第1章 电路分析概要

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第1章电路的基本概念和基本定律第2章电路的基本分析方法第3章单相正弦交流电路的基本知识第4章相量分析法第5章谐振电路第6章互感耦合电路与变压器第7章三相电路第8章电路的暂态分析第9章非正弦周期电流电路第10章二端口网络第11章均匀传输线第12章拉普拉斯变换

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欢迎学习电路分析基础电路分析基础是通信、信息工程、计算机、自动控制等专业的主干技术基础课程。通过本课程的学习可使学生把握电路的基本理论、基本分析方法和进行电路试验的基本技能，为后续专业课程打下必要的基础。

电路分析理论体系严谨，内容贴近实际，学生在学习中不仅可学会一种思维方法，而且深入学习能养成科学的学习作风，从而终生受益。学习电路分析要求透彻理解其中的诸多重要概念，把握其基本定理、定律分析电路的方法，并能运用它们分析和解决电路中的一些实际问题。

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第1章电路的基本概念和基本定律1.1电路1.2电路的基本物理量1.3基尔霍夫定律

1.6直流电路中的几个问题1.5电路的等效变换

1.4电压源和电流源

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本章学习目的及要求本章内容是贯穿全课程的重要理论基础，要求在学习中给予足够的重视。通过本章学习要求理解理想电路元件和电路模型的概念；理解电压、电流、电动势和电功率的概念；深刻理解和把握参考方向在电路分析中的应用；稳固掌握基尔霍夫定律及其应用；深刻领会电路等效和把握电路等效的基本方法。

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1.1电路1.1.1电路的组成及功能电路——由实际元器件构成的电流的通路。电源：可将其他形式的能量转换成电能、向电路提供电能的装置。负载：可将电能转换成其他形式的能量、在电路中接收电能的设备。中间环节：电源和负载之间不可缺少的连接、控制和保护部件统称为中间环节，如导线、开关及各种继电器等。

电路组成

电路的功能

电力系统中的电路可对电能进行传输、分派和转换。电子技术中的电路可对电信号进行传递、变换、储存和处理。

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1.1.2

电路模型

实际电气装置种类繁多，如自动控制设备，卫星接收设备，邮电通信设备等；实际电路的几何尺寸相差甚大，如电力系统或通信系统可能跨越省界、国界甚至是洲际的，而集成电路芯片小的宛如指甲。在电路分析中，为了便利于对实际电气装置的分析研究，寻常在一定条件下需要对实际电路采用模型化处理，即用抽象的理想电路元件及其组合近似地代替实际的器件，从而构成了与实际电路相对应的电路模型。中间环节S开关电源导线负载R0

I

+RLU

电源

+_US

负载

–

手

电筒的实体电路

手电筒的电路模型

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实际电路器件品种多，电磁特性多元而繁杂，直接画在电路图中困难而繁琐，且不易定量描述。白炽灯电路消耗电能的电特性可用电阻元件表征

R

由于白炽灯中耗能的因素大大于产生磁场的因素，因此L可以忽略。白炽灯的电路模型可表示为：

i

产生磁场的电特性可用电感元件表征

L

R

理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性惟一、确切，可定量分析和计算。

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理想电路元件分有有源和无源两大类无源二端元件有源二端元件

+

ISUS

R

L

C

–

电阻元件只具耗能的电特性

电感元件只具有储存磁能的电特性

电容元件只具有储存电能的电特性

理想电压源输出电压恒定，输出电流由它和负载共同决定

理想电流源输出电流恒定，两端电压由它和负载共同决定

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电路分析基本理论的主要任务就是寻求实际电路共有的一般规律，电路模型则是用来探讨存在于具有不同特性的、各种真实电路中共同规律的工具。

利用电路模型研究问题的特点1.主要针对由理想电路元件构成的集总参数电路，其中电磁现象可以用数学方式来确切地分析和计算；2.研究与实际电路相对应的电路模型，实质上就是探讨各种实际电路共同遵循的基本规律。

集总参数电路元件的特征元件中所发生的电磁过程都集中在元件内部进行其次要因素可以忽略的理想电路元件；任何时刻从无件两端流入和流出的电流恒等且元件端电压值确定。

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电源和负载的区分I+U–U、I关联元方向时，件假定元件是负载。–U+

IU、I非关元联方向时，件假定元件是电源。

为了便于分析电路，应预先在电路图上标示出电压、电流的方向，电路图上的电压、电流方向称为参考方向，原则上可以任意假定。元件毕竟是电源还是负载，应由元件上电压、电流的实际方向决定：实际方向关联时，元件是负载；实际方向非关联时，元件是电源。

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电路由哪几部分组成？各部分的作用是什么？何谓理想电路元件？其中“理想〞二字在实际电路的含义？

如何在电路中区分电源和负载？

试述电路的功能？何谓“电路模型〞?

集总参数元件有何特征？

学好本课程，应注意抓好两个主要环节：认真听课、细心复习。还要处理好三个基本关系：听课与笔记、作业与复习、自学与互学。

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1.2电路的基本物理量1.2.1dt

电流

电流(强度)—单位时间内通过导体横截面的电量。电流的大小：i=dq……(1-1)

电流的单位及换算：安培(A)=库仑(C)/秒(s)稳恒直流状况下：I=qt1A=103mA=106μA=109nA……(1-2)

电

流是一个有方向的物理量，仅指出大小是不够的，规定以正电荷移动的方向为电流的真实方向。列写电路方程时，电压、电流的正、负是以电路图上预先假定的参考方向为依据的，若计算结果为正值，说明电压、电流的真实方向与参考方向相符，否则相反。

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1.2.2电压、电位和电动势a电动势E只存在于电源内部，其大小反映了电源力作功的才干。其方向规定由电源“负极〞指向电源“正极〞。

S

I

R0

+U

+_bE

RL

–

电压U是反映电场力作功才干的物理量，是产生电流的根本原因。电压的正方向规定由“高〞电位指向“低〞电位。

电位V是相对于参考点的电压。参考点的电位:Vb=0;a点电位：Va=E-IR0=IR

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为描述和表征电荷与元件间能量交换的规模及大小，引入电路物理量电压、电位和电动势。Wa-Wb电压的定义式为：Uab=q三者定义式W-W0的形式一致电位的定义式为：Va=aq因此它们的单位一致电动势的定义式为：E=W源q单位换算：1V=10-3KV=103mV电压和电流一样，也是一个有方向的物理量。1)实际正方向：规定为从高电位指向低电位。2)参考正方向：任意假定的方向。注意：必需指定电压参考方向，这样电压的正值或负值才有意义。

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电位是一种由电路中的位置所确定的势能，具有明显的相对性——其高低正负取决于电路参考点。理论上电路参考点的选取是任意的，但实际应用中经常以大地作为零电位点。有些场合下，设备和仪器的底盘或机壳与接地装置相连时，也常选取与接地装置相连的机壳作为电路参考点；电子技术中为便利于问题的分析和研究，还往往把电子设备的公共连接点作为电路参考点。某点电位在数值上等于该点与参考点之间的电压。当电路参考点改变时，该电位随参考点发生变化，但它与原来参考点之间的差值不会发生改变。

电压和电位的关系：Uab=Va-Vb

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电动势和电位一样属于一种势能，它能够将低电位的正电荷推向高电位，宛如水路中的水泵能够把低处的水抽到高处的作用一样。电动势在电路分析中也是一个有方向的物理量，其方向规定由电源负极指向电源正极，即电位升高的方向。

电压、电位和电动势的区别电压和电位是衡量电场力作功才干的物理量，电动势则是衡量电源力作功才干的物理量；电路中两点间电压的大小只取决于两点间电位的差值，是绝对的量；电位是相对的量，其高低正负取决于参考点；电动势只存在于电源内部。

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1.2.3电功和电功率电流能使电动机转动、电炉发热、电灯发光，说明电流具有做功的才干。电流做的功称为电功。电流做功的

同时伴随着能量的转换，因此电功的大小可以用能量来量度，即：W=UIt式中单位：U;I;t时，电功W为焦耳若U;I;t时，电功W为度。

1000W的电炉加热1小时；1度电的概念100W的灯泡照明10小时；40W的灯泡照明25小时。日常生活中，家用电度表就是用来测量电功的装置。只要用电器工作，电度表就会转动并且显示电流作功的多少，即电功的大小不仅与电压、电流的大小有关，还取决于用电时间的长短。

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单位时间内电流做的功称为电功率，用“P〞表示：UItWP=t=t=UI……(1-6)国际单位制：U,I,电功率P用瓦特。

用电器铭牌数据上的电压、电流值称额定值，所谓额定值是指用电器长期、安全工作条件下的最高限值，一般在出厂时标定。其中额定电功率反映了用电器在额定条件下能量转换的才干。例如额定值为“220V、1000W〞的电动机，是指该电动机运行在220V电压时、1秒钟内可将1000焦耳的电能转换成机械能和热能；“220V、40W〞的电灯，说明在它两端加220V电压时，1秒钟内它可将40焦耳的电能转换成光能和热能。

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功率的