電路與電子學(xué)基礎(chǔ)-電路分析導(dǎo)論

電路與電子學(xué)基礎(chǔ)

前言

一.

課程的地位和特點(diǎn)二.學(xué)習(xí)的目的及任務(wù)三.理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排四.教學(xué)方式、方法五.教學(xué)參考書

第一章電路分析導(dǎo)論

1.1電路及其模型

1.2電路基本元件

1.3基爾霍夫定律

1.4等效變換

1.1電路及其模型1.1.1電路的作用，組成與模型作用：實(shí)現(xiàn)電能的傳輸與分配或電信號(hào)的傳輸與處理。組成：必須有電源和負(fù)載，兩者由傳輸導(dǎo)線等中間環(huán)節(jié)連接成閉合電路。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(shí)際電路器件的模型）相互連接而成的電路模型。如：電路模型

(b)分支電路中,節(jié)點(diǎn)數(shù):2支路數(shù):3

回路數(shù):3網(wǎng)孔數(shù):21.1.2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。

但一經(jīng)選定，就不再改變。分析電路時(shí)，在選定

參考方向下，要根據(jù)電量計(jì)算結(jié)果值的正或負(fù)來(lái)

確定它的實(shí)際方向：

電位電路圖：電路的工作狀態(tài)，可以通過(guò)電路各點(diǎn)

的電位反映出來(lái)。特別是在電子電路的分析中，

經(jīng)常要計(jì)算、檢測(cè)各點(diǎn)的電位。所以，電子電

路圖中經(jīng)常采用電位電路圖的畫法。如：

功率與能量的計(jì)算：當(dāng)u、i取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，p=ui;而當(dāng)u、i取非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，則p=-ui。規(guī)定兩種情況下,算得的功率值:

若p＞0，表示元件（或電路）吸收的功率；若p＜0，表示元件（或電路）發(fā)出的功率。直流電路的功率平衡關(guān)系:整個(gè)電路中，吸收功率的總和恒等于發(fā)出功率的總和.1.2電路基本元件

1.2.1電阻元件R=u/i或G=i/u線性定常電阻的特點(diǎn)：（1）端電壓u與通過(guò)的電流i成正比，R是常數(shù)。（2）雙向性：伏安特性以原點(diǎn)對(duì)稱。（3）耗能性：它的功率總是消耗的。說(shuō)明電阻不僅是無(wú)源元件，而且是耗能元件。（4）無(wú)記憶性。1.2.2電感元件

L=Ψ/i線性電感有如下特點(diǎn)：（1）其磁鏈ψ正比于產(chǎn)生磁鏈的電流i，即ψ=Li，L是一個(gè)正實(shí)常數(shù)。它與ψ、i無(wú)關(guān)。（2）雙向性：韋安特性以原點(diǎn)對(duì)稱。（3）動(dòng)態(tài)性：線性電感的電壓與該時(shí)刻電流的變化率有關(guān)（成正比），而與該時(shí)刻的電流無(wú)關(guān)。所以，稱它是動(dòng)態(tài)元件。（4）記憶性：電感電流有“記憶”電感電壓的作用。（5）儲(chǔ)能性：電感是一種儲(chǔ)能元件。

無(wú)初始儲(chǔ)能時(shí)，在電流為1.2.3電容元件

C=q/u線性電容有如下特點(diǎn)：（1）q正比于u，即q=Cu，C是一個(gè)常量，稱為電容量。（2）雙向性：庫(kù)伏特性以原點(diǎn)對(duì)稱，說(shuō)明特性與端鈕接法無(wú)關(guān)。（3）動(dòng)態(tài)性：任一時(shí)刻通過(guò)電容的電流取決于該時(shí)刻電容兩端電壓的變化率(成正比)，而與該時(shí)刻的電壓無(wú)關(guān)。（4）記憶性：電容電壓有“記憶”電容電流的作用。

(5)儲(chǔ)能性：電容是儲(chǔ)能元件，也是一無(wú)源元件。例已知電容，三者串聯(lián)后接在直流

U=120v的電源上，求每個(gè)電容上的分壓。

解：當(dāng)電容的電容量或耐壓值不滿足需要時(shí)，可以將幾個(gè)電容

器適當(dāng)連接起來(lái)以滿足需要。幾個(gè)電容并聯(lián)可以提高電容

量，因?yàn)椴⒙?lián)后的等效電容為各個(gè)電容之和。幾個(gè)電容串聯(lián)后的等效電容則小于各個(gè)電容，因?yàn)榇?lián)后等效電容的倒數(shù)等于各個(gè)電容倒數(shù)之和，但是等效電容的耐壓值增大了。在本例，三電容串聯(lián)后的等效電容為

1.2.4電源元件和實(shí)際電源模型

理想電壓源：一定，與通過(guò)它的i無(wú)關(guān)。i由外電路決定。理想電流源:一定，與它的端電壓u無(wú)關(guān)。

u由外電路決定。實(shí)際電壓源模型：

uoc=us,

isc=us/Rs實(shí)際電流源模型：

isc=iS,uoc=isRs1.2.5受控源

VCVS:i1=0,u2=μu1VCCS:i1=0,i2=gu1

CCVS:u1=0,u2=ri1CCCS:u1=0,i2=βi1

如下圖示電路中，受控電壓源的源電壓100和極性，受

受控源的源電壓或源電流受控于電路某部分的電壓或電流，但

它也像獨(dú)立源那樣能輸出電流、電壓和功率。

1.受控源是電路器件在一定條件下的理想化模型，與它對(duì)應(yīng)的實(shí)際器件不一定唯一。它主要用來(lái)模擬器件在電路中所發(fā)生的現(xiàn)象，即表示器件在電路中某處電壓或電流控制別處電壓或電流的能力和相互關(guān)系。2.受控源不能作為電路的一個(gè)獨(dú)立的激勵(lì)。只有在獨(dú)立源作用下，受控源才同樣起激勵(lì)作用。3.受控源也是電源，在分析電路時(shí)其處理方法也與獨(dú)立源相同，但要注意保留它的控制量，不能隨意把含有控制量的支路去除。1.3基爾霍夫定律

1.3.1基爾霍夫電流定律(KCL)

任一集中參數(shù)電路中，在任一時(shí)刻，通過(guò)任一節(jié)點(diǎn)的電流的代數(shù)和等于零。即：∑ik=0或∑i入＝∑i出1.3.2基爾霍夫電壓定律(KVL)

對(duì)于任一集中參數(shù)電路中的任一回路，在任一時(shí)刻，沿著回路的所有支路電壓的代數(shù)和為∑uk=0.

如:還有:根據(jù)基爾霍夫電壓定律可知，電路中任意兩點(diǎn)間的電壓，等于這兩點(diǎn)間任意路徑上各段電壓的代數(shù)和。這種列寫兩點(diǎn)間電壓的方法，在電路分析中經(jīng)常用到。如：1.4等效變換

1.4.1等效和等效變換

等效變換是指，當(dāng)電路中的某一部分用一個(gè)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(duì)等效電路外部伏安特性等效。如：

N2是N1的等效電路，它們?cè)贏-B端口上u-i關(guān)系全同。1.4.2等效分析法

1.電阻的串聯(lián)和并聯(lián):串聯(lián)等效電阻R=∑Rkuk=uRk/R,k=1,2,…,np1:p2…=R1:R2…=u1:u2…電阻的并聯(lián)并聯(lián)等效電導(dǎo)G=∑Gk。當(dāng)k=2時(shí),等效電阻R=R1R2∕R1﹢R2ik=uGk=iGk/G當(dāng)k=2時(shí),i1:i2…=p1:p2…=G1:G2…

例:圖(a)中,Rab=2+2=4Ω,I=12/4=3(A)

圖(b)中,I=

2.電阻的ㄚ-△等效變換

△形電阻=ㄚ形電阻兩兩乘積之和/ㄚ形不相鄰電阻ㄚ形電阻=△形相鄰電阻的乘積/△形電阻之和當(dāng)ㄚ形各電阻相等時(shí),則等效的△形各電阻也等,且為一ㄚ形電阻的三倍.3.橋式電路平衡法：

電橋電路是一個(gè)四邊形電路，每邊（稱為橋臂）有橋臂電阻，其一個(gè)對(duì)角線上作用了電源。當(dāng)相鄰臂電阻阻值之比相等，或?qū)Ρ垭娮枳柚档某朔e相等時(shí)，另一對(duì)角線的兩端出現(xiàn)等電位且線中沒(méi)有電流的現(xiàn)象，這時(shí)，稱為電橋平衡（參見例2-10）。利用電橋平衡原理制成惠斯登電橋，可以較精確地測(cè)量電阻值。同樣，可利用電橋平衡原理，在求如下圖（a)所示橋式電路在R1/R2=R3/R4時(shí)A，B兩端的等效電阻時(shí)，則無(wú)論是把CD支路看作短路還是開路，兩種處理結(jié)果相同，即等效電阻R為推廣之，如果圖（b)或（c)所示電路中，對(duì)于端口A-B，若R1:R2:R3=R4:R5:R6,則圖（b)所示電路中C與D、E與F分別是等電位點(diǎn)。圖（c)所示電路中，則E、F、G為等電位點(diǎn)。4.輸入電阻（入端電阻）

Rin=u/i（u,i取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)）

Rin=-u/i（u,i取非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)）5.理想電源的串聯(lián)和并聯(lián):

理想電壓源的串聯(lián)

us=us1+us2+…+usn=∑usk

理想電流源的并聯(lián)

is=is1+is2+…+isn=∑isk6.實(shí)際電源模型的等效變換7.電源位置的等效變換(無(wú)伴電源的位移）:

電壓源的轉(zhuǎn)移:理想電壓源支路上的電壓源可轉(zhuǎn)移到與該支