电路分析基础第一章.ppt

1、电路分析基础（第4版） Circuit Analysis Basis Fourth Edition,上册 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,第一章 集总电路中电压、电流的约束关系1-1 电路及集总电路模型 1-2 电路变量 电流、电压及功率 1-3 基尔霍夫定律 1-4 电阻元件 1-5 电压源 1-6 电流源 1-7 受控源 1-8 分压公式和分流公式 1-9 两类约束 KCL、KV

2、L方程的独立性 1-10 支路分析,第一章 集总电路中电压、电流的约束关系 1-1 电路及集总电路模型,电路 .,电力线路 .,电子线路 .,高压电路 .,低压电路 .,模拟电路 .,数字电路 .,放大电路 .,控制电路 .,. . . . . .,电能传输和转换电路 .,信号传递和处理电路 .,直流电机调速控制电路,微机、单片机原理实验电路,第一章 集总电路中电压、电流的约束关系 1-1 电路及集总电路模型,电路 .,电力线路 .,电子线路 .,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

3、程仅讨论电路分析中的一般规律和基本方法。 .,电能传输和转换电路 .,信号传递和处理电路 .,Rc Rb1 iC iB + + ui Rb2,晶体管放大电路,ui,uo,t,t,uo,c,e,b,Ci,Co,+UCC,Ce,电阻器,基本元件电阻器、电感器、电容器、电 源,电感器,电容器,电源,i,_,基本元件的理想模型,R,L,C,+,us,若流入某二端元件一端的瞬时电流等于流出另一 一端的瞬时电流，则该元件称为集总参数元件。,is,集总参数元件: .,集总条件： x ,E,e,x,例如某信号频率 f =25kHz,元 件.,显然满足集总条件 x .,波长 = C/f =（3108）/（251

4、03）=12 kM.,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,i 的实际方向如何?,N为含源复杂电路,i 的实际方向如何?,配合进行描述：,若i0，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i0，则表示实际方向与参考方向相反。,例 设已知1A电流由ab,i1 =1A,i2 =1A,二、电压及其参考极性（方向）,一般符号 u 直流符号 U,若

5、u0，则实际极性(方向)与参考极性(方向)相同；,若u0，则实际极性(方向)与参考极性(方向)相反。,三、电流和电压参考方向的配合,关联参考方向：,当i 流过元件时由“ + ” “”,非关联参考方向：,当i 流过元件时由“” “+”,四、功率及其表达式,p = ui,若 p0 则为吸收功率,若 p0 则为产生功率,则 p0 为产生功率,p0 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 =ui,p0 为吸收功率 p0 为产生功率,例 1-2 （P10）,=12 = 2W （吸收）,i 的实际方向与其参考方向相反，即由ba 。,=(1)2 = 2W （

6、吸收）,i = 2A u1 = 1V,p = u1i,i = 2A u2 =1V,p =u2i,（2） p =u2i =4W,i =p/u2 =(4)/(1) =4A,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） 一、基尔霍夫电流定律（KCL）,i1 + i2 = i3 或 i1 + i2i3 = 0 或 i1i2 + i3 = 0,任一时刻流入(或流出)任一节点的电流之代数和为零。.,上列三式相加得 i1 + i2 + i3 = 0,1KCL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

7、一个节点列KCL方程时，只能取上述规定之一。,广义节点 假想的闭合曲面,节点a i1i4i5 = 0 节点b i2+ i4i6 = 0 节点c i3+ i5 + i6 = 0,2KCL的推广应用,即可直接对广义节点列出 i1 + i2 + i3 = 0,* 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 =4 A 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1-3 （P14

8、 ）,i6,i5,解：i4 =i1+ i2+ i3 =5 +2 +(3) = 6A,二、 基尔霍夫电压定律（KVL）,u1+ u2 = u3 + u4 （电压降=电压升） 或 u1+ u2u3u4= 0,任一时刻任一回路的电压降之代数和为零。,1KVL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。 .,uab+ u3uS2u2+ uS1u1= 0 或 uab = u1uS1+ u2 + uS2u3 当 a、b端开路时 i1 = 0、u1= 0；i3 = 0、u3 = 0 uab =uS1+ u2 + uS2,假想回路,2. KVL的推广应用,电路中任意两点间的电压，都等

9、于由该两点的参考 “+”往“”经任一路径上的电压降之代数和。,解： u1= 512 + 5 =2V u2 =5 +12 = 7V 或 u2 =u1+5 = 7V u3 =125 = 7V 或 u3 = 5 + u25 = 7V； u3 = 5u1 = 7V,例 求u1、u2、u3 .,电路中任意两点间的电压，都等于由该两点的参考 “+”往“”经任一路径上的电压降之代数和。,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 . （P17）,解: u5 =u6u1+u2+u3+u4 =22+

10、3 +3+(7) = 5V,1-4 电阻元件,一、线性电阻的伏安关系,u=Ri i = u/R = Gu G = 1/R （电导） 单位：西门子（S）,u=Ri i = u/R = Gu,二、线性电阻的功率 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 p0 （消耗功率） （自习P24例1-6）,1-5 电压源,一、理想电压源 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。,二、实际电压源模型 电压源输出端口的电压与输出电流有关。,u=USRSi iu 若 RSR 则u

11、US,例1-7 求i及uab （P27）,例 1-8 求 i,（自习P29例1-9）,练习题1-10 （P30）,1-6 电流源 一、理想电流源 电流源的输出电流为定值或仅为时间的函数，与 端口电压无关。,二、实际电流源模型 电流源的输出电流与端口电压有关。,u i 若RSR 则iIS,P32例1-10、例1-11 （自习例1-12）,* 实际电压源和电流源模型的等效互换 .,等效变换：对RL而言,比较、两式可得,即等效互换条件为：,电源内阻值不变,电压源电流源,电流源电压源,注意：对内阻不等效； 理想电压源与理想电流源不能等效互换。, 理想电压源与理想电流源不能等效互换！ .,（无此模型）

12、.,（无此模型） .,1-7 受控源 一、受控源模型的引入,二、受控源模型的四种基本型式,（a）VCVS,转移电压比,（b）CCVS,u1= 0 u2=ri1,转移电导,（c）VCCS,i1= 0 i2=gu1,转移电阻,（d）CCCS,u1= 0,转移电流比,u1、i1 控制量， 、r、g、 控制系数 .,例1-13 （P37）,解： u1= us,p0 产生功率,（i = 0）,i1= 0,解: (3+5+2)i + 4u9 = 0 u = 2i 18i = 9 i = 0.5 A,例 求电流 i,对于含有受控源的电路，列写电路方程时的一般特点： 1. 视受控源为独立源，根据KVL、KCL

13、及元件的电压电流 关系（VCR）建立方程。 2. 列出控制量与被求变量（或已知量）的关系式。,例1-14 （P37）,解：,P39 练习题 1-15、1-16 .,1-8 分压公式和分流公式,一、分压电路,. . . . . .,P40 图1-57 P41 例1-15、自习例1-16 .,二、分流电路,. . . . . .,1-9 两类约束 KVL、KCL方程的独立性 （1） KCL、KVL （2） VCR （或称伏安关系VAR）,1-10 支路分析 一、支路电流法 直接求解的电路变量：各支路电流,（非独立方程，可略）,（非独立方程，可略）,解方程组可求出i1、i2和i3，进一步可求出u1、u2和u3以及各元件的功率。,支路电流法的基本