電路基本分析課件

電路基本分析

目錄第一章電路的基本概念和定律第二章電阻電路的等效變換第三章電路分析的網(wǎng)絡(luò)方程法第四章正弦交流電路第五章諧振與互感電路第六章三相電路第七章非正弦周期電流電路第八章動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域分析第九章動(dòng)態(tài)電路的復(fù)頻域分析第十章二端口網(wǎng)絡(luò)目錄第一章電路的基本概念和定律第二章電阻電路的等效變第一章

電路分析的基本概念及定律第一章1.1.1電路的組成及其功能電路主要由電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線及開關(guān)等構(gòu)成。電源和負(fù)載是構(gòu)成任一完整電路的兩個(gè)基本部分。電源(source)：提供能量或信號(hào)。比如發(fā)電機(jī)、電池、電信號(hào)發(fā)生器等。負(fù)載(load)：用電設(shè)備。將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，或?qū)π盘?hào)進(jìn)行處理.導(dǎo)線(line)、開關(guān)（switch)等：將電源與負(fù)載接成通路.1.1電路的基本概念電荷定向移動(dòng)形成電流（Current）電流流過的路徑稱為電路（Circuit）1.1.1電路的組成及其功能電路主要由電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線

在火力發(fā)電廠中，發(fā)電機(jī)由汽輪機(jī)帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，經(jīng)變壓器將電壓升高，由輸電線送往用電地方，再經(jīng)變壓器將電壓降低，送至各種用電設(shè)備，把電能轉(zhuǎn)換成熱能、光能、機(jī)械能等。在火力發(fā)電廠中，發(fā)電機(jī)由汽輪機(jī)帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能5電路的主要功能及基本要求為：1、轉(zhuǎn)換與傳輸能量，要求在轉(zhuǎn)換與傳輸過程中損耗小，效率高；*電路實(shí)現(xiàn)任何一種功能，都需要有電源或信號(hào)源，它是電路中產(chǎn)生電壓或電流的動(dòng)力，稱為激勵(lì)。由激勵(lì)在電路各部分產(chǎn)生的電壓或電流稱為響應(yīng)。2、處理與傳遞信號(hào)，要求在處理與傳遞過程中失真小，靈敏度高。電路的主要功能及基本要求為：1、轉(zhuǎn)換與傳輸能量，要求在轉(zhuǎn)換與61.1.2電路模型

(circuitmodel)由電工設(shè)備和電氣器件按預(yù)期目的連接構(gòu)成的電流的通路。2.理想電路元件：根據(jù)實(shí)際電路元件所具備的電磁性質(zhì)所設(shè)想的具有某種單一電磁性質(zhì)的元件，其u，i關(guān)系可用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)式子嚴(yán)格表示。1.實(shí)際電路1.1.2電路模型(circuitmodel)由電5種基本的理想電路元件：電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的元件電容元件：儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的元件電壓源和電流源：表示將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成

電能的元件。5種基本理想電路元件有三個(gè)特征：

（a）只有兩個(gè)端子；

（b）可以用電壓或電流按數(shù)學(xué)方式描述；（c）不能被分解為其他元件。注意5種基本的理想電路元件：電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件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電路模型表示；同一實(shí)際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，其電路模型可以有不同的形式。例電感線圈的電路模型注意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理想元件的分類：按其與時(shí)間的關(guān)系分：時(shí)變?cè)头菚r(shí)變?cè)雌湓陔娐分械淖饔梅郑河性丛蜔o(wú)源元件按其對(duì)外連接個(gè)數(shù)分：二端元件、三端元件、多端元件等按其性質(zhì)分：線性元件和非線性元件理想元件的分類：按其與時(shí)間的關(guān)系分：時(shí)變?cè)头菚r(shí)變?cè)雌?.

電路模型電路模型：將實(shí)際電路中的元件由元件的模型（理想元件及其組合）來(lái)代替，就可得到實(shí)際電路的電路模型。簡(jiǎn)稱電路。*電路模型是由理想電路元件構(gòu)成的。導(dǎo)線電池開關(guān)燈泡例.實(shí)際電路元件的模型：將實(shí)際電路元件由理想元件及其組合來(lái)模擬，使得與實(shí)際元件具有基本相同的電磁性質(zhì)。實(shí)際電路電路模型(電路)3.電路模型電路模型：將實(shí)際電路中的元件由元件的模型（理想1.1.3兩條公理和一條假設(shè)本書所論述的電路分析遵循兩條公理和一條假設(shè)。

電荷在電路中作定向移動(dòng)形成電流。在運(yùn)動(dòng)過程中經(jīng)過各個(gè)電路元件，在有的元件上吸收能量，有的元件上放出能量。實(shí)踐證明，電荷的數(shù)量在運(yùn)動(dòng)過程中保持不變，即電荷守恒。2、能量守恒1、電荷守恒

電路是轉(zhuǎn)換與傳輸能量的裝置，在轉(zhuǎn)換與傳輸過程中遵循能量守恒定律。1.1.3兩條公理和一條假設(shè)本書所論述的電路分析遵循兩條公3、集中假設(shè)集總參數(shù)電路：由集總參數(shù)元件構(gòu)成的電路。一個(gè)實(shí)際電路要能用集總參數(shù)電路模擬，需要滿足如下條件：即實(shí)際電路的尺寸必須遠(yuǎn)小于電路工作頻率下的電磁波的波長(zhǎng)。*與分布參數(shù)電路相對(duì)。本課程主要針對(duì)集中參數(shù)電路。集中假設(shè)：實(shí)際電路及其器件在空間上有一定的幾何尺寸，若電路或器件的最大尺寸d與工作電流電磁波的波長(zhǎng)比較，滿足

d<<λ

時(shí)，

則此電路或器件可看成集中在空間一點(diǎn)，即它

的實(shí)際幾何尺寸不影響電路中的電磁關(guān)系，這就是“集中假設(shè)”，或稱“集總假設(shè)”3、集中假設(shè)集總參數(shù)電路：由集總參數(shù)元件構(gòu)成的電路。一個(gè)實(shí)際已知電磁波的傳播速度與光速相同，即v=3×105km/s(千米/秒)(1)若電路的工作頻率為f=50Hz，則周期T=1/f=1/50=0.02s波長(zhǎng)=3×1050.02=6000km一般電路尺寸遠(yuǎn)小于。能用集總參數(shù)電路模擬。(2)若電路的工作頻率為f=50MHz，則周期T=1/f=0.0210–6s波長(zhǎng)=3×1050.0210–6=6m一般電路尺寸均與可比。不能視為集總參數(shù)電路。已知電磁波的傳播速度與光速相同，即v=3×105km/s1.1.4電路的分類分布參數(shù)電路非線性電路集中電路線性電路電路時(shí)變電路時(shí)變電路非時(shí)變電路非時(shí)變電路電阻性電路電阻性電路電阻性電路電阻性電路動(dòng)態(tài)元件電路動(dòng)態(tài)元件電路動(dòng)態(tài)元件電路動(dòng)態(tài)元件電路1.1.4電路的分類分布參數(shù)電路非線性電路集中電路線性電路本書所說的電路均指非時(shí)變集中電路，而且又都是已完成器件建模的實(shí)際電路的理想模型，重點(diǎn)為非時(shí)變集中線性電路。從不同的角度，電路有不同的分類，并可由此得出不同的電路名稱。按電路中的電流是否隨時(shí)間變化，可分成直流電路和交流電路，交流電路中又分為正弦交流電路和非正弦交流電路。若按電路的用途分有放大電路、整流電路、濾波電路、振蕩電路等。需要說明的是:本書所說的電路均指非時(shí)變集中電路，而且又都是已完成器件建模的電路中的主要物理量有：電流、電壓、電荷、磁鏈、電功率、電能等，相應(yīng)的符號(hào)是i、u、q、V、P、W。1.電流

(current)：電荷的定向運(yùn)動(dòng)形成電流。電流的大小用電流強(qiáng)度表示：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量。單位：A(安)(Ampere，安培)1.2電路的主要物理量1.2.1電流及其參考方向電路中的主要物理量有：電流、電壓、電荷、磁鏈、電功率、電能等當(dāng)數(shù)值過大或過小時(shí)，常用十進(jìn)制的倍數(shù)表示。國(guó)際單位制(SI)中，一些常用的十進(jìn)制倍數(shù)的表示法如下：符號(hào)TGMkcmnp中文太吉兆千厘毫微納皮數(shù)量101210910610310–210–310–610–910–12電荷有正負(fù)之分，正或負(fù)電荷定向流動(dòng)都形成電流，規(guī)定正電荷流動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。?duì)于比較復(fù)雜的電路，很難憑觀察來(lái)確定各條支路中電流的實(shí)際方向。故引入?yún)⒖挤较?。?dāng)數(shù)值過大或過小時(shí)，常用十進(jìn)制的倍數(shù)表示。國(guó)際單位制(SI)不正確２．電流的參考方向+10V10k電流為1mA因?yàn)殡娏饔写笮?，又有方向不正確２．電流的參考方向+10V10k電流為1mA因?yàn)樵?導(dǎo)線)中電流流動(dòng)的實(shí)際方向有兩種可能:實(shí)際方向?qū)嶋H方向參考方向：任意選定一個(gè)方向即為電流的參考方向。i

參考方向大小(絕對(duì)值)方向(正、負(fù)號(hào))這時(shí)，電流可以用代數(shù)量表示AB元件(導(dǎo)線)中電流流動(dòng)的實(shí)際方向有兩種可能:實(shí)際方向?qū)嶋H方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。i

參考方向i

參考方向i>0i<0實(shí)際方向?qū)嶋H方向電流的參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系：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?.電壓(voltage)：電場(chǎng)中某兩點(diǎn)A、B間的電壓(降)UAB等于將正電荷q從A點(diǎn)移至B點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功WAB與該點(diǎn)電荷q的比值，即單位：V(伏)(Volt，伏特)當(dāng)把正電荷q由B移至A時(shí)，需外力克服電場(chǎng)力做同樣的功WAB=WBA，此時(shí)可等效視為電場(chǎng)力做了負(fù)功–WAB，則B到A的電壓為AB1.2.2電壓（Voltage）及其參考方向1.電壓(voltage)：電場(chǎng)中某兩點(diǎn)A、B間的電壓(2、電位：電路中為分析的方便，常在電路中選某一點(diǎn)為參考點(diǎn)，把任一點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓稱為該點(diǎn)的電位。參考點(diǎn)的電位一般選為零，所以，參考點(diǎn)也稱為零電位點(diǎn)。電位用V表示，單位與電壓相同，也是V(伏)。abcd設(shè)c點(diǎn)為電位參考點(diǎn)，則Vc=0Va=Uac，Vb=Ubc，Vd=Udc2、電位：電路中為分析的方便，常在電路中選某一點(diǎn)為參考點(diǎn)，把3.兩點(diǎn)間電壓與電位的關(guān)系abcd仍設(shè)c點(diǎn)為電位參考點(diǎn)，Vc=0Uac

=Va，Udc=VdUad=Uac–Udc=Va–Vd前例結(jié)論：電路中任意兩點(diǎn)間的電壓等于該兩點(diǎn)間的電位之差。3.兩點(diǎn)間電壓與電位的關(guān)系abcd仍設(shè)c點(diǎn)為電位參考點(diǎn)，例.

abc1.5V1.5V已知Uab=1.5V，Ubc=1.5V(1)以a點(diǎn)為參考點(diǎn)，Va=0Uab=Va–VbVb=

Va–Uab=–1.5VUbc=Vb–Vc

Vc=Vb–Ubc=–1.5–1.5=–3VUac=Va–Vc=

0

–(–3)=3V(2)以b點(diǎn)為參考點(diǎn)，Vb=0Uab=

Va–Vb

Va=

Va+Uab=1.5VUbc=Vb–VcVc=V

b–Ubc=–1.5VUac=Va–Vc=1.5

–(–1.5)=3V結(jié)論：電路中電位參考點(diǎn)可任意選擇；當(dāng)選擇不同的電位參考時(shí)，電路中各點(diǎn)電位均不同，但任意兩點(diǎn)間電壓保持不變。例.abc1.5V1.5V已知Uab=1.54、電壓(降)的參考方向U<0+實(shí)際方向U>0+實(shí)際方向參考方向U+–參考方向U+–可以任意選定一個(gè)方向作為電壓的參考方向。

電壓的實(shí)際方向：若電荷從ab為失去能量時(shí)，方向?yàn)閍b，且a為+，b為，即a點(diǎn)為高電位，b點(diǎn)為低電位。所以電壓的實(shí)際方向?yàn)閺母唠娢恢赶虻碗娢弧?、電壓(降)的參考方向U<0+實(shí)際方向U>0+實(shí)際電壓參考方向的三種表示方式：(1)用箭頭表示：箭頭指向?yàn)殡妷海ń担┑膮⒖挤较?2)用正負(fù)極性表示：由正極指向負(fù)極的方向?yàn)殡妷?/p>

(降低)的參考方向(3)用雙下標(biāo)表示：如UAB,由A指向B的方向?yàn)殡妷?/p>

(降)的參考方向UU+ABUAB電壓參考方向的三種表示方式：(1)用箭頭表示：箭頭指向?yàn)?7小結(jié)：(1)

電壓和電流的參考方向是任意假定的。分析電路前必須標(biāo)明。(2)參考方向一經(jīng)假定，必須在圖中相應(yīng)位置標(biāo)注(包括方向和符號(hào)），在計(jì)算過程中不得任意改變。參考方向不同時(shí)，其表達(dá)式符號(hào)也不同，但實(shí)際方向不變。+–Riuu=Ri+–Riuu=–Ri小結(jié)：(1)電壓和電流的參考方向是任意假定的。分析電路前必(4)參考方向也稱為假定方向、正方向，以后討論均在參考方向下進(jìn)行。(3)元件或支路的u，i通常采用相同的參考方向，以減少公式中負(fù)號(hào)，稱之為關(guān)聯(lián)參考方向。反之，稱為非關(guān)聯(lián)參考方向。–+iu–+iu(4)參考方向也稱為假定方向、正方向，以后討論均在參考方向1、電功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所做的功，即功率的單位：W(瓦)(Watt，瓦特)當(dāng)u,i的參考方向一致時(shí)，p表示元件吸收的功率；能量的單位：J(焦)(Joule，焦耳)當(dāng)u,i的參考方向相反時(shí)，p表示元件發(fā)出的功率。1.2.3電功率(Power)與電能(Energy)1、電功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所做的功，即功率的單位：W(2、功率的計(jì)算和判斷（1）u,i

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(吸收)P<0吸收負(fù)功率(發(fā)出)+–iup=ui

表示元件發(fā)出的功率P>0發(fā)出正功率(發(fā)出)P<0發(fā)出負(fù)功率(吸收)+–iu（2）u,i非關(guān)聯(lián)參考方向2、功率的計(jì)算和判斷（1）u,i關(guān)聯(lián)參考方向p=上述功率計(jì)算不僅適用于元件，也適用于任意二端網(wǎng)絡(luò)。電阻元件在電路中總是消耗(吸收)功率，而電源在電路中可能吸收，也可能發(fā)出功率。+–5IURU1U2例

U1=10V，U2=5V。分別求電源、電阻的功率。I=UR/5=(U1–U2)/5=(10–5)/5=1APR=URI=51=5W(吸收)PU1=U1I=101=10W（發(fā)出）PU2=U2I=51=5W（吸收）P發(fā)=10W，P吸=5+5=10WP發(fā)=P吸(功率守恒)上述功率計(jì)算不僅適用于元件，也適用于任意二端網(wǎng)絡(luò)。例

求圖示電路中各方框所代表的元件吸收或產(chǎn)生的功率。已知：U1=1V,U2=-3V，U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3V，I1=2A,I2=1A,，I3=-1A564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1－例求圖示電路中各方框所代表的元件吸收或產(chǎn)生的解對(duì)一完整的電路，滿足：發(fā)出的功率＝吸收的功率564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1－注意解對(duì)一完整的電路，滿足：發(fā)出的功率＝吸收的功率564123I3、電能：是一段時(shí)間中轉(zhuǎn)換能量之和，用字母W表示，即對(duì)直流電路，功率不隨時(shí)間變化，有W=Pt=UIt

式中，P的單位為瓦（W），△t的單位為秒（s），W的單位為焦耳（J）。電能的實(shí)用單位為1度=1千瓦小時(shí)

3、電能：是一段時(shí)間中轉(zhuǎn)換能量之和，用字母W表示，即對(duì)直流電1.3電阻元件及其特性電路元件是電路中最基本的組成單元。常用的無(wú)源元件有電阻元件、電容元件、電感元件和互感元件等，它們?cè)陔娐分型ǔＷ鳛樨?fù)載。按其在電路中所起的作用，可分為有源元件和無(wú)源元件。1.3電阻元件及其特性電路元件是電路中最基本的組成單元。一、電阻的物理概念電阻元件是一個(gè)消耗電能的元件。電阻在電路中起阻礙電流流動(dòng)的作用。在電場(chǎng)力作用下，電荷通過電阻時(shí)，要克服阻力做功。導(dǎo)體的電阻阻值由其材料的性質(zhì)及幾何尺寸決定，即式中，為材料的電阻率，l為導(dǎo)體的長(zhǎng)度，s為導(dǎo)體的橫截面積。一、電阻的物理概念電阻元件是一個(gè)消耗電能的元件。電阻在電路中金屬膜電阻器

METALFILMFIXEDRESISTOR（MFTYPE）金屬氧化物電阻器

METALOXIDEFILMRESISTOR(MOFTYPE)碳膜電阻器

CARBONFILMFIXEDRESISTOR

熔斷涂覆電阻器

FUSIBLEFILMRESISTOR線繞涂覆電阻器

WIREWOUNDRESISTOR(KNPTYPE)繞涂覆電阻器

WIREWOUNDRESISTOR(KNHTYPE)

金屬膜電阻器金屬氧電阻值色標(biāo)法：色標(biāo)法是將電阻器的類別及主要技術(shù)參數(shù)的數(shù)值用顏色（色環(huán)或色點(diǎn)）標(biāo)注在它的外表面上。色標(biāo)電阻（色環(huán)電阻）器可分為三環(huán)、四環(huán)、五環(huán)三種標(biāo)法。

三色環(huán)電阻器的色環(huán)表示標(biāo)稱電阻值（允許誤差均為±20%）。例如，色環(huán)為棕黑紅，表示10×102＝1.0kW±20%的電阻器。

四色環(huán)電阻器的色環(huán)表示標(biāo)稱值（二位有效數(shù)字）及精度。例如，色環(huán)為棕綠橙金表示15×103＝15kW±5%的電阻器。

五色環(huán)電阻器的色環(huán)表示標(biāo)稱值（三位有效數(shù)字）及精度。例如，色環(huán)為紅紫綠黃棕表示275×104＝2.75MW±1%的電阻器。一般四色環(huán)和五色環(huán)電阻器表示允許誤差的色環(huán)的特點(diǎn)是該環(huán)離其它環(huán)的距離較遠(yuǎn)。較標(biāo)準(zhǔn)的表示應(yīng)是表示允許誤差的色環(huán)的寬度是其它色環(huán)的（1.5~2）倍。棕1紅2橙3黃4綠5藍(lán)6紫7灰8白9黑0電阻值色標(biāo)法：色標(biāo)法是將電阻器的類別及主要技術(shù)參數(shù)的數(shù)值用線性定常電阻元件：任何時(shí)刻端電壓與其電流成正比的電阻元件。是二端元件。1、

符號(hào)R(1)電壓與電流的參考方向設(shè)定為一致的方向Riu+2、歐姆定律(Ohm’sLaw)二、電阻元件的伏安關(guān)系線性定常電阻元件：任何時(shí)刻端電壓與其電流

伏安特性曲線:u

Ri

Rtg線性電阻R是一個(gè)與電壓和電流無(wú)關(guān)的常數(shù)。令G

1/RR稱為電阻G稱為電導(dǎo)則歐姆定律表示為

iGu.電阻的單位：(歐)(Ohm，歐姆)電導(dǎo)的單位：S(西)(Siemens，西門子)uiO伏安特性曲線:uRiRtg線性(2)電阻的電壓和電流的參考方向相反則歐姆定律寫為u

–Ri或i

–Gu

公式必須和參考方向配套使用！Riu+(2)電阻的電壓和電流的參考方向相反則歐姆定律寫為u3、功率*一般情況電阻元件總是消耗功率的。但有的電阻性端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻是負(fù)值，此時(shí)發(fā)出功率。Riu+Riu+p吸

–ui–(–Ri)ii2R

–u(–u/R)

u2/Rp吸

uii2Ru2/R3、功率*一般情況電阻元件總是消耗功率的。但有的電阻性端口Riu+–4、開路與短路(1)當(dāng)R=0，視其為短路。i為有限值時(shí)，u=0。(2)當(dāng)R=，視其為開路。u為有限值時(shí)，i=0。*理想導(dǎo)線的電阻值為零。Riu+–4、開路與短路(1)當(dāng)R=0，視其為短路。(2)5、非線性電阻的伏安關(guān)系非線性電阻的伏安關(guān)系在u-i平面上是一條曲線，它的電阻值隨著流過的電流或兩端電壓而改變半導(dǎo)體二極管是一個(gè)典型的非線性電阻半導(dǎo)體二極管二極管的伏安特性

iuoiu-+5、非線性電阻的伏安關(guān)系非線性電阻的伏安關(guān)系在u-i平面上1.4電路中的獨(dú)立電源元件電源是組成電路的一個(gè)基本元件。當(dāng)接通負(fù)載時(shí)，電源輸出電壓和電流，對(duì)電路提供電能。實(shí)際電源因?yàn)橛袃?nèi)電阻，所以隨著輸出電流增大，輸出電壓會(huì)降低。

將實(shí)際電源抽象化，得出兩個(gè)理想電源的電路模型——電壓源和電流源sU+-sUsRLRI實(shí)際電源sIRsUUOI電源外特性1.4電路中的獨(dú)立電源元件電源是組成電路的一個(gè)基本元件一、理想電壓源：電源兩端電壓為uS，其值與流過它的電流i無(wú)關(guān)。1.特點(diǎn)：(a)電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無(wú)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(shí)間函數(shù)，如uS=Umsint電路符號(hào)uS+_1.4.1電壓源一、理想電壓源：電源兩端電壓為uS，其值與流過它的電流i2.伏安特性US(1)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(wú)關(guān)。(2)若uS為變化的電源，則某一時(shí)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電壓源的電壓電流一般取非關(guān)聯(lián)參考方向2.伏安特性US(1)若uS=US，即直流電源，則3.理想電壓源的開路與短路uS+_iu+_R(1)開路：R，i=0，u=uS。(2)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3.理想電壓源的開路與短路uS+_iu+_R(1)開路：4.功率：或p吸=uSip發(fā)=–uSi

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

(i,us非關(guān)聯(lián)參考方向）物理意義：uS+_iu+_uS+_iu+_4.功率：或p吸=uSip發(fā)=–uSi電場(chǎng)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(wú)關(guān)。1.特點(diǎn)：(a)電源電流由電源本身決定，與外電路無(wú)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(shí)間函數(shù)，如iS=Imsint電路符號(hào)iS1.4.2電流源理想電流源：電源輸出電流為iS，其值與此電源的端電壓u無(wú)2.伏安特性IS(1)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(wú)關(guān)。(2)若iS為變化的電源，則某一時(shí)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+_電流源的電壓電流一般取非關(guān)聯(lián)參考方向2.伏安特性IS(1)若iS=IS，即直流電源，則其3.理想電流源的短路與開路R(2)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。(1)短路：R=0，i=iS，u=0

，電流源被短路。iSiu+_4.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(wú)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。3.理想電流源的短路與開路R(2)開路：R，i=i

若一個(gè)二端元件所輸出的電流隨其端電壓變化而變化稱為實(shí)際電流源

電路模型

5.實(shí)際電流源isRsi..u+_(Gs)0uiis若一個(gè)二端元件所輸出的電流隨其端電壓變化而變化稱為實(shí)際實(shí)際電源干電池鈕扣電池1.干電池和鈕扣電池（化學(xué)電源）干電池電動(dòng)勢(shì)1.5V，僅取決于（糊狀）化學(xué)材料，其大小決定儲(chǔ)存的能量，化學(xué)反應(yīng)不可逆。鈕扣電池電動(dòng)勢(shì)1.35V，用固體化學(xué)材料，化學(xué)反應(yīng)不可逆。實(shí)際電源干電池鈕扣電池1.干電池和鈕扣電池（化學(xué)電源）氫氧燃料電池示意圖2.燃料電池（化學(xué)電源）電池電動(dòng)勢(shì)1.23V。以氫、氧作為燃料。約40-45%的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?shí)驗(yàn)階段加燃料可繼續(xù)工作。氫氧燃料電池示意圖2.燃料電池（化學(xué)電源）3.太陽(yáng)能電池（光能電源）一塊太陽(yáng)能電池電動(dòng)勢(shì)0.6V。太陽(yáng)光照射到P-N結(jié)上，形成一個(gè)從N區(qū)流向P區(qū)的電流。約11%的光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽食Ｓ锰?yáng)能電池板。

一個(gè)50cm2太陽(yáng)能電池的電動(dòng)勢(shì)0.6V,電流0.1A太陽(yáng)能電池示意圖太陽(yáng)能電池板3.太陽(yáng)能電池（光能電源）一塊太陽(yáng)能電池電動(dòng)勢(shì)0.蓄電池示意圖4.蓄電池（化學(xué)電源）電池電動(dòng)勢(shì)2V。使用時(shí)，電池放電，當(dāng)電解液濃度小于一定值時(shí)，電動(dòng)勢(shì)低于2V，常要充電，化學(xué)反應(yīng)可逆。蓄電池示意圖4.蓄電池（化學(xué)電源）電池電動(dòng)勢(shì)2V。直流穩(wěn)壓源變頻器頻率計(jì)函數(shù)發(fā)生器直流穩(wěn)壓源變頻器頻率計(jì)函數(shù)發(fā)生器發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)組草原上的風(fēng)力發(fā)電草原上的風(fēng)力發(fā)電電路符號(hào)+–受控電壓源受控電流源1.4.3受控源（DependentSource）

1.定義電壓源電壓或電流源電流不是給定的時(shí)間函數(shù)，而是受電路中某個(gè)支路的電壓(或電流)的控制。2.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(shí)，用受控電壓源表示；當(dāng)被控制量是電流時(shí)，用受控電流源表示。電路符號(hào)+–受控電壓源受控電流源1.4.3受控源（Depen(a)電流控制的電流源(CurrentControlledCurrentSource):電流放大倍數(shù)r:轉(zhuǎn)移電阻i2=bi1u2=ri1CCCSooi2=bi1i1ooo+i1u2=ri1CCVS+_(b)電流控制的電壓源(CurrentControlledVoltageSource)(a)電流控制的電流源(CurrentControloooo+_u1u2=u1VCVS+_g:轉(zhuǎn)移電導(dǎo):電壓放大倍數(shù)VCCSooi2=gu1oo+_u1(c)電壓控制的電流源(VoltageControlledCurrentSource)(d)電壓控制的電壓源(VoltageControlledCurrentSource)u2=u1i2=gu1*，g，，r為常數(shù)時(shí)，被控制量與控制量滿足線性關(guān)系，稱為線性受控源。本課程只討論線性受控源oooo+_u1u2=u1VCVS+_g:轉(zhuǎn)移電導(dǎo)3.受控源與獨(dú)立源的比較(1)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(wú)關(guān)，而受控源電壓(或電流)直接由控制量決定。(2)獨(dú)立源作為電路中“激勵(lì)”，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(lì)”。3.受控源與獨(dú)立源的比較(1)獨(dú)立源電壓(或電流)由電源例求：電壓u2解5i1+_u2_i1++-3u1=6V下頁(yè)上頁(yè)返回例求：電壓u2解5i1+_u2_i1++-3u1=6V下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。

1.5基爾霍夫定律(Kirchhoff’sLaws)電路中電壓、電流的約束關(guān)系有兩類：1.電路元件本身所具有的伏安關(guān)系（VCR）2.電路元件的互連方式（體現(xiàn)這種約束關(guān)系的是基爾霍夫定律）基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律(Kirchhoff’sC一、幾個(gè)名詞：1.支路(branch)：電路中通過同一電流的每個(gè)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+_R1uS1+_uS2R2R3123abl=3n=24.網(wǎng)孔(mesh)：對(duì)平面電路，每個(gè)網(wǎng)眼即為網(wǎng)孔。網(wǎng)孔是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔。一、幾個(gè)名詞：1.支路(branch)：電路中通過1.5.1基爾霍夫電流定律(KCL)物理基礎(chǔ):電荷恒定，電流連續(xù)性。i1i4i2i3?令流出為“+”(支路電流背離節(jié)點(diǎn))–i1+i2–i3+i4=0??7A4Ai110A-12Ai2i1+i2–10–(–12)=0i2=1A

例:

4–7–i1=0i1=–3A

i1+i3=i2+i4或例:

在任何集總參數(shù)電路中，在任一時(shí)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1.5.1基爾霍夫電流定律(KCL)物理基礎(chǔ):電荷恒定(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(gè)封閉面：兩種符號(hào):i1i2i3i1+i2+i3=0(其中必有負(fù)的電流)(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(gè)首先選定一個(gè)繞行方向:順時(shí)針或逆時(shí)針.–R1I1–US1+R2I2–R3I3+R4I4+US4=0例:比如取順時(shí)針方向繞行:

在任何集總參數(shù)電路中，在任一時(shí)刻，沿任一回路（按固定繞向)，各支路電壓的代數(shù)和為零。

I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_電阻壓降電源壓升–R1I1+R2I2–R3I3+R4I4=US1–US4或者1.5.2基爾霍夫電壓定律(KVL)首先選定一個(gè)繞行方向:順時(shí)針或逆時(shí)針.–R1I1–US1+RABl1l2UAB(沿l1)=UAB(沿l2）電位的單值性推論：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方向一致時(shí)取正號(hào)，相反取負(fù)號(hào)。ABl1l2UAB(沿l1)=UAB(沿l2）推論又如：列寫出圖示假想回路的KVL方程。+_++__uu1u2_uS+iSiu+_RS+_uSab例如：如圖示電路。列出KVL方程。先選擇各元件上的參考方向。再選擇回路繞行方向。列寫KVL方程：us+u-u2-u1=0設(shè)各分電壓參考方向及回路繞行方向。列寫KVL方程為：

u+Rsi-us=0又如：列寫出圖示假想回路的KVL方程。+_++__uu1u2KCL、KVL小結(jié)：(1)KCL是對(duì)支路電流的線性約束，KVL是對(duì)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(wú)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(wú)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(duì)支路電流的線性約束，K例1-7

求i、u、R及ps。解：i=1Ai1=12+6=18Ai2=i1-15=18-15=3Ai3=i2-12-5=3-17=-14Au=183+123=90VuR=-12i2+115=-123+15=-21Vps=u12=9012=1080W（發(fā)出）例1-7求i、u、R及ps。解：i=1Ai1=12+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(shí)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解下頁(yè)上頁(yè)++--4V5Vi=?3++--4V5V1A+-u=?3例3求電流

i例4求電壓

u解解要求能熟練求解含源支路的電壓和電流。返回下頁(yè)上頁(yè)++--4V5Vi=?3++--4V5V1A本章小結(jié)1、電路模型用理想電路元件及其組合來(lái)模擬實(shí)際器件。2、電流和電壓參考方向在電路分析中，當(dāng)涉及某個(gè)元件或部分電路的電流或電壓時(shí)，由于不知道它們的實(shí)際方向，或者是它們的實(shí)際方向是隨時(shí)間而變化的，就有必要指定電流或電壓的參考方向。參考方向可以隨意指定。在指定的參考方向下，電流值和電壓值的正和負(fù)就能夠反映出電流和電壓的實(shí)際方向。參考方向一旦指定，在電路分析時(shí)，就不能再更改該參考方向了。本章小結(jié)1、電路模型用理想電路元件及其組合來(lái)模擬實(shí)際器件。23、關(guān)聯(lián)參考方向電流的參考方向與電壓的參考方向一致。4、電功率u,i取關(guān)聯(lián)參考方向，p=ui

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

表示元件發(fā)出的功率P>0，實(shí)際發(fā)出；P<0實(shí)際吸收3、關(guān)聯(lián)參考方向電流的參考方向與電壓的參考方向一致。4、電功5、電阻元件電壓和電流取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)u

Ri或

iGu電阻元件的伏安特性為一條過原點(diǎn)的直線。電壓和電流取非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)u

–Ri或i

–Gup吸

–ui–(–Ri)ii2R

–u(–u/R)

u2/Rp吸

uii2Ru2/R短路和開路的概念5、電阻元件電壓和電流取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)uRi或6、電壓源+_i特點(diǎn)：(a)電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無(wú)關(guān)；(b)通過它的電流是任意的，由外電路決定。電壓源允許開路，不允許短路。p發(fā)＝uSi(i,us非關(guān)聯(lián)）電壓源既可以發(fā)出功率，也可以吸收功率。6、電壓源+_i特點(diǎn)：(a)電源兩端電壓由電源本身決定，與7、電流源特點(diǎn)：電流源允許短路，不允許開路。p發(fā)＝uiS

(is,u非關(guān)聯(lián)）電流源既可以發(fā)出功率，也可以吸收功率。iS+_u(a)電源電流由電源本身決定，與外電路無(wú)關(guān)；(b)電源兩端電壓是任意的，由外電路決定。7、電流源特點(diǎn)：電流源允許短路，不允許開路。p發(fā)＝ui8、受控源控制量可以是電壓或電流，被控制量也可以是電壓或電流，共有四種組合。受控源不能單獨(dú)作用，但在電路分析時(shí)可以作為獨(dú)立源來(lái)處理，一定要注意它的輸出（電壓或電流）是取決于控制量的。+–受控電壓源受控電流源8、受控源控制量可以是電壓或電流，被控制量也可以是電壓或電流9、基爾霍夫定律支路、結(jié)點(diǎn)、回路和網(wǎng)孔的概念電流定律(KCL)：在任何集總參數(shù)電路中，在任一時(shí)刻，流出(流入)任一節(jié)點(diǎn)的各支路電流的代數(shù)和為零。電壓定律(KVL)：在任何集總參數(shù)電路中，在任一時(shí)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。KCL可以適用于包圍幾個(gè)結(jié)點(diǎn)的閉合面，KVL可以適用于某一路徑的電壓。（與路徑無(wú)關(guān)）9、基爾霍夫定律支路、結(jié)點(diǎn)、回路和網(wǎng)孔的概念電流定律(KC

電路基本分析

目錄第一章電路的基本概念和定律第二章電阻電路的等效變換第三章電路分析的網(wǎng)絡(luò)方程法第四章正弦交流電路第五章諧振與互感電路第六章三相電路第七章非正弦周期電流電路第八章動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域分析第九章動(dòng)態(tài)電路的復(fù)頻域分析第十章二端口網(wǎng)絡(luò)目錄第一章電路的基本概念和定律第二章電阻電路的等效變第一章

電路分析的基本概念及定律第一章1.1.1電路的組成及其功能電路主要由電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線及開關(guān)等構(gòu)成。電源和負(fù)載是構(gòu)成任一完整電路的兩個(gè)基本部分。電源(source)：提供能量或信號(hào)。比如發(fā)電機(jī)、電池、電信號(hào)發(fā)生器等。負(fù)載(load)：用電設(shè)備。將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，或?qū)π盘?hào)進(jìn)行處理.導(dǎo)線(line)、開關(guān)（switch)等：將電源與負(fù)載接成通路.1.1電路的基本概念電荷定向移動(dòng)形成電流（Current）電流流過的路徑稱為電路（Circuit）1.1.1電路的組成及其功能電路主要由電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線

在火力發(fā)電廠中，發(fā)電機(jī)由汽輪機(jī)帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，經(jīng)變壓器將電壓升高，由輸電線送往用電地方，再經(jīng)變壓器將電壓降低，送至各種用電設(shè)備，把電能轉(zhuǎn)換成熱能、光能、機(jī)械能等。在火力發(fā)電廠中，發(fā)電機(jī)由汽輪機(jī)帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能89電路的主要功能及基本要求為：1、轉(zhuǎn)換與傳輸能量，要求在轉(zhuǎn)換與傳輸過程中損耗小，效率高；*電路實(shí)現(xiàn)任何一種功能，都需要有電源或信號(hào)源，它是電路中產(chǎn)生電壓或電流的動(dòng)力，稱為激勵(lì)。由激勵(lì)在電路各部分產(chǎn)生的電壓或電流稱為響應(yīng)。2、處理與傳遞信號(hào)，要求在處理與傳遞過程中失真小，靈敏度高。電路的主要功能及基本要求為：1、轉(zhuǎn)換與傳輸能量，要求在轉(zhuǎn)換與901.1.2電路模型

(circuitmodel)由電工設(shè)備和電氣器件按預(yù)期目的連接構(gòu)成的電流的通路。2.理想電路元件：根據(jù)實(shí)際電路元件所具備的電磁性質(zhì)所設(shè)想的具有某種單一電磁性質(zhì)的元件，其u，i關(guān)系可用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)式子嚴(yán)格表示。1.實(shí)際電路1.1.2電路模型(circuitmodel)由電5種基本的理想電路元件：電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的元件電容元件：儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的元件電壓源和電流源：表示將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成

電能的元件。5種基本理想電路元件有三個(gè)特征：

（a）只有兩個(gè)端子；

（b）可以用電壓或電流按數(shù)學(xué)方式描述；（c）不能被分解為其他元件。注意5種基本的理想電路元件：電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件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電路模型表示；同一實(shí)際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，其電路模型可以有不同的形式。例電感線圈的電路模型注意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理想元件的分類：按其與時(shí)間的關(guān)系分：時(shí)變?cè)头菚r(shí)變?cè)雌湓陔娐分械淖饔梅郑河性丛蜔o(wú)源元件按其對(duì)外連接個(gè)數(shù)分：二端元件、三端元件、多端元件等按其性質(zhì)分：線性元件和非線性元件理想元件的分類：按其與時(shí)間的關(guān)系分：時(shí)變?cè)头菚r(shí)變?cè)雌?.

電路模型電路模型：將實(shí)際電路中的元件由元件的模型（理想元件及其組合）來(lái)代替，就可得到實(shí)際電路的電路模型。簡(jiǎn)稱電路。*電路模型是由理想電路元件構(gòu)成的。導(dǎo)線電池開關(guān)燈泡例.實(shí)際電路元件的模型：將實(shí)際電路元件由理想元件及其組合來(lái)模擬，使得與實(shí)際元件具有基本相同的電磁性質(zhì)。實(shí)際電路電路模型(電路)3.電路模型電路模型：將實(shí)際電路中的元件由元件的模型（理想1.1.3兩條公理和一條假設(shè)本書所論述的電路分析遵循兩條公理和一條假設(shè)。

電荷在電路中作定向移動(dòng)形成電流。在運(yùn)動(dòng)過程中經(jīng)過各個(gè)電路元件，在有的元件上吸收能量，有的元件上放出能量。實(shí)踐證明，電荷的數(shù)量在運(yùn)動(dòng)過程中保持不變，即電荷守恒。2、能量守恒1、電荷守恒

電路是轉(zhuǎn)換與傳輸能量的裝置，在轉(zhuǎn)換與傳輸過程中遵循能量守恒定律。1.1.3兩條公理和一條假設(shè)本書所論述的電路分析遵循兩條公3、集中假設(shè)集總參數(shù)電路：由集總參數(shù)元件構(gòu)成的電路。一個(gè)實(shí)際電路要能用集總參數(shù)電路模擬，需要滿足如下條件：即實(shí)際電路的尺寸必須遠(yuǎn)小于電路工作頻率下的電磁波的波長(zhǎng)。*與分布參數(shù)電路相對(duì)。本課程主要針對(duì)集中參數(shù)電路。集中假設(shè)：實(shí)際電路及其器件在空間上有一定的幾何尺寸，若電路或器件的最大尺寸d與工作電流電磁波的波長(zhǎng)比較，滿足

d<<λ

時(shí)，

則此電路或器件可看成集中在空間一點(diǎn)，即它

的實(shí)際幾何尺寸不影響電路中的電磁關(guān)系，這就是“集中假設(shè)”，或稱“集總假設(shè)”3、集中假設(shè)集總參數(shù)電路：由集總參數(shù)元件構(gòu)成的電路。一個(gè)實(shí)際已知電磁波的傳播速度與光速相同，即v=3×105km/s(千米/秒)(1)若電路的工作頻率為f=50Hz，則周期T=1/f=1/50=0.02s波長(zhǎng)=3×1050.02=6000km一般電路尺寸遠(yuǎn)小于。能用集總參數(shù)電路模擬。(2)若電路的工作頻率為f=50MHz，則周期T=1/f=0.0210–6s波長(zhǎng)=3×1050.0210–6=6m一般電路尺寸均與可比。不能視為集總參數(shù)電路。已知電磁波的傳播速度與光速相同，即v=3×105km/s1.1.4電路的分類分布參數(shù)電路非線性電路集中電路線性電路電路時(shí)變電路時(shí)變電路非時(shí)變電路非時(shí)變電路電阻性電路電阻性電路電阻性電路電阻性電路動(dòng)態(tài)元件電路動(dòng)態(tài)元件電路動(dòng)態(tài)元件電路動(dòng)態(tài)元件電路1.1.4電路的分類分布參數(shù)電路非線性電路集中電路線性電路本書所說的電路均指非時(shí)變集中電路，而且又都是已完成器件建模的實(shí)際電路的理想模型，重點(diǎn)為非時(shí)變集中線性電路。從不同的角度，電路有不同的分類，并可由此得出不同的電路名稱。按電路中的電流是否隨時(shí)間變化，可分成直流電路和交流電路，交流電路中又分為正弦交流電路和非正弦交流電路。若按電路的用途分有放大電路、整流電路、濾波電路、振蕩電路等。需要說明的是:本書所說的電路均指非時(shí)變集中電路，而且又都是已完成器件建模的電路中的主要物理量有：電流、電壓、電荷、磁鏈、電功率、電能等，相應(yīng)的符號(hào)是i、u、q、V、P、W。1.電流

(current)：電荷的定向運(yùn)動(dòng)形成電流。電流的大小用電流強(qiáng)度表示：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量。單位：A(安)(Ampere，安培)1.2電路的主要物理量1.2.1電流及其參考方向電路中的主要物理量有：電流、電壓、電荷、磁鏈、電功率、電能等當(dāng)數(shù)值過大或過小時(shí)，常用十進(jìn)制的倍數(shù)表示。國(guó)際單位制(SI)中，一些常用的十進(jìn)制倍數(shù)的表示法如下：符號(hào)TGMkcmnp中文太吉兆千厘毫微納皮數(shù)量101210910610310–210–310–610–910–12電荷有正負(fù)之分，正或負(fù)電荷定向流動(dòng)都形成電流，規(guī)定正電荷流動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。?duì)于比較復(fù)雜的電路，很難憑觀察來(lái)確定各條支路中電流的實(shí)際方向。故引入?yún)⒖挤较?。?dāng)數(shù)值過大或過小時(shí)，常用十進(jìn)制的倍數(shù)表示。國(guó)際單位制(SI)不正確２．電流的參考方向+10V10k電流為1mA因?yàn)殡娏饔写笮?，又有方向不正確２．電流的參考方向+10V10k電流為1mA因?yàn)樵?導(dǎo)線)中電流流動(dòng)的實(shí)際方向有兩種可能:實(shí)際方向?qū)嶋H方向參考方向：任意選定一個(gè)方向即為電流的參考方向。i

參考方向大小(絕對(duì)值)方向(正、負(fù)號(hào))這時(shí)，電流可以用代數(shù)量表示AB元件(導(dǎo)線)中電流流動(dòng)的實(shí)際方向有兩種可能:實(shí)際方向?qū)嶋H方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。i

參考方向i

參考方向i>0i<0實(shí)際方向?qū)嶋H方向電流的參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系：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?.電壓(voltage)：電場(chǎng)中某兩點(diǎn)A、B間的電壓(降)UAB等于將正電荷q從A點(diǎn)移至B點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功WAB與該點(diǎn)電荷q的比值，即單位：V(伏)(Volt，伏特)當(dāng)把正電荷q由B移至A時(shí)，需外力克服電場(chǎng)力做同樣的功WAB=WBA，此時(shí)可等效視為電場(chǎng)力做了負(fù)功–WAB，則B到A的電壓為AB1.2.2電壓（Voltage）及其參考方向1.電壓(voltage)：電場(chǎng)中某兩點(diǎn)A、B間的電壓(2、電位：電路中為分析的方便，常在電路中選某一點(diǎn)為參考點(diǎn)，把任一點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓稱為該點(diǎn)的電位。參考點(diǎn)的電位一般選為零，所以，參考點(diǎn)也稱為零電位點(diǎn)。電位用V表示，單位與電壓相同，也是V(伏)。abcd設(shè)c點(diǎn)為電位參考點(diǎn)，則Vc=0Va=Uac，Vb=Ubc，Vd=Udc2、電位：電路中為分析的方便，常在電路中選某一點(diǎn)為參考點(diǎn)，把3.兩點(diǎn)間電壓與電位的關(guān)系abcd仍設(shè)c點(diǎn)為電位參考點(diǎn)，Vc=0Uac

=Va，Udc=VdUad=Uac–Udc=Va–Vd前例結(jié)論：電路中任意兩點(diǎn)間的電壓等于該兩點(diǎn)間的電位之差。3.兩點(diǎn)間電壓與電位的關(guān)系abcd仍設(shè)c點(diǎn)為電位參考點(diǎn)，例.

abc1.5V1.5V已知Uab=1.5V，Ubc=1.5V(1)以a點(diǎn)為參考點(diǎn)，Va=0Uab=Va–VbVb=

Va–Uab=–1.5VUbc=Vb–Vc

Vc=Vb–Ubc=–1.5–1.5=–3VUac=Va–Vc=

0

–(–3)=3V(2)以b點(diǎn)為參考點(diǎn)，Vb=0Uab=

Va–Vb

Va=

Va+Uab=1.5VUbc=Vb–VcVc=V

b–Ubc=–1.5VUac=Va–Vc=1.5

–(–1.5)=3V結(jié)論：電路中電位參考點(diǎn)可任意選擇；當(dāng)選擇不同的電位參考時(shí)，電路中各點(diǎn)電位均不同，但任意兩點(diǎn)間電壓保持不變。例.abc1.5V1.5V已知Uab=1.54、電壓(降)的參考方向U<0+實(shí)際方向U>0+實(shí)際方向參考方向U+–參考方向U+–可以任意選定一個(gè)方向作為電壓的參考方向。

電壓的實(shí)際方向：若電荷從ab為失去能量時(shí)，方向?yàn)閍b，且a為+，b為，即a點(diǎn)為高電位，b點(diǎn)為低電位。所以電壓的實(shí)際方向?yàn)閺母唠娢恢赶虻碗娢弧?、電壓(降)的參考方向U<0+實(shí)際方向U>0+實(shí)際電壓參考方向的三種表示方式：(1)用箭頭表示：箭頭指向?yàn)殡妷海ń担┑膮⒖挤较?2)用正負(fù)極性表示：由正極指向負(fù)極的方向?yàn)殡妷?/p>

(降低)的參考方向(3)用雙下標(biāo)表示：如UAB,由A指向B的方向?yàn)殡妷?/p>

(降)的參考方向UU+ABUAB電壓參考方向的三種表示方式：(1)用箭頭表示：箭頭指向?yàn)?11小結(jié)：(1)

電壓和電流的參考方向是任意假定的。分析電路前必須標(biāo)明。(2)參考方向一經(jīng)假定，必須在圖中相應(yīng)位置標(biāo)注(包括方向和符號(hào)），在計(jì)算過程中不得任意改變。參考方向不同時(shí)，其表達(dá)式符號(hào)也不同，但實(shí)際方向不變。+–Riuu=Ri+–Riuu=–Ri小結(jié)：(1)電壓和電流的參考方向是任意假定的。分析電路前必(4)參考方向也稱為假定方向、正方向，以后討論均在參考方向下進(jìn)行。(3)元件或支路的u，i通常采用相同的參考方向，以減少公式中負(fù)號(hào)，稱之為關(guān)聯(lián)參考方向。反之，稱為非關(guān)聯(lián)參考方向。–+iu–+iu(4)參考方向也稱為假定方向、正方向，以后討論均在參考方向1、電功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所做的功，即功率的單位：W(瓦)(Watt，瓦特)當(dāng)u,i的參考方向一致時(shí)，p表示元件吸收的功率；能量的單位：J(焦)(Joule，焦耳)當(dāng)u,i的參考方向相反時(shí)，p表示元件發(fā)出的功率。1.2.3電功率(Power)與電能(Energy)1、電功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所做的功，即功率的單位：W(2、功率的計(jì)算和判斷（1）u,i

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(吸收)P<0吸收負(fù)功率(發(fā)出)+–iup=ui

表示元件發(fā)出的功率P>0發(fā)出正功率(發(fā)出)P<0發(fā)出負(fù)功率(吸收)+–iu（2）u,i非關(guān)聯(lián)參考方向2、功率的計(jì)算和判斷（1）u,i關(guān)聯(lián)參考方向p=上述功率計(jì)算不僅適用于元件，也適用于任意二端網(wǎng)絡(luò)。電阻元件在電路中總是消耗(吸收)功率，而電源在電路中可能吸收，也可能發(fā)出功率。+–5IURU1U2例

U1=10V，U2=5V。分別求電源、電阻的功率。I=UR/5=(U1–U2)/5=(10–5)/5=1APR=URI=51=5W(吸收)PU1=U1I=101=10W（發(fā)出）PU2=U2I=51=5W（吸收）P發(fā)=10W，P吸=5+5=10WP發(fā)=P吸(功率守恒)上述功率計(jì)算不僅適用于元件，也適用于任意二端網(wǎng)絡(luò)。例

求圖示電路中各方框所代表的元件吸收或產(chǎn)生的功率。已知：U1=1V,U2=-3V，U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3V，I1=2A,I2=1A,，I3=-1A564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1－例求圖示電路中各方框所代表的元件吸收或產(chǎn)生的解對(duì)一完整的電路，滿足：發(fā)出的功率＝吸收的功率564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1－注意解對(duì)一完整的電路，滿足：發(fā)出的功率＝吸收的功率564123I3、電能：是一段時(shí)間中轉(zhuǎn)換能量之和，用字母W表示，即對(duì)直流電路，功率不隨時(shí)間變化，有W=Pt=UIt

式中，P的單位為瓦（W），△t的單位為秒（s），W的單位為焦耳（J）。電能的實(shí)用單位為1度=1千瓦小時(shí)

3、電能：是一段時(shí)間中轉(zhuǎn)換能量之和，用字母W表示，即對(duì)直流電1.3電阻元件及其特性電路元件是電路中最基本的組成單元。常用的無(wú)源元件有電阻元件、電容元件、電感元件和互感元件等，它們?cè)陔娐分型ǔＷ鳛樨?fù)載。按其在電路中所起的作用，可分為有源元件和無(wú)源元件。1.3電阻元件及其特性電路元件是電路中最基本的組成單元。一、電阻的物理概念電阻元件是一個(gè)消耗電能的元件。電阻在電路中起阻礙電流流動(dòng)的作用。在電場(chǎng)力作用下，電荷通過電阻時(shí)，要克服阻力做功。導(dǎo)體的電阻阻值由其材料的性質(zhì)及幾何尺寸決定，即式中，為材料的電阻率，l為導(dǎo)體的長(zhǎng)度，s為導(dǎo)體的橫截面積。一、電阻的物理概念電阻元件是一個(gè)消耗電能的元件。電阻在電路中金屬膜電阻器

METALFILMFIXEDRESISTOR（MFTYPE）金屬氧化物電阻器

METALOXIDEFILMRESISTOR(MOFTYPE)碳膜電阻器

CARBONFILMFIXEDRESISTOR

熔斷涂覆電阻器

FUSIBLEFILMRESISTOR線繞涂覆電阻器

WIREWOUNDRESISTOR(KNPTYPE)繞涂覆電阻器

WIREWOUNDRESISTOR(KNHTYPE)

金屬膜電阻器金屬氧電阻值色標(biāo)法：色標(biāo)法是將電阻器的類別及主要技術(shù)參數(shù)的數(shù)值用顏色（色環(huán)或色點(diǎn)）標(biāo)注在它的外表面上。色標(biāo)電阻（色環(huán)電阻）器可分為三環(huán)、四環(huán)、五環(huán)三種標(biāo)法。

三色環(huán)電阻器的色環(huán)表示標(biāo)稱電阻值（允許誤差均為±20%）。例如，色環(huán)為棕黑紅，表示10×102＝1.0kW±20%的電阻器。

四色環(huán)電阻器的色環(huán)表示標(biāo)稱值（二位有效數(shù)字）及精度。例如，色環(huán)為棕綠橙金表示15×103＝15kW±5%的電阻器。

五色環(huán)電阻器的色環(huán)表示標(biāo)稱值（三位有效數(shù)字）及精度。例如，色環(huán)為紅紫綠黃棕表示275×104＝2.75MW±1%的電阻器。一般四色環(huán)和五色環(huán)電阻器表示允許誤差的色環(huán)的特點(diǎn)是該環(huán)離其它環(huán)的距離較遠(yuǎn)。較標(biāo)準(zhǔn)的表示應(yīng)是表示允許誤差的色環(huán)的寬度是其它色環(huán)的（1.5~2）倍。棕1紅2橙3黃4綠5藍(lán)6紫7灰8白9黑0電阻值色標(biāo)法：色標(biāo)法是將電阻器的類別及主要技術(shù)參數(shù)的數(shù)值用線性定常電阻元件：任何時(shí)刻端電壓與其電流成正比的電阻元件。是二端元件。1、

符號(hào)R(1)電壓與電流的參考方向設(shè)定為一致的方向Riu+2、歐姆定律(Ohm’sLaw)二、電阻元件的伏安關(guān)系線性定常電阻元件：任何時(shí)刻端電壓與其電流

伏安特性曲線:u

Ri

Rtg線性電阻R是一個(gè)與電壓和電流無(wú)關(guān)的常數(shù)。令G

1/RR稱為電阻G稱為電導(dǎo)則歐姆定律表示為

iGu.電阻的單位：(歐)(Ohm，歐姆)電導(dǎo)的單位：S(西)(Siemens，西門子)uiO伏安特性曲線:uRiRtg線性(2)電阻的電壓和電流的參考方向相反則歐姆定律寫為u

–Ri或i

–Gu

公式必須和參考方向配套使用！Riu+(2)電阻的電壓和電流的參考方向相反則歐姆定律寫為u3、功率*一般情況電阻元件總是消耗功率的。但有的電阻性端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻是負(fù)值，此時(shí)發(fā)出功率。Riu+Riu+p吸

–ui–(–Ri)ii2R

–u(–u/R)

u2/Rp吸

uii2Ru2/R3、功率*一般情況電阻元件總是消耗功率的。但有的電阻性端口Riu+–4、開路與短路(1)當(dāng)R=0，視其為短路。i為有限值時(shí)，u=0。(2)當(dāng)R=，視其為開路。u為有限值時(shí)，i=0。*理想導(dǎo)線的電阻值為零。Riu+–4、開路與短路(1)當(dāng)R=0，視其為短路。(2)5、非線性電阻的伏安關(guān)系非線性電阻的伏安關(guān)系在u-i平面上是一條曲線，它的電阻值隨著流過的電流或兩端電壓而改變半導(dǎo)體二極管是一個(gè)典型的非線性電阻半導(dǎo)體二極管二極管的伏安特性

iuoiu-+5、非線性電阻的伏安關(guān)系非線性電阻的伏安關(guān)系在u-i平面上1.4電路中的獨(dú)立電源元件電源是組成電路的一個(gè)基本元件。當(dāng)接通負(fù)載時(shí)，電源輸出電壓和電流，對(duì)電路提供電能。實(shí)際電源因?yàn)橛袃?nèi)電阻，所以隨著輸出電流增大，輸出電壓會(huì)降低。

將實(shí)際電源抽象化，得出兩個(gè)理想電源的電路模型——電壓源和電流源sU+-sUsRLRI實(shí)際電源sIRsUUOI電源外特性1.4電路中的獨(dú)立電源元件電源是組成電路的一個(gè)基本元件一、理想電壓源：電源兩端電壓為uS，其值與流過它的電流i無(wú)關(guān)。1.特點(diǎn)：(a)電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無(wú)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(shí)間函數(shù)，如uS=Umsint電路符號(hào)uS+_1.4.1電壓源一、理想電壓源：電源兩端電壓為uS，其值與流過它的電流i2.伏安特性US(1)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(wú)關(guān)。(2)若uS為變化的電源，則某一時(shí)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電壓源的電壓電流一般取非關(guān)聯(lián)參考方向2.伏安特性US(1)若uS=US，即直流電源，則3.理想電壓源的開路與短路uS+_iu+_R(1)開路：R，i=0，u=uS。(2)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3.理想電壓源的開路與短路uS+_iu+_R(1)開路：4.功率：或p吸=uSip發(fā)=–uSi

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

(i,us非關(guān)聯(lián)參考方向）物理意義：uS+_iu+_u