电子学基础01电路基础1

第一章电路基础杨勇QQ：365925141Tel绩构成平时成绩：15期末考试：55理论课程（70）实验课程（30）实验操作：15实验报告：151.1直流电路1.1.1

电路的基本概念1.1.2

基尔霍夫定律1.1.3

电压源与电流源1.1.4

戴维南定理1.1.1

电路的基本概念

电路是电流的通路，它是为了某种需要由某些电工、电子器件或设备组合而成的。电路的组成：电源、负载和中间环节（导线、开关）等。实际电路电路模型E+–SIR

各种蓄电池和干电池由化学能转换成电能。电源

汽轮发电机和风力发电机将机械能转换成电能。

实际的负载包括电动机、电动工具和家用电器等等。电动机手电钻吸尘器负载电力系统扩音器电路的作用实现电能的传输和转换实现信号的传递和处理电路的作用电灯电炉电动机发电机升压变压器降压变压器话筒扬声器放大器几种常见的电阻元件普通金属膜电阻绕线电阻电阻排热敏电阻几种常见的电感元件带有磁心的电感陶瓷电感铁氧体电感几种常见的电容器普通电容器电力电容器电解电容器

1.1.2基尔霍夫定律

基尔霍夫定律是电路作为一个整体所服从的基本规律，它阐述了电路各部分电压或各部分电流相互之间的内在联系。

基尔霍夫电流定律(KCL)(Kirchhoff’sCurrentLaw)基尔霍夫电压定律(KVL)(Kirchhoff’sVoltageLaw)名词注释：支路：连接两个节点之间电路。同一支路流过电流相同。回路：电路中任一闭合路径称为回路。支路：ab,ad,…(b=6）回路：abda,bcdb…(L=7）节点：a,b,…(n=4）节点：三个或三个以上电路元件的联结点。网孔：单孔回路。网孔（m=3）aUS1dbc_+R1_+_+R6R5R4R3R2US6US51.基尔霍夫电流定律(KCL)依据：电流的连续性。内容：在任何电路中，任何结点上的所有支路电流的代数和在任何时刻都等于零。其数学表达式为

I1I2I3I4表明联接电路中同一结点处各支路电流之间的关系I=0

规定：进正出负

应用步骤（以节点a为例）：若已知I1

=1A,I5

=4A则：I2=I1-I5

=-3AR5US5US1I5I1d_aR6I2bc_+R1+_+R4R3R2US6

根据KCL（设流入为正）列方程，求解。

*

在电路图上标出各支路电流的参考方向。*0521=--III广义节点

包围部分电路的任意封闭面

基尔霍夫电流定律的扩展应用

--用于包围部分电路的任意封闭面I1-I3-I6=0R5US5US1I1d_aR6I3bc_+R1+_+R4R3R2US6I6I=?KCL的扩展应用举例IsR2R3US2+_R4US1+_R1II=02.基尔霍夫电压定律(KVL)

内容：在任何电路中，形成任何一个回路的所沿同一循行方向电压的代数和在任何时刻都等于零。回路：a-b-d-aUS1_+R6R5US5I2I1I3dbc_E1+R1_+R4R3R2US6aE6

KVL的扩展应用--用于开口电路。KVL的意义：表明了电路中各部分电压间的相互关系。US+_RabUabI+－电位升电位降支路电流法

1.思路：应用KCL、KVL分别对结点和回路列方程，联立求解。R1R2abd+_US4R4R5US3R3+_R6cI1I6I3I2I4I52.解题步骤：节点a：节点c：节点b：节点d：节点数n=4支路数b=66条支路6个未知电流，应列6个方程可列“n-1”个独立的电流方程。R1R2abd+_US4R4R5US3R3+_R6cI1I6I3I2I4I5

设各支路电流的参考方向如图所示。▲

根据KCL列方程。▲

设各回路的循行方向如图示。6条支路6个未知电流应列6个方程。可列

m个独立的回路电压方程。-I1R1+I6R6-I4R4+US4=0bCd:adc:-US4+I4R4+I5R5+US3-I3R3=0abd:-I2R2-I5R5-I6R6=0应用KVL列方程。▲求解

联立以上方程组▲61~IIR1R2abd+_US4R4R5US3R3+_R6cI1I6I3I2I4I51.应用支路电流法解题步骤：

小结设定支路电流的参考方向。根据KCL可列“n-1”个独立的电流方程。设各回路的循行方向。应用KVL可列

m个独立的回路电压方程。解联立方程组求解。2.支路电流法是电路分析的基本方法,适用于任何电路。缺点是当支路较多时，需列的方程数多，求解繁琐。

1.1.3

电压源和电流源

1.电压源外特性：输出电压与输出电流的关系。U

特点：_U+IUS+_RLIO

1.输出电压恒定不变

2.输出电流是任意的,即随负载不同而不同I=US/RL

1.输出电流恒定不变

2.端电压是任意的,即随负载不同而不同IUIS＋－

2.电流源RLU=IS.RLI=IS外特性方程特点IUISO分析：IS

固定不变,US

固定不变。USIRU-=IsU=?＋－IUS+-R所以：

I=Is,

已知：Is

，US

，R

问：I

等于多少？U

又等于多少？[例]解：1.Uab=US

,

2.若R

减小为1Ω，电流源的功率不变！电压源的功率IUs

=I–Is=3A

增大！P=USIUs=12WI=USR=4A为什麽？

已知：Is

，US

，R0试分析：[例]US+bRIsIIUsa-1A4V2ΩI=USR=42=2A2.若使R减小为1Ω，I如何变？两个电源的功率如何变？1.I等于多少？实际电源的模型1.实际电源的模型电源模型电压源模型电流源模型具有相同的外特性ISUSIU+-实际电源实际电源的外特性IUORba2.电压源模型U=US-IR0--外特性方程IR+U-USR0+–外特性曲线IUUSUSR0

O3.电流源模型I=IS-IR0---外特性方程外特性曲线baIR+U-R0IR0IsUIISO两种电源的等效互换U＋－RLI

电源IUS+UR0＋－－IsR0U＋－I等效互换条件U=UsI·R0U=IR0·R0

=Is·R0I·R0=(

IsI)·R0IUS+UR0＋－－IsR0U＋－IIUIR0

Us=

R0=R0Is·R0电压源模型电流源模型电流源模型电压源模型R0USIs=R0=R0US=Is·R0

R0=R0IUS+UR0＋－－IsR0U＋－IIsR0U＋－IIUS+UR0＋－－2）所谓“等效”是指“对外电路”等效（即对外电路的伏－安特性一致），对于电源内部并不一定等效。例如，在电源开路时：1）电压源模型与电流源模型互换前后电流的方向保持不变，即IS和Us方向一致。R0

不消耗能量

消耗

能量R0

说明IUS+UR0＋－－IsR0U＋－I3）电压源（恒压源）与电流源（恒流源）之间不能互换。为什么?

IsUS+–

1.1.4

等效电源定理

有源二端网络无源二端网络Two-terminals

无源二端网络abNPabb有源二端网络aNA

等效电源定理思路：当求解对象为某一支路的电压或电流时，可将所求支路以外的电路，用一个有源二端网络等效代替。R1R2R3R4+-USIRIabRNAR1R2R3R4+-USIabRIabRNA戴维南定理+-UOR0ab诺顿定理baISCR0

内容：对外电路来说，任意一个线性有源二端网络可以用一个电压源模型来等效代替。戴维南定理

“等效”是指端口对外电路等效。!bU0R0+_RaRab有源二端网络

等效电压源模型的电动势，等于有源二端网络的开路电压；R0无源二端网络US

=0，应予以短路Is=0，应予以开路abUSR0+_Rba有源二端网络+_U0▲

等效电压源模型的内阻，等于该有源二端网络内所有电源为零时，所得到的相应的无源二端网络的等效电阻。▲如R3abR1R2US1+_US2+_ISU0＋－+ab–R0U0[例]

求R支路的电流。abIR+-+-EIRIabR+–R0E0NA[解]5155101010vR2R1R3R41.求开路电压UabUab=10v101015515105+15–101010+10=2.5V2.求R0R0=5//15+5=8.753.求II=2.55+8.75=0.18A求图示电路I。R0UO+_R4IabR1R2R3R4+_USI2083416VR53IS1Aab[例]U0

=Va–Vb设：

C点为零电位。Vb

=IS

R5=3v步骤1：断开被求支路，求开路电压U0。CR1R2R3+_US208416VR53IS1AabU0＋－R1R2R3R4+_USI2083416VR53IS1Aab采用叠加原理求UR1求a

点电位：US单独作用时: