電路模型和定律課件

第一章電路模型和電路定律第一章電路模型和電路定律11.6電壓源和電流源1.7受控電源1.8基爾霍夫定律1.1電路和電路模型1.2電流和電壓的參考方向1.3電功率和能量1.4電路元件1.5電阻元件1.6電壓源和電流源1.7受控電源1.8基爾霍夫定律2

重點(diǎn)：1.電壓、電流的參考方向2.電阻、電源元件特性3.基爾霍夫定律重點(diǎn)：1.電壓、電流的參考方向2.電阻、電源元件特性31.1電路和電路模型（model)1、概念：

電路---------是電流的通路，是為了某種需要由某些電工設(shè)備或元件（電氣器件）按一定的方式組合起來的。電路主要由電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線及開關(guān)等構(gòu)成。電源(source)：提供能量或信號.由于電路中的電壓和電流是在電源的作用下產(chǎn)生的，所以又稱激勵。負(fù)載(load)：將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，或?qū)π盘栠M(jìn)行處理.響應(yīng)：由激勵在電路中產(chǎn)生的電壓、電流。導(dǎo)線(line)、開關(guān)（switch)等：將電源與負(fù)載接成通路.1.1電路和電路模型（model)1、概念：電路主要由42、作用：

1.實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換

電池?zé)襞?.實(shí)現(xiàn)信號的傳遞與處理放大器揚(yáng)聲器話筒2、作用：1.實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換53、結(jié)構(gòu)：電池?zé)襞蓦娫?提供電能的裝置負(fù)載:取用電能的裝置中間環(huán)節(jié)：傳遞、分配和控制電能的作用3、結(jié)構(gòu)：電池?zé)襞蓦娫?提供負(fù)載:取用中間環(huán)節(jié)：傳遞6放大器揚(yáng)聲器話筒直流電源直流電源:

提供能源信號處理：放大、檢波等負(fù)載信號源:

提供信息負(fù)載大小的概念:

負(fù)載增加指負(fù)載取用的電流和功率增加。放大器揚(yáng)聲器話筒直流電源直流電源:信號處理：負(fù)載信號源:74、電路模型：R+RoE-手電筒的電路模型燈泡開關(guān)電池導(dǎo)線S

為了便于用數(shù)學(xué)方法分析電路,一般要將實(shí)際電路模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來模擬實(shí)際電路中的器件，從而構(gòu)成與實(shí)際電路相對應(yīng)的電路模型。4、電路模型：R+RoE-手電筒的電路模型燈開關(guān)電導(dǎo)線S85、幾種基本的電路元件電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：表示產(chǎn)生磁場，儲存磁場能量的元件電容元件：表示產(chǎn)生電場，儲存電場能量的元件電源元件：表示各種將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件理想電路元件：有某種確定的電磁性能的理想元件5、幾種基本的電路元件電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：9（1）具有相同的主要電磁性能的實(shí)際電路部件，在一定條件下可用同一模型表示；（2）同一實(shí)際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，其模型可以有不同的形式例（1）具有相同的主要電磁性能的實(shí)際電路部件，在一定條件下可用101.2電流和電壓的參考方向

物理中對電量規(guī)定的方向。物理量單位實(shí)際方向電流IA、mA、μA正電荷運(yùn)動的方向電動勢

EV、kV、mV、μV電位升高的方向(低電位

ù

高電位)

電壓U、V、kV、mVμV電位降低的方向(高電位

ù

低電位)1、實(shí)際方向：1.2電流和電壓的參考方向物理中對電量規(guī)11電流電流強(qiáng)度帶電粒子有規(guī)則的定向運(yùn)動單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量電壓U單位正電荷q從電路中一點(diǎn)移至另一點(diǎn)時電場力做功（W）的大小電流電流強(qiáng)度帶電粒子有規(guī)則的定向運(yùn)動單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面12（2）、表示方法abIR電流：Uab

雙下標(biāo)電壓：+正負(fù)號－abUI（1）、概念：+_U－+EaRb

在分析計算電路時，對電量任意假定的方向。箭標(biāo)Iab

雙下標(biāo)2、參考方向(正方向)箭標(biāo)（2）、表示方法abIR電流：Uab雙下標(biāo)電壓：+正負(fù)號－13電流參考方向的兩種表示：用箭頭表示：箭頭的指向?yàn)殡娏鞯膮⒖挤较?。用雙下標(biāo)表示：如iAB

,電流的參考方向由A指向B。iABiABAB電流參考方向的兩種表示：用箭頭表示：箭頭的指向?yàn)殡娏鞯膮?4電壓參考方向的三種表示方式：(1)用箭頭表示(2)用正負(fù)極性表示(3)用雙下標(biāo)表示UU+ABUAB電壓參考方向的三種表示方式：(1)用箭頭表示(2)用15實(shí)際方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正；實(shí)際方向與參考方向相反，電流(或電壓)值為負(fù)。3、實(shí)際方向與參考方向的關(guān)系4、注意：在參考方向選定后，電流（或電壓）值才有正負(fù)之分。對任何電路分析時都應(yīng)先指定各處的i,u的參考方向。abIR例：若I=5A，則實(shí)際方向與參考方向一致，若I=－5A，則實(shí)際方向與參考方向相反。實(shí)際方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正；3、實(shí)際方向與16當(dāng)電壓的參考方向指定后，指定電流從標(biāo)以電壓參考方向的“+”極性端流入，并從標(biāo)“—”端流出，即電流的參考方向與電壓的參考方向一致，也稱電流和電壓為關(guān)聯(lián)參考方向。反之為非關(guān)聯(lián)參考方向。5、關(guān)聯(lián)參考方向：i+-Ru當(dāng)電壓的參考方向指定后，指定電流從標(biāo)以電壓參考方向的“+”極17ABABi例＋－U答：A電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)；B電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)。電壓電流參考方向如圖中所標(biāo)，問：對A、兩部分電路電壓電流參考方向關(guān)聯(lián)否？ABABi例＋－U答：A電壓、電流參考方向非關(guān)18

小結(jié)：(1)分析電路前必須選定電壓和電流的參考方向。(2)參考方向一經(jīng)選定，必須在圖中相應(yīng)位置標(biāo)注(包括方向和符號），在計算過程中不得任意改變。u=Ri+–Riu+–Riuu=–Ri(3)參考方向不同時，其表達(dá)式符號也不同，但實(shí)際方向不變。

小結(jié)：(1)分析電路前必須選定電壓和電流的參考方向。(2191.3電功率和能量1、概念：衡量電能轉(zhuǎn)換或傳輸速率的物理量電功率:單位時間內(nèi)電場力所做的功在電壓電流關(guān)聯(lián)參考方向下，電功率p可寫成吸p(t)=u(t)i(t)p>0表明元件吸收電能，p<0表明元件釋放電能。在電壓電流非關(guān)聯(lián)參考方向下，p(t)=u(t)i(t)p>0表明元件釋放電能，p<0表明元件吸收電能電能量

單位

在國際單位制中，電流（A），電荷（C）—庫侖，電壓（V），電能量（J）—焦耳，功率（W）—瓦特。1.3電功率和能量1、概念：衡量電能轉(zhuǎn)換或傳輸速率的202.電路吸收或發(fā)出功率的判斷

u,i取關(guān)聯(lián)參考方向P=ui表示元件吸收的功率P>0吸收正功率(實(shí)際吸收)P<0吸收負(fù)功率(實(shí)際發(fā)出)p=ui

表示元件發(fā)出的功率P>0

發(fā)出正功率(實(shí)際發(fā)出)P<0

發(fā)出負(fù)功率(實(shí)際吸收)

u,i取非關(guān)聯(lián)參考方向+-iu+-iu2.電路吸收或發(fā)出功率的判斷u,i取關(guān)聯(lián)參21例564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1求圖示電路中各方框所代表的元件消耗或產(chǎn)生的功率。已知：U1=1V,U2=-3V,U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3VI1=2A,I2=1A,I3=-1A解注對一完整的電路，發(fā)出的功率＝吸收的功率例564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4221.4電路元件集總元件假定：

在任何時刻，流入二端元件的一個端子的電流一定等于從另一端子流出的電流，兩個端子之間的電壓為單值量。

端子數(shù)目可分為二端、三端、四端元件等。1.4電路元件集總元件假定：端子數(shù)目可分為二端23電路元件是電路中最基本的組成單元。每種元件通過端子的兩種物理量反映一種確定的電磁性質(zhì)。端子特性（元件特性）：元件的兩個端子的物理量之間的代數(shù)函數(shù)關(guān)系。電阻元件特性：電容元件特性：電感元件特性：電路元件是電路中最基本的組成單元。241.5電阻元件電阻是一種將電能不可逆地轉(zhuǎn)化為其它形式能量（如熱能、機(jī)械能、光能等）的元件。1.

符號R2.

歐姆定律(Ohm’sLaw)(1)電壓與電流的參考方向設(shè)定為一致的方向Riu+u

RiR稱為電阻，電阻的單位：(歐)(Ohm，歐姆)1.5電阻元件電阻是一種將電能不可逆地轉(zhuǎn)化為其它形式25

伏安特性曲線:

Rtg線性電阻R是一個與電壓和電流無關(guān)的常數(shù)。令G

1/RG稱為電導(dǎo)則歐姆定律表示為

iGu.電導(dǎo)的單位：S(西)(Siemens，西門子)uiO電阻元件的伏安特性為一條過原點(diǎn)的直線伏安特性曲線:Rtg線性電阻R是一個與電26(2)電阻的電壓和電流的參考方向相反Riu+則歐姆定律寫為u

–Ri或i

–Gu注意：

公式必須和參考方向配套使用！3.功率和能量Riu+Rip吸

–ui–(–Ri)ii2R

–u(–u/R)

u2/Rp吸

uii2Ru2/R功率：u+任何時刻,電阻元件絕不可能發(fā)出電能，它只能消耗電能。因此電阻又稱為“無源元件”和“耗能元件”。(2)電阻的電壓和電流的參考方向相反Riu+則歐姆定律寫為27Riu+–4、開路與短路對于一電阻R當(dāng)R=0，視其為短路。i為有限值時，u=0。當(dāng)R=，視其為開路。u為有限值時，i=0。*理想導(dǎo)線的電阻值為零。能量：可用功表示。從t到t0電阻消耗的能量：Riu+–4、開路與短路對于一電阻R當(dāng)R=0，視其為短路。28負(fù)電阻:(negativeresistance)，在u、i取關(guān)聯(lián)參考方向時，負(fù)電阻的電壓、電流關(guān)系位于Ⅱ、Ⅳ象限，即R<0，G<0。負(fù)電阻將輸出電功率（電功率小于零），對外提供電能。所以負(fù)電阻是一種有源元件(activeelement)。非線性電阻：電壓、電流關(guān)系不是過u—i平面原點(diǎn)的直線，稱為非線性電阻(nonlinearresistance)。5.其他電阻元件負(fù)電阻:(negativeresistance)，在u、291.6電壓源和電流源1、理想電壓源：

電源兩端電壓為uS，其值與流過它的電流i無關(guān)。(2)特點(diǎn)：(a)

電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無關(guān)；(b)

通過它的電流是任意的，由外電路決定。直流：uS為常數(shù)交流：uS是確定的時間函數(shù)，如uS=Umsint(1)電路符號uS+_i1.6電壓源和電流源1、理想電壓源：(2)特點(diǎn)：(a)30(3).伏安特性US(a)若uS=US，即直流電源，則其伏安特性為平行于電流軸的直線，反映電壓與電源中的電流無關(guān)。

(b)若uS為變化的電源，則某一時刻的伏安關(guān)系也是這樣。電壓為零的電壓源，伏安曲線與i軸重合,相當(dāng)于短路元件。uS+_iu+_uiO(3).伏安特性US(a)若uS=US，即直流電源31(4).理想電壓源的開路與短路uS+_iu+_R(a)開路：R，i=0，u=uS。(b)短路：R=0，i

，理想電源出現(xiàn)病態(tài)，因此理想電壓源不允許短路。*實(shí)際電壓源也不允許短路。因其內(nèi)阻小，若短路，電流很大，可能燒毀電源。US+_iu+_RUsuiOu=US–Ri實(shí)際電壓源(4).理想電壓源的開路與短路uS+_iu+_R(a)開32(5).功率：或p吸=uSip發(fā)=–uSi

(i,uS關(guān)聯(lián))電場力做功，吸收功率。電流（正電荷）由低電位向高電位移動外力克服電場力作功發(fā)出功率p發(fā)＝uSi

(i,us非關(guān)聯(lián)）物理意義：uS+_iu+_uS+_iu+_(5).功率：或p吸=uSip發(fā)=–uSi332、理想電流源：

電源輸出電流為iS，其值與此電源的端電壓u無關(guān)。(2).特點(diǎn)：(a)

電源電流由電源本身決定，與外電路無關(guān)；(b)電源兩端電壓是任意的，由外電路決定。直流：iS為常數(shù)交流：iS是確定的時間函數(shù)，如iS=Imsint(1).電路符號iS+_u2、理想電流源：(2).特點(diǎn)：(a)電源電流由電源本身決34(3).伏安特性IS(a)若iS=IS，即直流電源，則其伏安特性為平行于電壓軸的直線，反映電流與端電壓無關(guān)。

(b)若iS為變化的電源，則某一時刻的伏安關(guān)系也是這樣電流為零的電流源，伏安曲線與u軸重合,相當(dāng)于開路元件uiOiSiu+_(3).伏安特性IS(a)若iS=IS，即直流電源，35(4).理想電流源的短路與開路R(b)開路：R，i=iS，u。若強(qiáng)迫斷開電流源回路，電路模型為病態(tài)，理想電流源不允許開路。(a)短路：R=0，i=iS，u=0

，電流源被短路。iSiu+_(5).實(shí)際電流源的產(chǎn)生：可由穩(wěn)流電子設(shè)備產(chǎn)生，有些電子器件輸出具備電流源特性，如晶體管的集電極電流與負(fù)載無關(guān)；光電池在一定光線照射下光電池被激發(fā)產(chǎn)生一定值的電流等。(4).理想電流源的短路與開路R(b)開路：R，i=36isuiO

實(shí)際電流源考慮內(nèi)阻伏安特性一個好的電流源要求u+_iisuiO實(shí)際電流源考慮內(nèi)阻伏安特性一個好的電流源要求u37(6).功率p發(fā)=uisp吸=–uisp吸=uis

p發(fā)=–uisiSu+_iSu+_u,iS關(guān)聯(lián)

u,iS非關(guān)聯(lián)

(6).功率p發(fā)=uisp吸=uisiSu+_iS38例計算圖示電路各元件的功率。解滿足：P（發(fā)）＝P（吸）+_u+_2A5Vi例計算圖示電路各元件的功率。解滿足：P（發(fā)）＝P（吸）+_u391.7受控電源(非獨(dú)立源)(controlledsourceor

dependentsource)1.定義：電壓源電壓或電流源電流不是給定的時間函數(shù)，而是受電路中某個支路的電壓(或電流)的控制。2.電路符號+–受控電壓源受控電流源1.7受控電源(非獨(dú)立源)1.定義：電壓源電壓或電40(a)電流控制的電流源(CurrentControlledCurrentSource):電流放大倍數(shù)r:轉(zhuǎn)移電阻

i2=bi1

u2=ri1CCCSoobi1+_u2i2oo+_u1i13.分類：根據(jù)控制量和被控制量是電壓u或電流i，受控源可分為四種類型：當(dāng)被控制量是電壓時，用受控電壓源表示；當(dāng)被控制量是電流時，用受控電流源表示。(b)電流控制的電壓源(CurrentControlledVoltageSource)oooo+_u1i1+_u2i2CCVS+_oooo+_u1i1ri1+_u2i2CCVS+_(a)電流控制的電流源(CurrentControl41g:轉(zhuǎn)移電導(dǎo):電壓放大倍數(shù)i2=gu1u2=u1VCCSoogu1+_u2i2oo+_u1i1(c)電壓控制的電流源(VoltageControlledCurrentSource)oooo+_u1i1u1+_u2i2VCVS+_(d)電壓控制的電壓源(VoltageControlledVoltageSource)特點(diǎn)：1、是電源，它滿足電路的基本定律。2、它不是獨(dú)立電源，大小和方向受其它電壓、電流的控制。當(dāng)控制量發(fā)生變化時（大小、方向），受控源的大小和方向也要發(fā)生改變。g:轉(zhuǎn)移電導(dǎo):電壓放大倍數(shù)i2=gu1u2=u424.受控源與獨(dú)立源的比較(a)獨(dú)立源電壓(或電流)由電源本身決定，與電路中其它電壓、電流無關(guān)，而受控源電壓(或電流)直接由控制量決定。(b)獨(dú)立源作為電路中“激勵”，在電路中產(chǎn)生電壓、電流，而受控源只是反映輸出端與輸入端的關(guān)系，在電路中不能作為“激勵”。4.受控源與獨(dú)立源的比較(a)獨(dú)立源電壓(或電流)由電源43例解5i1+_u2_u1=6Vi1++-3求：電壓u2。例解5i1+_u2_u1=6Vi1++-3求：電壓u2。441.8基爾霍夫定律(Kirchhoff’sLaws)基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律(Kirchhoff’sCurrentLaw—KCL

)和基爾霍夫電壓定律(Kirchhoff’sVoltageLaw—KVL)。它反映了電路中所有支路電壓和電流的約束關(guān)系，是分析集總參數(shù)電路的基本定律?；鶢柣舴蚨膳c元件特性構(gòu)成了電路分析的基礎(chǔ)。1.8基爾霍夫定律(Kirchhoff’sLa451、幾個名詞：(定義)(1).支路(branch)：電路中通過同一電流的每個分支。(b)(2).節(jié)點(diǎn)(node):三條或三條以上支路的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。(n)(3).回路(loop)：由支路組成的閉合路徑。(l)b=3(4).網(wǎng)孔(mesh)：對平面電路，中間是空心的回路。網(wǎng)孔是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔。123ab+_R1uS1+_uS2R2R3l=3n=21231、幾個名詞：(定義)(1).支路(branch)46例：支路：ab、bc、ca…（共6條）回路：abd、abcd…（共7個）結(jié)點(diǎn)：a、b、c、d(共4個）bI6E5E6_+R6R3+R5R4R1R2acdI1I2I4I3I5-網(wǎng)孔：abd、bcd…（共3個）例：支路：ab、bc、ca…回路：abd、abcd…472、基爾霍夫電流定律

(KCL)：在任何集總參數(shù)電路中，在任一時刻，流出(流入)任一節(jié)點(diǎn)的各支路電流的代數(shù)和為零。即物理基礎(chǔ):電荷守恒，電流連續(xù)性。i4i2i1i3?令流出為“+”(支路電流背離節(jié)點(diǎn))–i1+i2–i3+i4=0i1+i3=i2+i4??7A4Ai110A-12Ai2i1+i2–10–(–12)=0i2=1A

例:

4–7–i1=0i1=–3A

2、基爾霍夫電流定律(KCL)：在任何集總參數(shù)電路中，在任48(1)電流實(shí)際方向和參考方向之間關(guān)系；(2)流入、流出節(jié)點(diǎn)。KCL可推廣到一個封閉面：兩種符號:？廣義結(jié)點(diǎn)I=?I=0_RE2E3E1+_RR1R+_+I例:(1)電流實(shí)際方向和參考方向之間關(guān)系；KCL可推廣到一個49首先考慮（選定一個)繞行方向:順時針或逆時針.–R1I1–US1+R2I2–R3I3+R4I4+US4=0–R1I1+R2I2–R3I3+R4I4=US1–US4例:順時針方向繞行:3、基爾霍夫電壓定律

(KVL)：在任何集總參數(shù)電路中，在任一時刻，沿任一閉合路徑(按固定繞向)，各支路電壓的代數(shù)和為零。即I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_首先考慮（選定一個)繞行方向:順時針或逆時針.–R1I1–U50推論：電路中任意兩點(diǎn)間的電壓等于兩點(diǎn)間任一條路徑經(jīng)過的各元件電壓的代數(shù)和。元件電壓方向與路徑繞行方向一致時取正號，相反取負(fù)號。ABl1l2UAB(沿l1)=UAB(沿l2）電位的單值性I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4AB推論：電路中任意兩點(diǎn)間的電壓等于兩點(diǎn)間任一條路徑經(jīng)過的各元件511．列方程前標(biāo)注回路循行方向．E2=UBE+I2R2UBE=E2

－I2R2E1+B+-R1+-E2R2EUBEI2_2.開口電壓可按回路處理

注意：1．列方程前標(biāo)注回路循行方向．E2=UBE+I252例：I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-回路1：

I1R1+I2R2+I3R3-E3=0

回路2：

I4R4+I1R1-I6R6=E4回路3：

I2R2+I5R5+I6R6=0例：I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I53KCL、KVL小結(jié)：(1)KCL是對支路電流的線性約束，KVL是對支路電壓的線性約束。(2)KCL、KVL與組成支路的元件性質(zhì)及參數(shù)無關(guān)。(3)KCL表明在每一節(jié)點(diǎn)上電荷是守恒的；KVL是電位單值性的具體體現(xiàn)(電壓與路徑無關(guān))。(4)KCL、KVL只適用于集總參數(shù)的電路。KCL、KVL小結(jié)：(1)KCL是對支路電流的線性約束，K54圖示電路：求U和I。1A3A2A3V2V3UI例1U1解：3+1-2+I=0，I=-2（A）U1=3I=-6（V）U+U1+3-2=0，U=5（V）例210V55i1i2ii2S求下圖電路開關(guān)S打開和閉合時的i1和i2。S打開：i1=0i2=1.5(A)i2=i+2i5i+5i2=10S閉合：i2=0i1=i+2ii=10/5=2i1=6(A)圖示電路：求U和I。1A3A2A3V2V3UI例1U1解55求圖示電路中兩個受控電源各自發(fā)出的功率。1對節(jié)點(diǎn)②列KCL方程求得i1

2電阻電壓3利用外網(wǎng)孔的KVL方程求得受控電流源端口電壓

4受控電流源發(fā)出的功率為

5受控電壓源發(fā)出的功率為

例3：解：求圖示電路中兩個受控電源各自發(fā)出的功率。1對節(jié)點(diǎn)②列KC56解10V++--1A-10VI=?101.4V+-10AU=?22+-3AI解I1解10V++--1A-10VI=?101.4V+-10A5710V++--3I2U=?I=053.5-+2I2I25+-解10V++--3I2U=?I=053.5-+2I2I58++-－I1U=?4.R2I1R1US解++-－I1U=?4.R2I1R1US解59

第一章電路模型和電路定律第一章電路模型和電路定律601.6電壓源和電流源1.7受控電源1.8基爾霍夫定律1.1電路和電路模型1.2電流和電壓的參考方向1.3電功率和能量1.4電路元件1.5電阻元件1.6電壓源和電流源1.7受控電源1.8基爾霍夫定律61

重點(diǎn)：1.電壓、電流的參考方向2.電阻、電源元件特性3.基爾霍夫定律重點(diǎn)：1.電壓、電流的參考方向2.電阻、電源元件特性621.1電路和電路模型（model)1、概念：

電路---------是電流的通路，是為了某種需要由某些電工設(shè)備或元件（電氣器件）按一定的方式組合起來的。電路主要由電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線及開關(guān)等構(gòu)成。電源(source)：提供能量或信號.由于電路中的電壓和電流是在電源的作用下產(chǎn)生的，所以又稱激勵。負(fù)載(load)：將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，或?qū)π盘栠M(jìn)行處理.響應(yīng)：由激勵在電路中產(chǎn)生的電壓、電流。導(dǎo)線(line)、開關(guān)（switch)等：將電源與負(fù)載接成通路.1.1電路和電路模型（model)1、概念：電路主要由632、作用：

1.實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換

電池?zé)襞?.實(shí)現(xiàn)信號的傳遞與處理放大器揚(yáng)聲器話筒2、作用：1.實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換643、結(jié)構(gòu)：電池?zé)襞蓦娫?提供電能的裝置負(fù)載:取用電能的裝置中間環(huán)節(jié)：傳遞、分配和控制電能的作用3、結(jié)構(gòu)：電池?zé)襞蓦娫?提供負(fù)載:取用中間環(huán)節(jié)：傳遞65放大器揚(yáng)聲器話筒直流電源直流電源:

提供能源信號處理：放大、檢波等負(fù)載信號源:

提供信息負(fù)載大小的概念:

負(fù)載增加指負(fù)載取用的電流和功率增加。放大器揚(yáng)聲器話筒直流電源直流電源:信號處理：負(fù)載信號源:664、電路模型：R+RoE-手電筒的電路模型燈泡開關(guān)電池導(dǎo)線S

為了便于用數(shù)學(xué)方法分析電路,一般要將實(shí)際電路模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來模擬實(shí)際電路中的器件，從而構(gòu)成與實(shí)際電路相對應(yīng)的電路模型。4、電路模型：R+RoE-手電筒的電路模型燈開關(guān)電導(dǎo)線S675、幾種基本的電路元件電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：表示產(chǎn)生磁場，儲存磁場能量的元件電容元件：表示產(chǎn)生電場，儲存電場能量的元件電源元件：表示各種將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件理想電路元件：有某種確定的電磁性能的理想元件5、幾種基本的電路元件電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：68（1）具有相同的主要電磁性能的實(shí)際電路部件，在一定條件下可用同一模型表示；（2）同一實(shí)際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，其模型可以有不同的形式例（1）具有相同的主要電磁性能的實(shí)際電路部件，在一定條件下可用691.2電流和電壓的參考方向

物理中對電量規(guī)定的方向。物理量單位實(shí)際方向電流IA、mA、μA正電荷運(yùn)動的方向電動勢

EV、kV、mV、μV電位升高的方向(低電位

ù

高電位)

電壓U、V、kV、mVμV電位降低的方向(高電位

ù

低電位)1、實(shí)際方向：1.2電流和電壓的參考方向物理中對電量規(guī)70電流電流強(qiáng)度帶電粒子有規(guī)則的定向運(yùn)動單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量電壓U單位正電荷q從電路中一點(diǎn)移至另一點(diǎn)時電場力做功（W）的大小電流電流強(qiáng)度帶電粒子有規(guī)則的定向運(yùn)動單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面71（2）、表示方法abIR電流：Uab

雙下標(biāo)電壓：+正負(fù)號－abUI（1）、概念：+_U－+EaRb

在分析計算電路時，對電量任意假定的方向。箭標(biāo)Iab

雙下標(biāo)2、參考方向(正方向)箭標(biāo)（2）、表示方法abIR電流：Uab雙下標(biāo)電壓：+正負(fù)號－72電流參考方向的兩種表示：用箭頭表示：箭頭的指向?yàn)殡娏鞯膮⒖挤较?。用雙下標(biāo)表示：如iAB

,電流的參考方向由A指向B。iABiABAB電流參考方向的兩種表示：用箭頭表示：箭頭的指向?yàn)殡娏鞯膮?3電壓參考方向的三種表示方式：(1)用箭頭表示(2)用正負(fù)極性表示(3)用雙下標(biāo)表示UU+ABUAB電壓參考方向的三種表示方式：(1)用箭頭表示(2)用74實(shí)際方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正；實(shí)際方向與參考方向相反，電流(或電壓)值為負(fù)。3、實(shí)際方向與參考方向的關(guān)系4、注意：在參考方向選定后，電流（或電壓）值才有正負(fù)之分。對任何電路分析時都應(yīng)先指定各處的i,u的參考方向。abIR例：若I=5A，則實(shí)際方向與參考方向一致，若I=－5A，則實(shí)際方向與參考方向相反。實(shí)際方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正；3、實(shí)際方向與75當(dāng)電壓的參考方向指定后，指定電流從標(biāo)以電壓參考方向的“+”極性端流入，并從標(biāo)“—”端流出，即電流的參考方向與電壓的參考方向一致，也稱電流和電壓為關(guān)聯(lián)參考方向。反之為非關(guān)聯(lián)參考方向。5、關(guān)聯(lián)參考方向：i+-Ru當(dāng)電壓的參考方向指定后，指定電流從標(biāo)以電壓參考方向的“+”極76ABABi例＋－U答：A電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)；B電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)。電壓電流參考方向如圖中所標(biāo)，問：對A、兩部分電路電壓電流參考方向關(guān)聯(lián)否？ABABi例＋－U答：A電壓、電流參考方向非關(guān)77

小結(jié)：(1)分析電路前必須選定電壓和電流的參考方向。(2)參考方向一經(jīng)選定，必須在圖中相應(yīng)位置標(biāo)注(包括方向和符號），在計算過程中不得任意改變。u=Ri+–Riu+–Riuu=–Ri(3)參考方向不同時，其表達(dá)式符號也不同，但實(shí)際方向不變。

小結(jié)：(1)分析電路前必須選定電壓和電流的參考方向。(2781.3電功率和能量1、概念：衡量電能轉(zhuǎn)換或傳輸速率的物理量電功率:單位時間內(nèi)電場力所做的功在電壓電流關(guān)聯(lián)參考方向下，電功率p可寫成吸p(t)=u(t)i(t)p>0表明元件吸收電能，p<0表明元件釋放電能。在電壓電流非關(guān)聯(lián)參考方向下，p(t)=u(t)i(t)p>0表明元件釋放電能，p<0表明元件吸收電能電能量

單位

在國際單位制中，電流（A），電荷（C）—庫侖，電壓（V），電能量（J）—焦耳，功率（W）—瓦特。1.3電功率和能量1、概念：衡量電能轉(zhuǎn)換或傳輸速率的792.電路吸收或發(fā)出功率的判斷

u,i取關(guān)聯(lián)參考方向P=ui表示元件吸收的功率P>0吸收正功率(實(shí)際吸收)P<0吸收負(fù)功率(實(shí)際發(fā)出)p=ui

表示元件發(fā)出的功率P>0

發(fā)出正功率(實(shí)際發(fā)出)P<0

發(fā)出負(fù)功率(實(shí)際吸收)

u,i取非關(guān)聯(lián)參考方向+-iu+-iu2.電路吸收或發(fā)出功率的判斷u,i取關(guān)聯(lián)參80例564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1求圖示電路中各方框所代表的元件消耗或產(chǎn)生的功率。已知：U1=1V,U2=-3V,U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3VI1=2A,I2=1A,I3=-1A解注對一完整的電路，發(fā)出的功率＝吸收的功率例564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4811.4電路元件集總元件假定：

在任何時刻，流入二端元件的一個端子的電流一定等于從另一端子流出的電流，兩個端子之間的電壓為單值量。

端子數(shù)目可分為二端、三端、四端元件等。1.4電路元件集總元件假定：端子數(shù)目可分為二端82電路元件是電路中最基本的組成單元。每種元件通過端子的兩種物理量反映一種確定的電磁性質(zhì)。端子特性（元件特性）：元件的兩個端子的物理量之間的代數(shù)函數(shù)關(guān)系。電阻元件特性：電容元件特性：電感元件特性：電路元件是電路中最基本的組成單元。831.5電阻元件電阻是一種將電能不可逆地轉(zhuǎn)化為其它形式能量（如熱能、機(jī)械能、光能等）的元件。1.

符號R2.

歐姆定律(Ohm’sLaw)(1)電壓與電流的參考方向設(shè)定為一致的方向Riu+u

RiR稱為電阻，電阻的單位：(歐)(Ohm，歐姆)1.5電阻元件電阻是一種將電能不可逆地轉(zhuǎn)化為其它形式84

伏安特性曲線:

Rtg線性電阻R是一個與電壓和電流無關(guān)的常數(shù)。令G

1/RG稱為電導(dǎo)則歐姆定律表示為

iGu.電導(dǎo)的單位：S(西)(Siemens，西門子)uiO電阻元件的伏安特性為一條過原點(diǎn)的直線伏安特性曲線:Rtg線性電阻R是一個與電85(2)電阻的電壓和電流的參考方向相反Riu+則歐姆定律寫為u

–Ri或i

–Gu注意：

公式必須和參考方向配套使用！3.功率和能量Riu+Rip吸

–ui–(–Ri)ii2R

–u(–u/R)

u2/Rp吸

uii2Ru2/R功率：u+任何時刻,電阻元件絕不可能發(fā)出電能，它只能消耗電能。因此電阻又稱為“無源元件”和“耗能元件”。(2)電阻的電壓和電流的參考方向相反Riu+則歐姆定律寫為86Riu+–4、開路與短路對于一電阻R當(dāng)R=0，視其為短路。i為有限值時，u=0。當(dāng)R=，視其為開路。u為有限值時，i=0。*理想導(dǎo)線的電阻值為零。能量：可用功表示。從t到t0電阻消耗的能量：Riu+–4、開路與短路對于一電阻R當(dāng)R=0，視其為短路。87負(fù)電阻:(negativeresistance)，在u、i取關(guān)聯(lián)參考方向時，負(fù)電阻的電壓、電流關(guān)系位于Ⅱ、Ⅳ象限，即R<0，G<0。負(fù)電阻將輸出電功率（電功率小于零），對外提供電能。所以負(fù)電阻是一種有源元件(activeelement)。非線性電阻：電壓、電流關(guān)系不是過u—i平面原點(diǎn)的直線，稱為非線性電阻(nonlinearresistance)。5.其他電阻元件負(fù)電阻:(negativeresistance)，在u、881.6電壓源和電流源1、理想電壓源：

電源兩端電壓為uS，其值與流過它的電流i無關(guān)。(2)特點(diǎn)：(a)

電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無關(guān)；(b)

通過它的電流是任意的，由外電路決定。直流：uS為常數(shù)交流：uS是確定的時間函數(shù)，如uS=Umsint(1)電路符號uS+_i1.6電壓源和電流源1、理想電壓源：(2)特點(diǎn)：(a)89(3).伏安特性US(a)若uS=US，即直流電源，則其伏安特性為平行于電流軸的直線，反映電壓與電源中的電流無關(guān)。

(b)若uS為變化的電源，則某一時刻的伏安關(guān)系也是這樣。電壓為零的電壓源，伏安曲線與i軸重合,相當(dāng)于短路元件。uS+_iu+_uiO(3).伏安特性US(a)若uS=US，即直流電源90(4).理想電壓源的開路與短路uS+_iu+_R(a)開路：R，i=0，u=uS。(b)短路：R=0，i

，理想電源出現(xiàn)病態(tài)，因此理想電壓源不允許短路。*實(shí)際電壓源也不允許短路。因其內(nèi)阻小，若短路，電流很大，可能燒毀電源。US+_iu+_RUsuiOu=US–Ri實(shí)際電壓源(4).理想電壓源的開路與短路uS+_iu+_R(a)開91(5).功率：或p吸=uSip發(fā)=–uSi

(i,uS關(guān)聯(lián))電場力做功，吸收功率。電流（正電荷）由低電位向高電位移動外力克服電場力作功發(fā)出功率p發(fā)＝uSi

(i,us非關(guān)聯(lián)）物理意義：uS+_iu+_uS+_iu+_(5).功率：或p吸=uSip發(fā)=–uSi922、理想電流源：

電源輸出電流為iS，其值與此電源的端電壓u無關(guān)。(2).特點(diǎn)：(a)

電源電流由電源本身決定，與外電路無關(guān)；(b)電源兩端電壓是任意的，由外電路決定。直流：iS為常數(shù)交流：iS是確定的時間函數(shù)，如iS=Imsint(1).電路符號iS+_u2、理想電流源：(2).特點(diǎn)：(a)電源電流由電源本身決93(3).伏安特性IS(a)若iS=IS，即直流電源，則其伏安特性為平行于電壓軸的直線，反映電流與端電壓無關(guān)。

(b)若iS為變化的電源，則某一時刻的伏安關(guān)系也是這樣電流為零的電流源，伏安曲線與u軸重合,相當(dāng)于開路元件uiOiSiu+_(3).伏安特性IS(a)若iS=IS，即直流電源，94(4).理想電流源的短路與開路R(b)開路：R，i=iS，u。若強(qiáng)迫斷開電流源回路，電路模型為病態(tài)，理想電流源不允許開路。(a)短路：R=0，i=iS，u=0

，電流源被短路。iSiu+_(5).實(shí)際電流源的產(chǎn)生：可由穩(wěn)流電子設(shè)備產(chǎn)生，有些電子器件輸出具備電流源特性，如晶體管的集電極電流與負(fù)載無關(guān)；光電池在一定光線照射下光電池被激發(fā)產(chǎn)生一定值的電流等。(4).理想電流源的短路與開路R(b)開路：R，i=95isuiO

實(shí)際電流源考慮內(nèi)阻伏安特性一個好的電流源要求u+_iisuiO實(shí)際電流源考慮內(nèi)阻伏安特性一個好的電流源要求u96(6).功率p發(fā)=uisp吸=–uisp吸=uis

p發(fā)=–uisiSu+_iSu+_u,iS關(guān)聯(lián)

u,iS非關(guān)聯(lián)

(6).功率p發(fā)=uisp吸=uisiSu+_iS97例計算圖示電路各元件的功率。解滿足：P（發(fā)）＝P（吸）+_u+_2A5Vi例計算圖示電路各元件的功率。解滿足：P（發(fā)）＝P（吸）+_u981.7受控電源(非獨(dú)立源)(controlledsourceor

dependentsource)1.定義：電壓源電壓或電流源電流不是給定的時間函數(shù)，而是受電路中某個支路的電壓(或電流)的控制。2.電路符號+–受控電壓源受控電流源1.7受控電源(非獨(dú)立源)1.定義：電壓源電壓或電99(a)電流控制的電流源(CurrentControlledCurrentSource):電流放大倍數(shù)r:轉(zhuǎn)移電阻

i2=bi1

u2=ri1CCCSoobi1+_u2i2oo+_u1i13.分類：根據(jù)控制量和被控制量是電壓u或電流i，受控源可分為四種類型：當(dāng)被控制量是電壓時，用受控電壓源表示；當(dāng)被控制量是電流時，用受控電流源表示。(b)電流控制的電壓源(CurrentControlledVoltageSource)oooo+_u1i1+_u2i2CCVS+_oooo+_u1i1ri1+_u2i2CCVS+_(a)電流控制的電流源(CurrentControl100g:轉(zhuǎn)移電導(dǎo):電壓放大倍數(shù)i2=gu1u2=u1VCCSoogu1+_u2i2oo+_u1i1(c)電壓控制的電流源(VoltageControlledCurrentSource)oooo+_u1i1u1+_u2i2VCVS+_(d)電壓控制的電壓源(VoltageControlledVoltageSource)特點(diǎn)：1、是電源，它滿足電路的基本定律。2、它不是獨(dú)立電源，大小和方向受其它電壓、電流的控制。當(dāng)控制量發(fā)生變化時（大小、方向），受控源的大小和方向也要發(fā)生改變。g:轉(zhuǎn)移電導(dǎo):電壓放大倍數(shù)i2=gu1u2=u1014.受控源與獨(dú)立源的比較(a)獨(dú)立源電壓(或電流)由電源本身決定，與電路中其它電壓、電流無關(guān)，而受控源電壓(或電流)直接由控制量決定。(b)獨(dú)立源作為電路中“激勵”，在電路中產(chǎn)生電壓、電流，而受控源只是反映輸出端與輸入端的關(guān)系，在電路中不能作為“激勵”。4.受控源與獨(dú)立源的比較(a)獨(dú)立源電壓(或電流)由電源102例解5i1+_u2_u1=6Vi1++-3求：電壓u2。例解5i1+_u2_u1=6Vi1++-3求：電壓u2。1031.8基爾霍夫定律(Kirchhoff’sLaws)基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律(Kirchhoff’sCurrentLaw—KCL

)和基爾霍夫電壓定律(Kirchhoff’sVoltageLaw—KVL)。它反映了電路中所有支路電壓和電流的約束關(guān)系，是分析集總參數(shù)電路的基本定律?；鶢柣舴蚨膳c元件特性構(gòu)成了電路分析的基礎(chǔ)。1.8基爾霍夫定律(Kirchhoff’sLa1041、幾個名詞：(定義)(1).支路(branch)：電路中通過同一電流的每個分支。(b)(2).節(jié)點(diǎn)(node):三條或三條以上支路的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。(n)(3).回路(loop)：由支路組成的閉合路徑。(l)b=3(4).網(wǎng)孔(mesh)：對平面電路，中間是空心的回路。網(wǎng)孔是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔。123ab+_R1uS1+_uS2R2R3l=3n=21231、幾個名詞：(定義)(1).支路(branch)105例：支路：ab、bc、ca…（共6條）回路：abd、abcd…（共7個）結(jié)點(diǎn)：a、b、c、d(共4個）bI6E5E6_+R6R3+R5R4R1R2acdI1I2I4I3I5-網(wǎng)孔：abd、bcd…（共3個）例：支路：ab、bc、ca…回路：abd、abcd…1062、基爾霍夫電流定律

(KCL)：在任何集總