課程名稱電路分析基礎學時56學分35任課教師郜志峰適用專業(yè)電子、信息、電氣類各專業(yè)課程性質電類專業(yè)必修的技術基礎課課程的地位、任務電路分析基礎是電路理論的入門課程，是電類各專業(yè)的技術基礎課。它將著重闡述線性非時變電路的基本概念、基本規(guī)律和基本分析方法，為后繼課程打下牢固的電路分析的基礎，是電類各專業(yè)本科生的核心課程之一。通過本課程的學習，學生不但能獲得電路分析的基本知識，而且可以在抽象思維能力，分析計算能力，總結歸納能力和實驗操作能力諸方面得到提高。本課程的先修課程是高等數(shù)學和大學物理。參考書1、李瀚蓀，吳錫龍，電路分析基礎第4版學習指導，高等教育出版社，2006122、周守昌主編，電路原理，高等教育出版社，199994、所用教材每章末所列參考書目。作業(yè)要求1、在認真復習的基礎上，獨立完成作業(yè)。2、作業(yè)要書寫整潔，圖要標繪清楚，答數(shù)要注明單位。3、邱關源主編,電路第4版，高等教育出版社，19996第一章集總參數(shù)電路中電壓、電流的約束關系11電路及集總電路模型12電路變量，電流，電壓及功率13基爾霍夫定律14電阻元件15電壓源16電流源18分壓公式和分流公式17受控源19兩類約束，KCL、KVL方程的獨立性110支路分析1能量的傳輸與轉換負載電源中間環(huán)節(jié)發(fā)電機發(fā)電機升壓升壓變壓器變壓器輸電線降壓降壓變壓器變壓器電燈電燈電動機電動機電路的作用可分為兩大方面2信號的傳遞與處理放放大大器器話筒揚聲器信號源負載話筒把聲音（信息）電信號揚聲器把電信號聲音（信息）11電路及集總電路模型一、電路若干個電氣設備或電子器件按照一定的方式連接起來構成電流的通路，稱為電路。二、集總假設、元件模型、集總假設在器件的尺寸遠小于正常工作頻率所對應的波長時，可將器件所反映的物理現(xiàn)象分別進行研究，即用三種基本元件表示器件的三種物理現(xiàn)象，這就是集總假設。采用集總假設的條件實際電路的尺寸遠小于電路使用時其最高工作頻率所對應的波長。例如，我國電力系統(tǒng)供電的頻率為50HZ，對應的波長為6106M6000KMCF3108M/S50HZ對于以此為工作頻率的實驗室電氣電子設備而言，其尺寸遠小于這一波長，可以按集總電路處理。但是，對于遠距離輸電線來說，就必須考慮到電場、磁場沿電路分布的現(xiàn)象，不能按集總電路來處理，而要用分布參數(shù)表征。集總參數(shù)電路為了便于分析與計算實際電路，在一定條件下，常忽略實際電氣部件的次要因素而突出其主要電磁性質，把它抽象為理想電路元件。理想電路元件是指只顯示單一電磁現(xiàn)象，并且可以用數(shù)學方法精確定義的電路元件。常見的理想電路元件是電阻、電感、電容、理想電壓源、理想電流源。理想元件（集總元件）電阻元件只表示消耗電能的元件電容元件只表示儲存電場能量的元件電感元件只表示儲存磁場能量的元件實際元件的模型一個實際元件在某種條件下都可以抽象出它的模型。有些實際元件的模型比較簡單，可以由一種理想電路元件構成，有些實際元件的模型比較復雜，要用幾種理想電路元件來構成。I例如一個白熾燈在有電流通過時RRL消耗電能（電阻性）產生磁場儲存磁場能量（電感性）忽略L三電路模型由集總（理想）元件構成的電路叫電路模型電路分析所研究的是電路模型而不是實際電路。電源負載連接導線電路實體SUS電路模型RSRL_電路分析理論所研究的對象都是由理想電路元件組成的實際電路的電路模型。電路分析給定電路結構及電路參數(shù)，求各部分的電壓、電流稱為電路分析。一、電流的參考方向電流的參考方向電流的參考方向預先假定的方向，用箭頭表示，也稱預先假定的方向，用箭頭表示，也稱正方向正方向根據(jù)所設方向進行計算，根據(jù)所設方向進行計算，如果求出如果求出I0，則則真實方向與參考方向一致真實方向與參考方向一致如果求出如果求出I在電路分析中，電路中標出的電流方向都是參在電路分析中，電路中標出的電流方向都是參考方向。如果沒有方向，自己要設一個參考方向，在考方向。如果沒有方向，自己要設一個參考方向，在圖上標出，按所標參考方向進行計算。圖上標出，按所標參考方向進行計算。不設參考方向不設參考方向，算出的結果沒有意義。，算出的結果沒有意義。算得結果的正負配合參考方向就可確定真實方算得結果的正負配合參考方向就可確定真實方向，但不要把參考方向改為真實方向。向，但不要把參考方向改為真實方向。I12電路變量，電流，電壓及功率1定義單位正電荷由A點移動到B點所獲得或失去的能量，即為A,B兩點之間的電壓。2電壓參考極性與電流一樣，電壓也需要參考極性UTDW/DQ若A點電位低，B點電位高，則正電荷獲得能量。若A點電位高，B點電位低，則正電荷失去能量。用用，號表示，號表示，“號表示高電位，號表示高電位，“表示低電位。表示低電位。UAB指指AB的電壓降的電壓降按所設參考極性進行計算如果求出UAB0，則真實極性與參考極性一致。如果求出UAB0時，時，電路元件吸收功率電路元件吸收功率PT對節(jié)點A列KCL方程設電流流出為正解I1I2I30I3I1I2213AI3的真實方向與參考方向相反I4I33A對節(jié)點C列KCL方程I2I4I5I60I5I2I4I61342A真實方向與參考方向相同。也可用節(jié)點B求I1I5I60I5I1I6242A解后總結注意兩套符號括號前的符號取決于參考方向相對于節(jié)點的關系。設流出為正，流入為負，是列方程出現(xiàn)的符號。括號里的符號是電流本身的符號，反映真實方向和參考方向的關系，正的相同，負的相反。求出的值無論正負，都不要把參考方向改成真實方向。請認真體會相關概念，解題規(guī)范。多加練習1、回路和網(wǎng)孔回路由電路元件組成的閉合路徑稱為回路。如上圖中有ADBCA、ABDA和ABCA三個回路。網(wǎng)孔未被其它支路分割的單孔回路稱為網(wǎng)孔。如上圖中有ADBCA和ABDA兩個網(wǎng)孔。ABCDI1I2I3US1US2U1U2R1R2R3132基爾霍夫電壓定律KVL可表述為可表述為在電路的任何一個回路中，沿同一方向循在電路的任何一個回路中，沿同一方向循行行,同一瞬間電壓的代數(shù)和等于零。同一瞬間電壓的代數(shù)和等于零。用公式表示,即U0在直流電路中為U02、KVL的推廣應用KVL可推廣應用于任何一個假定閉合的一段電路。例如對右圖所示電路USRIU0或UUSRIUSIURAB關于KVL的幾點說明1KVL闡明了電路中與任一回路有關的各電壓之間的關系，其反映的是電位單值性原理?；蛘哒f此定律反映了能量守恒原理，單位正電荷從A點出發(fā)繞行一周回到A點得到或失去的能量為零。2KVL具有普遍適用性。既適用于任一瞬時任何變化的電壓，也適用于由各種不同元件構成的電路。KVL與元件性質無關，是對支路電壓所加的約束。3KVL不僅適用于電路中任一閉合的回路，而且還可以推廣應用于任何一個假定閉合的一段電路。4應用KVL時應注意,首先選定回路的循行方向,規(guī)定參考方向與回路循行方向一致的電壓前面取正號,與回路循行方向相反的電壓前面取負號。例已知已知求求U2E15V，電壓的實際方向與參考方向相反E23VU38V，U12V，U2E2U3E1U10U238520KVL解應用KVLU22VE2U3E1U1U2EABDC此定律反映了能量守恒原理，單位正電荷從A點出發(fā)繞行一周回到A點得到或失去的能量為零。KVL與元件性質無關，是對支路電壓所加的約束?；芈冯妷悍匠蘊KUK10U3U5U1U4U2A從A點出發(fā)，沿順時針方向（也可相反），電壓降取正，電壓升取負。U1U2U3U4U50這五個電壓線性相關。如果只有一個未知電壓，未知電壓可求。VV例求圖示電路中的U1、U2、U3解題中需要注意的問題兩套符號一是參考極性與繞行方向的關系，遇電壓降取正，電壓升取負，即括號前的符號。二是數(shù)值本身的符號，即括號里的符號，反映電壓參考極性與真實極性關系。求出的值無論正負，都不要把電壓參考方向改成真實方向。12V6VU2U32VU1U1620U1628VU36120U361218VU2U3U10U2U3U118810V或U22V12V10V線性電阻電阻的伏安特性曲線是一條經(jīng)過坐標原點的直線。非時變電阻電阻的伏安特性曲線不隨時間變化。線性非時變電阻其伏安特性曲線是一條不隨時間變化的且經(jīng)過坐標原點的直線。歐姆定律歐姆定律URI電壓電流關系電壓電流關系VCRVOLTAGECURRENTRELATION元件約束元件約束線性電阻對原點對稱且具有雙向性線性電阻對原點對稱且具有雙向性。電導電導G1/R，單位西門子單位西門子SUI0IR開路UI00RU短路UIR對于線形非時變電阻，關聯(lián)參考方向14電阻元件若在DT時間內，由A點轉移到B點的正電荷為DQ，且由A到B為電壓降U，則正電荷失去的能量為DWUDQPT0時，時，電路元件吸收功率電路元件吸收功率PT兩套符號一是參考極性與繞行方向的關系，遇電壓降取正，電壓升取負，即括號前的符號。二是數(shù)值本身的符號，即括號里的符號，反映電壓參考極性與真實極性關系。求出的值無論正負，都不要把電壓參考方向改成真實方向。12V6VU2U32VU1U1620U1628VU36120U361218VU2U3U10U2U3U118810V或U22V12V10VU1R1R3I1BI3R4R5E2I2ACDI5I4I6支路B6,結點N4,網(wǎng)孔M3有MBN1R2KCLAI1I2I50BI2I3I40CI1I3I60KVLIR2I2R4I4R5I5U1R3I3R4I4E2R1I1R3I3R2I20求解量支路電流求解量支路電流I1I6解方程組，得I1I6支路電流法支路電流法U1R1R3I1BI3R4R5E2I2ACDI5I4I6若U115V，E210V，R11，R24，R32，R44，R51求得求得I12A，I21A，I31A，I42A，I53A，I61AR2驗證用功率平衡方程式驗證結果I2R44216935WP1U1I515345W正確正確支路電流法支路電流法問題請判斷U1和E2是產生功率還是吸收功率可由實際方向判斷U1產生功率，E2吸收功率。P2E2I610110W主要內容1基本概念集總假設、電路及電路模型、電路變量（電流、電壓、功率）、獨立電源、受控源、參考方向及關聯(lián)參考方向。第一章小結集總參數(shù)電路中電壓、電流的約束關系2基本定律基爾霍夫定律，歐姆定律。4基本方法支路電流法，支路電壓法。3基本公式串聯(lián)電阻的分壓公式，并聯(lián)電阻的分流公式。第一次作業(yè)1316110113第二次作業(yè)116121123124129第三次作業(yè)130132133136第1章作業(yè)學號在2006至2006之間的同學，請交上周的作業(yè)。學號的序列數(shù)大于2006的同學，請交上周的作業(yè)。例1求各支路電流和1A電流源的功率。請判斷電流源和電壓源是產生功率還是吸收功率。解利用支路電流法P1AUSIS919W2I12I210I1ISI2I23AI12AUS3IS2I231239V1AUS22310VI1I2ISP10VUVI110220W可判斷出電流源和電壓源均是產生功率。例2列出求各支路電流所需聯(lián)立方程組。解3個獨立的KCL方程，R1R2R3R4ISABCDEI1I2I50I1I3IS0I2I4IS02個網(wǎng)孔的KVL方程。R2I2R4I4E0R1I1R3I3E0I1I2I4I3I5I1I2I50I1I3IS0R1I1R3I3EI2I4IS0R2I2R4I4E或R1I1R2I2R4I4R3I30注意列寫回路電壓方程時，不要選擇含有電流源的回路R4I4R3I30解3個獨立的KCL方程R1R2R3R4ISABCDEI1I2I50I1I3IS0I2I4IS02個網(wǎng)孔的KVL方程USR2I2R4I4ER1I1R3I3EI1I2I4I3I54I43I3US0（去掉）例2列出求各支路電流所需聯(lián)立方程組。解UAB162014V在電路分析中，應該靈活應用各種分析方法UDBUDAUAB301416V54630VUIS20V1AIABCDI1I2則ISI1I415AI2IS1516AUUBAUACUABI2516V則PSISU51680W（產生功率）I1UDB/416/44A例3電路中若I1A，試求IS及該電流源的功率PS。1實際電壓源模型開路I0UOCUS短路U0USRSISC0UUSRSIUUSRSIUUS0I兩種實際電源模型的等效變換。（參看教材第四章第兩種實際電源模型的等效變換。（參看教材第四章第5節(jié)）節(jié)）RSUS/ISCUOC/ISC可用來求內阻US_U_IRS2實際電流源模型3兩種實際電源模型的等效變換開路ISUOC/RS0短路ISCISRSUOC/ISUOC/ISC可用來求內阻IISU/RSIISU/RSIIS0UUUSRSIUS_U_IRSUIISU/RSIS_IRSUIS_IRSR實際電壓源模型與實際電流源模型的等效變換實際電壓源模型與實際電流源模型的等效變換實際電壓源模型和實際電流源模型的外特性是相同的。因此兩種模型相互間可以等效變換。USISRS內阻改并聯(lián)ISUSRS內阻改串聯(lián)IBUSURSRL_AIURLRSISRSUABIISU/RSIIS0UUUSRSIUUS0I實際電壓源與實際電流源模型的等效變換關系僅是對外電路而言，至于電源內部則是不等效的。注意注意理想電壓源與理想電流源不能等效變換變換前后US和IS的方向方向實際電壓源模型與實際電流源模型的等效變換實際電壓源模型與實際電流源模型的等效變