第1章 電壓電流關系.ppt

1、電路分析基礎（第4版） Circuit Analysis Basis Fourth Edition,第一篇 總論和電阻電路的分析 第一章 集總電路中電壓、電流的約束關系 第二章 網(wǎng)孔分析和節(jié)點分析 第三章 疊加方法與網(wǎng)絡函數(shù) 第四章 分解方法及單口網(wǎng)絡 第二篇 動態(tài)電路的時域分析 第五章 電容元件與電感元件 第六章 一階電路 第七章 二階電路,上 冊 .,第一章 集總電路中電壓、電流的約束關系,1-1 電路及集總電路模型,電子電路,電力電路,電 路,電能傳輸和轉換電路,信號傳遞和處理電路,高壓電路,低壓電路,模擬電路,數(shù)字電路,放大電路,控制電路, ,1-1 電路及集總電路模型,電路理論: 電

2、路分析 電路綜合 .,本課程僅討論電路分析中的一般規(guī)律和基本方法。 .,晶體管放大電路,ui,uo,t,t,電阻器,基本元件：電阻器、電感器、電容器、電源,1-1 電路及集總電路模型,電感器,1-1 電路及集總電路模型,電容器,1-1 電路及集總電路模型,集成電子器件,1-1 電路及集總電路模型,直流穩(wěn)壓電源,發(fā)電機組,電 源,1-1 電路及集總電路模型,1-1 電路及集總電路模型,1-1 電路及集總電路模型,1-1 電路及集總電路模型,1-1 電路及集總電路模型,基本元件的理想模型 .,若流入某二端元件一端的瞬時電流等于流出另 一端的瞬時電流，則該元件稱為集總參數(shù)元件。,集總參數(shù)元件: .,

3、1-1 電路及集總電路模型,集總條件： x ,E,例如某信號頻率 f =25kHz,顯然滿足集總條件 x .,波長 = C/f =（3108）/（25103）=12 kM.,1-1 電路及集總電路模型,I,1-2 電路變量 電流、電壓及功率,1. 定義,直流符號 I （表示直流或交流有效值）,2. 參考方向,一般符號 i （可表示交流或直流）,參考方向,I 的實際方向與其參考方向相同,直流電路,N為含源復雜電路,i 的實際方向如何?,配合進行描述：,若i0，則表示實際方向與參考方向相同；,在電路分析中，為了確定任一時刻電流的大小,及其實際方向，必須選取參考方向，并與代數(shù)式相,若i0，則表示實際

4、方向與參考方向相反。,1-2 電路變量 電流、電壓及功率,例 設已知1A電流的實際方向由ab,i1 =1A,i2 =1A,一般符號 u 直流符號 U,若u0，則實際極性(方向)與參考極性(方向)相同；,若u0，則實際極性(方向)與參考極性(方向)相反。,1-2 電路變量 電流、電壓及功率,關聯(lián)參考方向：,當i 流過元件時由“ + ” “”,非關聯(lián)參考方向：,當i 流過元件時由“” “+”,1-2 電路變量 電流、電壓及功率,對于元件A： 對于元件B：關聯(lián)參考方向,1-2 電路變量 電流、電壓及功率,非關聯(lián)參考方向,p = ui,若 p0 則為吸收功率,若 p0 則為產(chǎn)生功率,則 p0 為產(chǎn)生功

5、率,p0 為吸收功率,若仍表示為 p = ui,為統(tǒng)一起見，對于非關聯(lián)參考方向，功率,可表示為 p =ui,p0 為吸收功率； p0 為產(chǎn)生功率,1-2 電路變量 電流、電壓及功率,例 1-2,=12 = 2W （吸收）,i 的實際方向與其參考方向相反，即由ba 。,=(1)2 = 2W （吸收）,（1）i = 2A u1 = 1V,p = u1i,i = 2A u2 =1V,p =u2i,（2）p =u2i =4W,i =p/u2 =(4)/(1) =4A,1-2 電路變量 電流、電壓及功率,P10,幾個名詞概念： 支路、節(jié)點、回路、網(wǎng)孔、網(wǎng)絡,節(jié)點1,節(jié)點2,1-3 基爾霍夫定律 .,P1

6、3圖1-8,節(jié)點1,節(jié)點2,1-3 基爾霍夫定律 .,幾個名詞概念： 支路、節(jié)點、回路、網(wǎng)孔、網(wǎng)絡 （P13 圖1-8）,1-3 基爾霍夫定律.,幾個名詞概念： 支路、節(jié)點、回路、網(wǎng)孔、網(wǎng)絡 （P13 圖1-8）,i1 + i2 = i3 或 i1 + i2i3 = 0 或 i1i2 + i3 = 0,任一時刻流入(或流出)任 一節(jié)點的電流之代數(shù)和為零。.,1-3 基爾霍夫定律.,1KCL的一般表達式,規(guī)定： ik流入節(jié)點取正號，流出節(jié)點取負號； 或 ik流出節(jié)點取正號，流入節(jié)點取負號。 對于同一個節(jié)點列KCL方程時，只能取上述規(guī)定之一。,上列三式相加得 i1 + i2 + i3 = 0,廣義

7、節(jié)點 假想的閉合曲面,節(jié)點a i1i4i5 = 0 節(jié)點b i2+ i4i6 = 0 節(jié)點c i3+ i5 + i6 = 0,2KCL的推廣應用,即可直接對廣義節(jié)點列出 i1 + i2 + i3 = 0,1-3 基爾霍夫定律.,* 設已知 i5 = 2A， 求i6 =？ i6 = i4 + i5 =6 +2 =4A 或?qū)V義節(jié)點得 （可不必求i4） i6 =i1+i2+i3+i5 =5 +2 +(3) +2 =4 A 應用KCL時涉及兩套正負號： (1) ik前的正負號，建立KCL方程時必須正確書寫； (2) ik值的正負號，解方程時必須正確代入。,例1-3,i6,i5,解：i4 =i1+ i

8、2+ i3 =5 +2 +(3) = 6A,1-3 基爾霍夫定律.,P14,u1+ u2 = u3 + u4 （電壓降=電壓升） 或 u1+ u2u3u4= 0,任一時刻任一回路的電壓降之代數(shù)和為零。,1KVL的一般表達式,規(guī)定: uk方向(+)順回路繞行方向取正號,反之取負號。 .,1-3 基爾霍夫定律.,假想回路,2. KVL的推廣應用,電路中任意兩點間的電壓，等于由該兩點的參考“+”往“”經(jīng)任一路徑上的電壓降之代數(shù)和。,1-3 基爾霍夫定律.,例 求u1、u2、u3 .,1-3 基爾霍夫定律 .,解：u1= 512 + 5 =2V,解：u1= 512 + 5 =2V u2 =5 +12

9、= 7V 或 u2 =u1+5 = 7V,例 求u1、u2、u3 .,1-3 基爾霍夫定律 .,或 u3 = 5u1 = 7V u3 = 5 + u25 = 7V,電路中任意兩點間的電壓，等于由該兩點的參考“+”往 “”經(jīng)任一路徑上的電壓降之代數(shù)和。,解：u1= 512 + 5 =2V u2 =5 +12 = 7V 或 u2 =u1+5 = 7V,例 求u1、u2、u3 .,u3 =125 = 7V,1-3 基爾霍夫定律 .,例1-4 求u5 .,解：u5 =u6u1+u2+u3+u4 =22+3 +3+(7) = 5V,1-3 基爾霍夫定律 .,P17,例 1-5 求uab . 解：uab=

10、u1+u2=2+3 = 1V 或 uab = u6+u5 u4 u3 =2+(5)(7)3 =1V,例1-4 求u5 .,解：u5 =u6u1+u2+u3+u4 =22+3 +3+(7) = 5V,1-3 基爾霍夫定律 .,P17,1-4 電阻元件,u=Ri i = u/R = Gu G = 1/R （電導） 單位：西門子（S）,u=Ri i = u/R = Gu,p =ui =Ri2 = u2/R （關聯(lián)方向） p =ui=(Ri)i = Ri2 （非關聯(lián)方向） . =u(u/R)= u2/R 均為 p0 （消耗功率） （自習P24例1-6）,1-4 電阻元件,1-5 電壓源 .,電壓源輸出

11、端口的電壓為定值(直流)或僅為時間 的函數(shù)(交流)，與輸出電流無關。,電壓源輸出端口的電壓與輸出電流有關。,u=USRSi iu 若 RSR 則uUS,1-5 電壓源 .,例1-7 求i及uab,1-5 電壓源 .,P27,例 1-8 求 i,（自習P29例1-9）,1-5 電壓源 .,練習題1-10,1-5 電壓源 .,P30,作業(yè)題： P54. 1-10、1-14,電流源的輸出電流為定值或僅為時間的函數(shù)，與 端口電壓無關。,1-6 電流源 .,電流源的輸出電流與端口電壓有關。,u i 若 RSR 則 iIS,P32例1-10、例1-11 （自習例1-12）,1-6 電流源 .,* 實際電壓

12、源和電流源模型的等效互換 .,等效變換：對RL而言,比較、兩式可得,即等效互換條件為：,電源內(nèi)阻值不變,電壓源電流源,電流源電壓源,注意：對內(nèi)阻不等效； 理想電壓源與理想電流源不能等效互換。,* 實際電壓源和電流源模型的等效互換 ., 理想電壓源與理想電流源不能等效互換！ .,（無此模型） .,（無此模型） .,* 實際電壓源和電流源模型的等效互換 .,1-7 受控源,（a）VCVS,轉移電壓比,1-7 受控源,（b）CCVS,u1= 0 u2=ri1,轉移電導,（c）VCCS,i1= 0 i2=gu1,轉移電阻,（d）CCCS,u1= 0,轉移電流比,u1、i1 控制量， 、r、g、 控制系

13、數(shù) .,1-7 受控源,例1-13,解：u1= us,p0 ,（i = 0）,1-7 受控源,P37,表明產(chǎn)生功率,i1= 0,解： (3+5+2)i + 4u = 9 u = 2i 18i = 9 i = 0.5 A,例 求電流 i,對于含有受控源的電路，列寫方程時的一般特點： 視受控源為獨立源，根據(jù)KVL、KCL及元件的電 壓電流關系（VCR）建立方程。 2. 列出控制量與被求變量（或已知量）的關系式。,1-7 受控源,例1-14,解：,P39 練習題 1-15、1-16 .,1-7 受控源,P37,作業(yè)題： P56. 1-20、1-22,1-8 分壓公式和分流公式 .,. . . . .

14、 .,1-8 分壓公式和分流公式 .,參考節(jié)點,某節(jié)點至參考節(jié)點間的電壓降稱為該節(jié)點的節(jié)點電壓。,1-8 分壓公式和分流公式 .,1-8 分壓公式和分流公式 .,P41,P42,例 1-15,例 1-16,. . . . . .,1-8 分壓公式和分流公式 .,1-8 分壓公式和分流公式 .,1-9 兩類約束 KVL、KCL方程的獨立性 （1） KCL、KVL （2） VCR （或稱伏安關系VAR）,直接求解的電路變量：各支路電流,（非獨立方程，可略）,（非獨立方程，可略）,解方程組可求出i1、i2和i3，進一步可求出u1、u2和u3以及 各元件的功率。,1-10 支路分析.,支路電流法的基本解題步驟： （設電路的支路數(shù)為b，節(jié)點數(shù)為n） 1. 標出各支路電流的參考