电路基础-第1章模型和定律

PAGEPAGE2第1第1章电路模型和电路定律§1-12)际电际电路器件而构成的电3响I灯泡+_R响I灯泡+_RU负（（激励电路模型:由理想电路元件取代每一个PAGEPAGE6分析“电路”问题 即即讨论与的关系 电SS i=dq/i=dq/IqIqt(直流 电大小：a、bUab在数值上等于电场力把Uabd(Uabd(WaWb 方向：正电荷在电场的作用下，从b电位向低电位物理量正方向的表示方 E +E

_a b 电

_+Uab

Uab（高电 电压箭头和正负号是等价的,只用其一I-低电位在后 电压箭头和正负号是等价的,只用其一I-7§1-2参考方物理量的正方向实际正方向

实际正方假设正方上述：物理中对电量规定的方向假设正方向（参考方向在分析计算时，对电量人为规定电路分析中的假设正方向（参考方向问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理 R R电流的例I1=

I1=-

2、电压的参考方++

+U1= U1

§1.3§1.3p(t)p(t)u(t)i(t)+iWW t0– p p =ui取关联参考方+ U=5V，I=+ P吸UI5210p吸＞ p发p发ui取非关联参考方+ U=5V，I=-+ P发UI5(-210p发 –举例：电源/负载的判II（发出）5=2+1+2（吸收U、I参考方向一致,认为元件吸收功率P0时,此部分电路消耗功率，为负载（、I的实际方向一致）；当P0，为电源（U、I的实际方向相反）U、I参考方向相反,认为元件发出功率当计算的P>0时,此部分电路发出功率，为电源（U、I的实际方向相反）P0时,此部分电路消耗功率，为负载（U、I的实际方向一致）。 电阻元件u0i一 线性定常u0i欧姆定律(Ohm’s uR R称为电 单位名称：欧姆、符号:令G G称为电导，单位名称：西门子、符号 欧姆定律表示 iG 则欧姆定律写 u i功率和能量（电压与电流取关联参考方向

p吸ui(Ri)ii2u(u/R)=u2/能量：可用功表示。从t0到tWR

pdξtt

ui0u–+iu–+R

R0G=），u0iu0iu0iu=0 u0iR(G0，ui=0 开例：直流电路的工作状aab 为电源的内 R一.U当开关闭合，电源与 U载接通，电路处于有工作状态 电路中的电流 负载电阻两端的电压 U=IR或写成U=US-二.I=aU=I=aU=b 穷大，电路中的电流I为零 开路电压(或称为空载电压U0等于电源电压，电源不

I=U=U0=USP=0三. acacU短路时，可将电源外电阻视 IsU=

I=Is=US/P=P=IS21.61.6电容元件0u定义：单位电压 的电 0uiCqCq

库伏（q~u）特性

++

单位：F(法，法拉F=C/V=A•s/V=s/常用F，nF，pF等表示__二.线性电容的电压、电流关系（关联方向下iidqC1+1– u(t)–

t

u(t0)C

tt0t0q(t)q(t0)tit0t0当u

U(直流)时

du

i所以,在直流电路中电容相当于断路（开路三 电容的储能（关联方向下p吸C

uitt

uC

(若u (2

dξ

u

Cu2ti的大小与u的变化率成正比，与u电容在直流电路中相当于开路，有隔直作用电容元件是一 元件 当u，i为关联方向时，i= u，i为非关联方向时，iCdu/dt§§电感元件i0i0i +u–韦安（~i+u–定义：单位电生的磁LdefLdefiL单位：H（亨、二 线性电感电压、电流关系：由电磁感应定律与楞次定 i,+ u u,i

u u L

0t0+u– i+u–L

t

i(0)

1tudt当i

I(直流)时

di

u0所以,在直流电路中电感相当于短路0三.电感的储能（关联方向下p吸ui

LW

di

若i)0112

Li2(tu的大小与i的变化率成正比，与i电感元件是一种元件当u，i为关联方向时，u=Ldi/u，i为非关联方向时，u–Ldi/dt无源元件小（关联方向时u与i的关系RLCuRiuLiC注意L、C在不路中的作UCUU为直流电压时UCUU为直流电压时1-8有源元件（电压源和电流源一、理想电压源（恒压源+

1、特点(1）无论负载电阻如何变化，输出电压不变1、特点(1）无论负载电阻如何变化，输出电压不变（2）

I例恒压源中的电流由外例 _ +_b

设 则：当R1接入时 当R1、R2同时接入时 i

i,us

=发S_发S

=-开 不允许短路

i,uS =u

=–u 二、理想电流源（恒流II

II电流源电流IS；（2）例恒流源两端电压由外例UU设 IS=1则R1=3U当R1、R2同时接入时：Uu_u__u短路：i=i_u？

u_

u,iS非关联p发=uisp吸=–u,iSp吸=p发恒压源与恒流源特性比 Uab=_U （常数bUab外电路负载对Uab I= （常数I外电路负载对II可变I端电压Uab可变Uab 受控电源(非独立源一.受控电源定义（与独立电源的区别。+–+–

二.电流控制的电流源CurrentControlledCurrentSource +_

{i2={电流放大倍数(无量纲电流控制的电压源CurrentControlledVoltageSource +++

2 2_

=r

r:转移电阻电压控制的电流源VoltageControlledCurrentSource+

+_

{{g:转移电导电压控制的电压源VoltageControlledVoltageSource+

++_

{u2={:电压放大倍数(无量纲*，g，，r定律(Kirchhoff’sLaws电压定律(Kirchhoff’sVoltageLaw—KVL电流定律(Kirchhoff’sCurrentLaw—KCL)元件特性元件特性

支路：电路中每一个分支（同一电流节点：回路：电路中任一闭合路径（不重复例+-R3例+-R3+_支路：共3节点：a、(共节点：a、(共2个回路：共3回路：共3支路：共？条 6支路：共？条6例b例bad+U3R3节点：共？个回路：共？个回路：共？个(一KCL定，流入一个节点上电流的代数和为0例例

I2

I4或1324I 1324IIKCLKCL定律的依据•i1•i1-7+i1–4=？10+(–12)– AIAI

KCL定律的扩例例例RR+_U1RR+_U1+R_U2+_U3二、KVL定方向转一周，其各段电压的代数和为0。即：U例R

+

代数极性取 顺时针方向绕行

U

-

-

_

推论：电路中任意两点间的电压等于两点间任一条

+__

BUAB(沿l1)=UAB(沿

_ U

U

US1

U1US

U4例：图示电路：求U和IU解 3+1-2+I=0，I=—U1=3I=-U+U1+3—特别问题：关于独立方程式的例例+-+-+_+1-+1-R3+_ bKCL电流方程

KVL电压方程U节点a：I1

I2

I3 节点b：I3

112

22++-+_设：电路中有N个节点，B个支独立的节点电流方程有(N-1)个独立的回路电压方程有(B-N+1)个 N=2、独立电流方程：１独立电压方程：２（一般为网孔个数 元件特性 是电路分析的基例1：计算电路中的电压U1。I3+U3

a+

+

1Ω#2

+_解_解_步1：标注电压、电流、节点、回路如图步2：对独立节点列KCL

I3+U3

a+

步3：+

1Ω

+_

列KVLU3+U1—_U2+1—U1 U1步5：整理方程，消元求3I3+I1—2I2+1—I1步6：求出U1=1×=0

123×I1以下，由例题分析试说明受控源电路分析例2