電路與電子學基礎(chǔ)

1、電路與電子學基礎(chǔ)電路與電子學基礎(chǔ)第一章第一章 電路分析導論電路分析導論 1.1 電路及其模型電路及其模型1.2 電路基本元件電路基本元件1.3 基爾霍夫定律基爾霍夫定律1.4 等效變換等效變換1.1 1.1 電路及其模型電路及其模型 1.1.1 電路的作用，組成與模型電路的作用，組成與模型 作用：實現(xiàn)電能的傳輸與分配或電信號的傳輸作用：實現(xiàn)電能的傳輸與分配或電信號的傳輸 與處理。與處理。 組成：必須有電源和負載，兩者由導線連接成閉組成：必須有電源和負載，兩者由導線連接成閉 合電路。合電路。 模型：由具有單一電磁現(xiàn)象的理想電路元件或它模型：由具有單一電磁現(xiàn)象的理想電路元件或它 們的組合（即實際電

2、路器件的模型）們的組合（即實際電路器件的模型） 相相 互連接而成的電路。如：互連接而成的電路。如：電路模型電路模型1.1.2 電路分析的基本變量電路分析的基本變量 電流（電壓）的參考方向：參考方向可以任意選擇。電流（電壓）的參考方向：參考方向可以任意選擇。 但一經(jīng)選定，就不再改變。分析電路時，在選定但一經(jīng)選定，就不再改變。分析電路時，在選定 參考方向下，要根據(jù)電量計算結(jié)果值的正或負來參考方向下，要根據(jù)電量計算結(jié)果值的正或負來 確定它的實際方向：確定它的實際方向：電位電路圖：電位電路圖：電路的工作狀態(tài)，可以通過電路各點電路的工作狀態(tài)，可以通過電路各點 的的 電位反映出來。特別是在電子電路的分析中

3、，電位反映出來。特別是在電子電路的分析中， 經(jīng)常要計算經(jīng)常要計算、檢測各點的電位。所檢測各點的電位。所 以，電子電以，電子電 路圖中經(jīng)常采用電位電路圖的畫法。如：路圖中經(jīng)常采用電位電路圖的畫法。如：功率的計算：功率的計算： 當當u u、i i采用關(guān)聯(lián)參考方向時，采用關(guān)聯(lián)參考方向時，p=ui;p=ui; 而當而當u u、i i采用非關(guān)聯(lián)參考方向時，則采用非關(guān)聯(lián)參考方向時，則p=-uip=-ui。 規(guī)定兩種情況下規(guī)定兩種情況下, , 算得的功率值算得的功率值: : 若若p p0 0，表示元件（或電路）吸收的功率；，表示元件（或電路）吸收的功率； 若若p p0 0，表示元件（或電路）發(fā)出的功率。，表

4、示元件（或電路）發(fā)出的功率。1.2 電路基本元件電路基本元件 1.2.1 電阻元件電阻元件線性定常電阻的特點線性定常電阻的特點：（1 1）端電壓）端電壓u u與通過的電流與通過的電流i i成正比，成正比，R R是常數(shù)。是常數(shù)。（2 2）雙向性：伏安特性以原點對稱。）雙向性：伏安特性以原點對稱。（3 3）耗能性：它的功率總是消耗的。說明電阻不僅是無）耗能性：它的功率總是消耗的。說明電阻不僅是無 源元件，而且是耗能元件。源元件，而且是耗能元件。（4 4）無記憶性。）無記憶性。1.2.2 電感元件電感元件線性電感有如下特點：線性電感有如下特點： （1 1）其磁鏈）其磁鏈正比于產(chǎn)生磁鏈的電流正比于產(chǎn)生

5、磁鏈的電流i i，即，即=Li，L L 是一個是一個 正實常數(shù)。它與正實常數(shù)。它與、i i無關(guān)無關(guān)。 （2 2）雙向性：韋安特性以原點對稱）雙向性：韋安特性以原點對稱。 （3 3）動態(tài)性：線性電感的電壓與該時刻電流的變化率有關(guān)）動態(tài)性：線性電感的電壓與該時刻電流的變化率有關(guān) （成正比），而與該時刻的電流無關(guān)。所以，稱它是動（成正比），而與該時刻的電流無關(guān)。所以，稱它是動 態(tài)元件。態(tài)元件。 （4 4）記憶性）記憶性：電感電流有電感電流有“記憶記憶”電感電壓的作用。電感電壓的作用。 （5 5）儲能性：電感是一種儲能元件。）儲能性：電感是一種儲能元件。1.2.3 電容元件電容元件線性電容有如下特點：

6、線性電容有如下特點： （1 1）q q正比于正比于u u，即，即q=Cuq=Cu，C C是一個常量，稱為電容量。是一個常量，稱為電容量。 （2 2）雙向性：庫伏特性以原點對稱，說明特性與端鈕接法無雙向性：庫伏特性以原點對稱，說明特性與端鈕接法無 關(guān)。關(guān)。 （3 3）動態(tài)性：任一時刻通過電容的電流取決于該時刻電容兩）動態(tài)性：任一時刻通過電容的電流取決于該時刻電容兩 端電壓的變化率端電壓的變化率( (成正比成正比) )，而與該時刻的電壓無關(guān)。，而與該時刻的電壓無關(guān)。 （4 4）記憶性：電容電壓有）記憶性：電容電壓有“記憶記憶”電容電流的作用。電容電流的作用。 (5) (5) 儲能性：電容是儲能元件

7、，也是一無源元件。儲能性：電容是儲能元件，也是一無源元件。1.2.4 電源元件和實際電源模型電源元件和實際電源模型 理想電壓源：理想電壓源：理想電流源理想電流源:實際電壓源模型：實際電壓源模型： uoc=us , i sc=u s/R s實際電流源模型：實際電流源模型： isc=iS , uoc =isR s1.2.5 受控源受控源 VCVS: i1=0, u2 =u1 VCCS: iVCCS: i1 1=0, i=0, i2 2=gu=gu1 1 CCVS: u CCVS: u1 1=0, u=0, u2 2=ri=ri1 1 CCCS: u CCCS: u1 1=0, i=0, i2 2=

8、 =i i1 1 1.3 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 1.3.1 1.3.1 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律(KCL)(KCL) 任一集中參數(shù)電路中，在任一時刻，通過任一節(jié)點的電流的任一集中參數(shù)電路中，在任一時刻，通過任一節(jié)點的電流的 代數(shù)和等代數(shù)和等于零。即：于零。即：i ik k=0 =0 或或i i入入 i i出出1.3.2 1.3.2 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律(KVL)(KVL)對于任一集中參數(shù)電路中的任一回路，在任一時刻，沿對于任一集中參數(shù)電路中的任一回路，在任一時刻，沿著回路的所有支路電壓的代數(shù)和為零：著回路的所有支路電壓的代數(shù)和為零：u uk k=0=0 1.4 等效變換

9、等效變換 1.4.1 等效和等效變換等效和等效變換 等效變換是指，當電路中的某一部分用一個新的電路結(jié)等效變換是指，當電路中的某一部分用一個新的電路結(jié)構(gòu)（稱為等效電路）代替后，未被代替部分的電壓和電構(gòu)（稱為等效電路）代替后，未被代替部分的電壓和電流均應(yīng)保持不變，即等效電路以外部分電壓、電流的伏流均應(yīng)保持不變，即等效電路以外部分電壓、電流的伏安關(guān)系不變，也即對等效電路外部伏安特性等效。安關(guān)系不變，也即對等效電路外部伏安特性等效。1.4.2 等效分析法等效分析法 電阻的串聯(lián)電阻的串聯(lián) 串聯(lián)等效電阻串聯(lián)等效電阻R=RR=Rk k u uk k=uR=uRk k/R, k=1,2,/R, k=1,2,n

10、,n p p1 1:p:p2 2=R=R1 1:R:R2 2=u=u1 1:u:u2 2電阻的并聯(lián)電阻的并聯(lián) 并聯(lián)等效電導并聯(lián)等效電導G=GG=Gk k i ik k=uG=uGk k=iG=iGk k/G/G i i1 1:i:i2 2=p=p1 1:p:p2 2=G=G1 1:G:G2 2電阻的電阻的- -等效變換等效變換 形電阻形電阻= =形電阻兩兩乘積之和形電阻兩兩乘積之和/ /形不相鄰電阻形不相鄰電阻 形電阻形電阻= =形相鄰電阻的乘積形相鄰電阻的乘積/ /形電阻之和形電阻之和輸入電阻輸入電阻R Rinin=u/i =u/i （u u, ,i i取關(guān)聯(lián)參考方向時）取關(guān)聯(lián)參考方向時）R Rinin=-u/i=-u/i（u,iu,i