第1章 电压电流关系

电路分析基础（第4版）

CircuitAnalysisBasis

FourthEdition第一篇总论和电阻电路的分析第一章集总电路中电压、电流的约束关系第二章网孔分析和节点分析第三章叠加方法与网络函数第四章分解方法及单口网络第二篇动态电路的时域分析第五章电容元件与电感元件第六章一阶电路第七章二阶电路上册.电路及集总电路模型§1-1电路变量电流、电压及功率§1-2基尔霍夫定律§1-3电阻元件§1-4电压源§1-5电流源§1-6受控源§1-7分压公式和分流公式§1-8两类约束KCL、KVL方程的独立性§1-9支路分析§1-10第一章集总电路中电压、电流的约束关系电路：将一些电气设备或器件按照一定的方式连接的电流通路。电路的组成：电源、负载、中间环节。

电源：提供电能的元件，将非电能转换为电能。

负载：将电能转换为非电能或电信号的元件。

中间环节：连接电源和负载的导线、开关等。导线电池开关灯泡§1-1电路及集总电路模型

发电机升压变压器降压变压器电灯电动机等负载输电线电力系统示意图话筒扩音机示意图放大器扬声器特点：电压高，电流和功率大。要求：功率损耗小，电能转换和传输的效率高。特点：电压低，电流和功率小。要求：输出信号强，传递信号不失真。§1-1电路及集总电路模型

§1-1电路及集总电路模型

电子电路电力电路电路电能传输和转换电路信号传递和处理电路高压电路低压电路模拟电路数字电路放大电路控制电路……电力电路—输变电工程电子电路—直流电机调速控制电路电子电路—微机/单片机原理实验电路§1-1电路及集总电路模型

电子电路电力电路电路电能传输和转换电路信号传递和处理电路高压电路低压电路模拟电路数字电路放大电路控制电路……电路理论:电路分析电路综合

.本课程仅讨论电路分析中的一般规律和基本方法。

.晶体管放大电路uiuottBicrbe

ib

ECRb1

Rb2

rce

Rcuoui交流等效电路.+++uoCEBCi+UCCRcReCoCe++

ui

Rb1iCiBRb2电阻器基本元件：电阻器、电感器、电容器、电源§1-1电路及集总电路模型

电感器§1-1电路及集总电路模型

电容器§1-1电路及集总电路模型

集成电子器件§1-1电路及集总电路模型

直流稳压电源发电机组电源§1-1电路及集总电路模型

§1-1电路及集总电路模型

§1-1电路及集总电路模型

§1-1电路及集总电路模型

§1-1电路及集总电路模型

§1-1电路及集总电路模型

§1-1电路及集总电路模型

§1-1电路及集总电路模型

基本元件的理想模型..RLC_+usis§1-1电路及集总电路模型

导线电池开关灯泡US

RS

RL

S电路模型

◆由实体电路抽象和概括而成的电路图。◆由电路元件模型组成的电路。◆反映实际电路元件的主要电磁性能的理想电路元件及其组合。S导线电池开关灯泡US

RS

RL

§1-1电路及集总电路模型

基本元件的理想模型..i

若流入某二端元件一端的瞬时电流等于流出另一端的瞬时电流，则该元件称为集总参数元件。集总参数元件:.RLC_+usis§1-1电路及集总电路模型

集总条件：△x<<

λE例如某信号频率f=25kHz

元件.ex显然满足集总条件

△x<<

.波长=C/f=（3×108）/（25×103）=12kM.

§1-1电路及集总电路模型

I§1-2电路变量电流、电压及功率1.定义直流符号

I

（表示直流或交流有效值）2.参考方向一般符号

i

（可表示交流或直流）参考方向I的实际方向与其参考方向相同直流电路一、电流及其参考方向..交流电路i~N为含源复杂电路Nii的实际方向如何?

配合进行描述：

若i＞0，则表示实际方向与参考方向相同；

在电路分析中，为了确定任一时刻电流的大小

及其实际方向，必须选取参考方向，并与代数式相

若i＜0，则表示实际方向与参考方向相反。§1-2电路变量电流、电压及功率元件ab例设已知1A电流的实际方向由a→b

i1

=1Ai2

=－1Aab+－u

+ab－u

一般符号

u直流符号

U

若u＞0，则实际极性(方向)与参考极性(方向)相同；元件abi1

元件abi2

若u＜0，则实际极性(方向)与参考极性(方向)相反。§1-2电路变量电流、电压及功率二、电压及其参考极性（方向）..关联参考方向：+－u

i+－u

i+－u

i+－u

i+－u

i+－u

i+－u

i+－u

i当i流过元件时由“+”→“－”非关联参考方向：当i流过元件时由“－”→“+”三、电流和电压参考方向的配合..§1-2电路变量电流、电压及功率对于元件A：对于元件B：关联参考方向iABu+§1-2电路变量电流、电压及功率非关联参考方向

p=ui+－u

i关联方向若

p＞0则为吸收功率若

p＜0则为产生功率则

p＞0为产生功率

p＜0为吸收功率

若仍表示为

p=ui

为统一起见，对于非关联参考方向，功率可表示为p=－uip＞0

为吸收功率；

p＜0

为产生功率四、功率及其表达式..+－u

i非关联方向§1-2电路变量电流、电压及功率

例1-2=1×2=2W（吸收）

i的实际方向与其参考方向相反，即由b→a。

+

－u1abi（a）

+

－u2abi（b）=－(－1)×2=2W（吸收）（1）i=2Au1

=1V

p=u1i

i=2Au2=－1V p=－u2i

（2）p=－u2i=－4W

i=－p/u2=－(－4)/(－1)=－4A§1-2电路变量电流、电压及功率P10几个名词概念：支路、节点、回路、网孔、网络

12345abcd节点1节点2§1-3基尔霍夫定律...

节点3P13图1-812345节点1节点2§1-3基尔霍夫定律….

几个名词概念：支路、节点、回路、网孔、网络

（P13图1-8）

§1-3基尔霍夫定律….几个名词概念：支路、节点、回路、网孔、网络

（P13图1-8）

12345网络——一般指比较复杂的电路。i1+i2=i3

或

i1+i2－i3=0或－i1－i2+i3=0i1i3i2任一时刻流入(或流出)任一节点的电流之代数和为零。.一、基尔霍夫电流定律（KCL）..§1-3基尔霍夫定律….1．KCL的一般表达式规定：ik流入节点取正号，流出节点取负号；或ik流出节点取正号，流入节点取负号。

对于同一个节点列KCL方程时，只能取上述规定之一。

上列三式相加得

i1+i2+i3=0广义节点——假想的闭合曲面节点ai1―i4―i5=0节点bi2+i4－i6=0节点ci3+i5+i6=0 2．KCL的推广应用即可直接对广义节点列出i1+i2+i3=0i3i2i1abci4i5i6§1-3基尔霍夫定律…..*

设已知i5=2A，求i6=？

i6=i4+i5=－6+2=－4A

或对广义节点得

（可不必求i4）

i6=－i1+i2+i3+i5

=－5+2+(－3)+2=－4A

应用KCL时涉及两套正负号：(1)ik前的正负号，建立KCL方程时必须正确书写；(2)ik值的正负号，解方程时必须正确代入。例1-3i2i4i3Ai1i6i5解：i4=－i1+i2+i3=－5+2+(－3)=－6A§1-3基尔霍夫定律....P14u1+u2=u3+u4

（电压降=电压升）或

u1+u2－u3－u4=0任一时刻任一回路的电压降之代数和为零。1．KVL的一般表达式规定:uk方向(+→－)顺回路绕行方向取正号,反之取负号。.+－+++－－－u1u4u3u2§1-3基尔霍夫定律….二、基尔霍夫电压定律（KVL）..假想回路2.KVL的推广应用

电路中任意两点间的电压，等于由该两点的参考“+”往“－”经任一路径上的电压降之代数和。_i1u1_u3+uS1uS2uabu2+++++____i3ab§1-3基尔霍夫定律…..例求u1、u2、u3.§1-3基尔霍夫定律….解：u1=5－12+5=－2V解：u1=5－12+5=－2V

u2=－5+12=7V或

u2=－u1+5=7V例求u1、u2、u3.§1-3基尔霍夫定律….或

u3=5－u1=7V

u3=5+u2－5=7V

解：u1=5－12+5=－2V

u2=－5+12=7V或

u2=－u1+5=7V例求u1、u2、u3.u3=12－5=7V§1-3基尔霍夫定律….

由本例显而易见：电路中任意两点间的电压，等于由该两点的参考“+”往“－”经任一路径上的电压降之代数和，据此可简化计算过程。例1-4求u5.解：u5=－u6－u1+u2+u3+u4=－2－2+3+3+(－7)=－5V+

+++++u6u5u4u3u2u1ab§1-3基尔霍夫定律….P17例1-5求uab.解：uab=－u1+u2=－2+3=1V或

uab=u6+u5－u4－u3

=2+(－5)－(－7)－3=1V例1-4求u5.解：u5=－u6－u1+u2+u3+u4=－2－2+3+3+(－7)=－5V+

+++++u6u5u4u3u2u1ab§1-3基尔霍夫定律….P17uab+§1-4电阻元件u=Rii=u/R=Gu

G=1/R（电导）

单位：西门子（S）

u=－Rii=－u/R=－Gu

关联方向+_ui_非关联方向+ui一、线性电阻的伏安关系..

p=ui=Ri2

=u2/R（关联方向）

p=－ui=－(－Ri)i

=Ri2

（非关联方向）.=－u(－u/R)=u2/R均为p＞0

（消耗功率）

（自习P24例1-6）二、线性电阻的功率..§1-4电阻元件§1-5电压源...电压源输出端口的电压为定值(直流)或仅为时间的函数(交流)，与输出电流无关。US

+__+iuUS

iu0一、理想电压源..电压源输出端口的电压与输出电流有关。US

RS

++iu__R

US

iu0u=US－RSi

i↑→u↓

若

RS＜＜R则u≈