短路。因其内阻小，若短路，电流很大，可能烧毁电源。US+_iu+_RUsuiOu=US–Ri实际电压源(4).理想电压源的开路与短路uS+_iu+_R(a)开91(5).功率：或p吸=uSip发=–uSi

(i,uS关联)电场力做功，吸收功率。电流（正电荷）由低电位向高电位移动外力克服电场力作功发出功率p发＝uSi

(i,us非关联）物理意义：uS+_iu+_uS+_iu+_(5).功率：或p吸=uSip发=–uSi922、理想电流源：

电源输出电流为iS，其值与此电源的端电压u无关。(2).特点：(a)

电源电流由电源本身决定，与外电路无关；(b)电源两端电压是任意的，由外电路决定。直流：iS为常数交流：iS是确定的时间函数，如iS=Imsint(1).电路符号iS+_u2、理想电流源：(2).特点：(a)电源电流由电源本身决93(3).伏安特性IS(a)若iS=IS，即直流电源，则其伏安特性为平行于电压轴的直线，反映电流与端电压无关。

(b)若iS为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是这样电流为零的电流源，伏安曲线与u轴重合,相当于开路元件uiOiSiu+_(3).伏安特性IS(a)若iS=IS，即直流电源，94(4).理想电流源的短路与开路R(b)开路：R，i=iS，u。若强迫断开电流源回路，电路模型为病态，理想电流源不允许开路。(a)短路：R=0，i=iS，u=0

，电流源被短路。iSiu+_(5).实际电流源的产生：可由稳流电子设备产生，有些电子器件输出具备电流源特性，如晶体管的集电极电流与负载无关；光电池在一定光线照射下光电池被激发产生一定值的电流等。(4).理想电流源的短路与开路R(b)开路：R，i=95isuiO

实际电流源考虑内阻伏安特性一个好的电流源要求u+_iisuiO实际电流源考虑内阻伏安特性一个好的电流源要求u96(6).功率p发=uisp吸=–uisp吸=uis

p发=–uisiSu+_iSu+_u,iS关联

u,iS非关联

(6).功率p发=uisp吸=uisiSu+_iS97例计算图示电路各元件的功率。解满足：P（发）＝P（吸）+_u+_2A5Vi例计算图示电路各元件的功率。解满足：P（发）＝P（吸）+_u981.7受控电源(非独立源)(controlledsourceor

dependentsource)1.定义：电压源电压或电流源电流不是给定的时间函数，而是受电路中某个支路的电压(或电流)的控制。2.电路符号+–受控电压源受控电流源1.7受控电源(非独立源)1.定义：电压源电压或电99(a)电流控制的电流源(CurrentControlledCurrentSource):电流放大倍数r:转移电阻

i2=bi1

u2=ri1CCCSººbi1+_u2i2ºº+_u1i13.分类：根据控制量和被控制量是电压u或电流i，受控源可分为四种类型：当被控制量是电压时，用受控电压源表示；当被控制量是电流时，用受控电流源表示。(b)电流控制的电压源(CurrentControlledVoltageSource)ºººº+_u1i1+_u2i2CCVS+_ºººº+_u1i1ri1+_u2i2CCVS+_(a)电流控制的电流源(CurrentControl100g:转移电导:电压放大倍数i2=gu1u2=u1VCCSººgu1+_u2i2ºº+_u1i1(c)电压控制的电流源(VoltageControlledCurrentSource)ºººº+_u1i1u1+_u2i2VCVS+_(d)电压控制的电压源(VoltageControlledVoltageSource)特点：1、是电源，它满足电路的基本定律。2、它不是独立电源，大小和方向受其它电压、电流的控制。当控制量发生变化时（大小、方向），受控源的大小和方向也要发生改变。g:转移电导:电压放大倍数i2=gu1u2=u1014.受控源与独立源的比较(a)独立源电压(或电流)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(或电流)直接由控制量决定。(b)独立源作为电路中“激励”，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关系，在电路中不能作为“激励”。4.受控源与独立源的比较(a)独立源电压(或电流)由电源102例解5i1+_u2_u1=6Vi1++-3求：电压u2。例解5i1+_u2_u1=6Vi1++-3求：电压u2。1031.8基尔霍夫定律(Kirchhoff’sLaws)基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律(Kirchhoff’sCurrentLaw—KCL

)和基尔霍夫电压定律(Kirchhoff’sVoltageLaw—KVL)。它反映了电路中所有支路电压和电流的约束关系，是分析集总参数电路的基本定律。基尔霍夫定律与元件特性构成了电路分析的基础。1.8基尔霍夫定律(Kirchhoff’sLa1041、几个名词：(定义)(1).支路(branch)：电路中通过同一电流的每个分支。(b)(2).节点(node):三条或三条以上支路的连接点称为节点。(n)(3).回路(loop)：由支路组成的闭合路径。(l)b=3(4).网孔(mesh)：对平面电路，中间是空心的回路。网孔是回路，但回路不一定是网孔。123ab+_R1uS1+_uS2R2R3l=3n=21231、几个名词：(定义)(1).支路(branch)105例：支路：ab、bc、ca…（共6条）回路：abd、abcd…（共7个）结点：a、b、c、d(共4个）bI6E5E6_+R6R3+R5R4R1R2acdI1I2I4I3I5-网孔：abd、bcd…（共3个）例：支路：ab、bc、ca…回路：abd、abcd…1062、基尔霍夫电流定律

(KCL)：在任何集总