電路第四版邱關(guān)源電路第四版邱關(guān)源1系統(tǒng)學習電路分析的基本理論電路問題可以分為兩類：網(wǎng)絡(luò)（電路）綜合網(wǎng)絡(luò)（電路）分析系統(tǒng)學習電路分析的基本理論電路問題可以分為兩類：網(wǎng)絡(luò)（電路）21、電路理論是電類專業(yè)的理論基礎(chǔ)課重要的專業(yè)基礎(chǔ)課2、本課程的結(jié)構(gòu)通過電網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)代部分新成果經(jīng)典部分交流電路直流電路控制信號分析信號處理信號產(chǎn)生信號1、電路理論是電類專業(yè)的理論基礎(chǔ)課重要的專業(yè)基礎(chǔ)課2、本課程3《電路分析基礎(chǔ)》李翰蓀《電路基本理論》美.狄蘇爾、葛守仁《電路原理》江澤佳主要參考書《電路分析基礎(chǔ)》李翰蓀《電路基本理論》美4第一章電路模型與電路定理第一章電路模型與電路定理51-1電路和電路模型1-4電路元件1-2電流和電壓的參考方向1-5電阻元件1-3電功率和能量1-10基爾霍夫定律1-6電容元件1-7電感元件1-9受控電源1-8電壓源和電流源1-1電路和電路模型1-4電路元件1-2電流和電壓的參考61、參考方向2、幾種元件的基本概念3、基爾霍夫定律1、參考方向2、電流源、電壓源、受控源的特性重點難點1、參考方向1、參考方向重點難點71-1電路和電路模型1-1電路和電路模型8一、電路1定義：電流的通路2電路的作用：1．提供能量2．傳送及處理信號3．測量4．存儲信息供電電路電話電路音響放大電路萬用表電路存儲器電路一、電路1定義：電流的通路2電路的作用：供電電路電9二、電路分析的描述量電流電量電壓磁通功率能量二、電路分析的描述量電流電量電壓磁通功率能量10三、電路模型耗能元件貯能元件供能元件近似模型描述1理想電路元件：定義：分類：具有某種確定的電或磁性質(zhì)的假想元件，它們及其組合，可以反映出實際電路元件的電磁性質(zhì)和電路的電磁現(xiàn)象。數(shù)學模型、集總元件三、電路模型耗能元件貯能元件供能元件近似模型描述1理11綜述：電路模型是實際電路的抽象、近似、精確。2電路模型：定義：模型實例：建模因素:電路模型

實際電路

理想電路元件構(gòu)成的抽象電路工作范圍溫度效應(yīng)寄生效應(yīng)綜述：電路模型是實際電路的抽象、近似、精確。2電路模型：12四、集總電路(集總參數(shù)電路)1、集總元件電磁效應(yīng)局限內(nèi)部2、集總電路由集總元件構(gòu)成的電路3、集總電路的特點和條件：電路的尺寸>>波長；反之,為分布參數(shù)電路集膚效應(yīng)延時效應(yīng)輻射效應(yīng)i入=i出u確定理想電路元件i入=i出u確定在高頻、超高頻電子線路及電力傳輸線的分析中就不能采用集總模型如電阻元件為只消耗電能的元件，電容為只存儲電場能量的元件，電感為只存儲磁場能量的元件等。四、集總電路(集總參數(shù)電路)1、集總元件電磁效應(yīng)局限內(nèi)部2、13主要研究線性定常電路。4、分類：集總電路非線性線性時變定常(時不變)方法是：抽象化理想化模型化主要研究線性定常電路。4、分類：集總電路非線性線性時變定常(141-2電流和電壓的參考方向1-2電流和電壓的參考方向15一、引入?yún)⒖挤较虻脑颍憾?、電流的參考方向：具體難定有方向?qū)嵪螂y判斷!問題？時變us=u(t)2、實際方向的確定：1、定義：任選參考方向標注：箭頭；雙下標iab習慣上將正電荷運動方向規(guī)定為電流方向一、引入?yún)⒖挤较虻脑颍憾?、電流的參考方向：具體難定有方16三、電壓的參考方向：2、實際方向的確定：1、定義：3、電動勢問題：任選參考方向標注：極性；箭頭；雙下標uab三、電壓的參考方向：2、實際方向的確定：1、定義：3、173、計算值的正負與參向結(jié)合起來考察才有意義四、關(guān)聯(lián)參考方向五、說明1、參考方向是電路理論學習的難點2、參考方向一旦選定不可隨意變更3、計算值的正負與參向結(jié)合起來考察才有意義四、關(guān)聯(lián)參考方向181-3電功率和能量1-3電功率和能量19一、電流定義:為單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電量其定義式為：符號:i(或I)單位:安培A分類:交流電流與直流電流一、電流定義:為單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電量其定義式為：符20二、電壓定義:符號:u(或U)單位:伏特V分類:交流電壓與直流電壓a、b兩點間電壓表征單位正電荷由a點轉(zhuǎn)移到b點時所獲得或失去的能量。其定義式為：二、電壓定義:符號:u(或U)單位:伏特V212．說明:當選取電壓電流關(guān)聯(lián)參向時三、功率1．定義單位時間內(nèi)能量的變化率。單位:W(瓦)功率p(t)>0，為吸收功率(吸收能量)功率p(t)<0，為發(fā)出功率(發(fā)出能量)2．說明:當選取電壓電流關(guān)聯(lián)參向時三、功率1．定義單位時間22當選取電壓電流為非關(guān)聯(lián)參向時:功率p(t)>0，為吸收功率(吸收能量)功率p(t)<0，為發(fā)出功率(發(fā)出能量)定義:當選取電壓電流為非關(guān)聯(lián)參向時:功率p(t)>0，為23

電壓、電流取定關(guān)聯(lián)參考方向，在任意時刻電路部分所吸收的能量為:四、電能符號——w（W）單位——焦(J)電壓、電流取定關(guān)聯(lián)參考方向，在任意時刻電路部分所吸收241-4電路元件1-4電路元件25電路元件是電路最基本的組成單元。電路元件按與外部連接的端子數(shù)目可分為二端、三端、四端元件等。電路元件還可分為無源元件和有源元件，線性元件和非線性元件，時不變元件和時變元件電路元件是電路最基本的組成單元。電261-5電阻元件1-5電阻元件27

一個二端元件，如果在任意時刻的電壓和電流之間的關(guān)系總可以由u-i平面上的一條過原點的曲線所決定，則此二端元件稱為電阻元件。一、線性電阻元件1、定義:單位：R歐姆Ω;G西門子S電阻R(或電導G)元件符號：伏安特性(VAR)：(關(guān)聯(lián)參向)一個二端元件，如果在任意時刻的電壓和電流之間的關(guān)系總可以28非關(guān)聯(lián)參向時：2．伏安特性線性非時變電阻(3)雙向元件說明：(1)精確的數(shù)學定義，u與I成正比為一常數(shù)，并有R恒>0(2)非關(guān)聯(lián)參向時：2．伏安特性線性非時變電阻(3)雙向元件說明：29線性時變電阻顯然:(1)過原點的直線(2)隨時間改變3．功率功率關(guān)系能量關(guān)系線性時變電阻顯然:(1)過原點的直線3．功率功率關(guān)系能量30非線性非時變電阻非線性時變電阻二、非線性電阻非線性非時變電阻非線性時變電阻二、非線性電阻311-6電容元件1-6電容元件32

一個二端元件，如果在任意時刻的電量和電壓之間的關(guān)系總可以由q-u平面上的一條過原點的直線所決定，則此二端元件稱為線性電容元件。1、定義:其中：C為電容，常數(shù)，單位為法拉F元件符號：定義式：(關(guān)聯(lián)參向)一、線性非時變電容元件一個二端元件，如果在任意時刻的電量和電壓之間的關(guān)系總可以332．庫伏特性曲線電容C——表征元件儲存電荷的能力的參數(shù)，不隨電路情況變化。極板電容的大小取決于介電常數(shù)、極板相對的面積及極板間距。(3)雙向元件說明：(1)精確的數(shù)學定義，成正比為一常數(shù)，并有C恒>0(2)2．庫伏特性曲線電容C——表征元件儲存電荷的能力的參數(shù)34二．線性非時變電容元件的基本關(guān)系注意：非關(guān)聯(lián)參向1、電流電壓關(guān)系：(關(guān)聯(lián)參向)所以電容元件的伏安關(guān)系為因為，而，同時：二．線性非時變電容元件的基本關(guān)系注意：非關(guān)聯(lián)參向1、電流電壓352、功率能量關(guān)系：功率：當時，，電容放出能量，放電當時，，電容吸收能量，充電電容元件吸收的電能為當時，2、功率能量關(guān)系：功率：當363．特性分析：(1)動態(tài)特性:(2)記憶特性:電容元件隔直通交，通高阻低其電壓與初值有關(guān)3．特性分析：(1)動態(tài)特性:(2)記憶特性:電容元件隔37(3)無源、無耗、儲能特性：當t=t0：當t=t1：當t=t2：(3)無源、無耗、儲能特性：當t=t0：當t=t1：當t38小結(jié)：電容元件儲能元件記憶元件動態(tài)元件慣性元件隔直通交，通高阻低無耗元件無源元件小結(jié)：電容元件儲能元件記憶元件動態(tài)元件慣性元件隔直通交391-7電感元件1-7電感元件40i、u、e選為關(guān)聯(lián)參向，稱之為全關(guān)聯(lián)參向為線圈自身的電流產(chǎn)生，稱為自感磁通為自感磁通鏈i為電感電流u為電感電壓,也叫自感電壓使i與滿足右螺旋關(guān)系,稱之為基礎(chǔ)關(guān)聯(lián)參向參考方向規(guī)定：e為自感電動勢序：i、u、e選為關(guān)聯(lián)參向，稱之為全關(guān)聯(lián)參向為線圈自身的電流產(chǎn)生41

一個二端元件，如果在任意時刻的磁通和電流之間的關(guān)系總可以由-i平面上的一條過原點的直線所決定，則此二端元件稱為線性電感元件。1、定義:其中：L為電感，常數(shù)，單位為亨利H。元件符號：定義式：一、線性非時變電感元件(關(guān)聯(lián)參向)一個二端元件，如果在任意時刻的磁通和電流之間的關(guān)系總可以422．韋安特性曲線(3)雙向元件說明：(1)精確的數(shù)學定義，成正比為一常數(shù)，并有L恒>0(2)電感L——表征元件線圈儲存電磁能能力的參數(shù)，是不隨電路情況變化的量。密繞長線圈L的大小取決于磁導率、線圈匝數(shù)、線圈截面積及長度。2．韋安特性曲線(3)雙向元件說明：(1)精確的數(shù)學定義，成43楞次定律(1833)：

閉合回路中的感應(yīng)電流具有確定的方向，總是企圖使感應(yīng)電流本身所產(chǎn)生的通過閉合回路面積的磁通量，去補償或者說反抗引起感應(yīng)電流的磁通量的改變。法拉弟電磁感應(yīng)定律(1831)：不論什么原因使通過閉合回路面積的磁通量發(fā)生變化時，回路中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其與磁通量對時間的變化率的負值成正比。二．線性非時變電感元件的基本關(guān)系楞次定律(1833)：法拉弟電磁感應(yīng)定律(1831)：二．線44二．線性非時變電感元件的基本關(guān)系1、電流電壓關(guān)系：注意：非關(guān)聯(lián)參向(關(guān)聯(lián)參向)所以電感元件的伏安關(guān)系為同時：因為，而，二．線性非時變電感元件的基本關(guān)系1、電流電壓關(guān)系：注意：非關(guān)452、功率能量關(guān)系：功率：當時，，電感放出能量當時，，電感吸收能量電感元件吸收的電能為：2、功率能量關(guān)系：功率：當時，463．特性分析：(1)動態(tài)特性:(2)記憶特性:電感元件隔交通直，通低阻高其電流與初值有關(guān)3．特性分析：(1)動態(tài)特性:(2)記憶特性:電感元件隔47(3)無源、無耗、儲能特性：當t=t0：當t=t1：當t=t2：(3)無源、無耗、儲能特性：當t=t0：當t=t1：當t48小結(jié)：電感元件儲能元件記憶元件動態(tài)元件慣性元件無耗元件無源元件隔交通直，通低阻高小結(jié)：電感元件儲能元件記憶元件動態(tài)元件慣性元件無耗元491-8電壓源和電流源1-8電壓源和電流源50一、電壓源2．定義:端電壓為定值或為一定的時間函數(shù)，與流過的電流無關(guān)。1．電路符號:電壓源(一般)直流電壓源一、電壓源2．定義:1．電路符號:電壓源直流51直流伏安特性曲線3．特性(3)是內(nèi)阻等于0的理想情況不管i、R變化，u=us

給定(2)i=us/R，隨R變化、,為無窮功率源4．實際電壓源如圖、有內(nèi)阻，u將隨i變化直流伏安特性曲線3．特性(3)是內(nèi)阻等于0的理想情況不管525．直流情況理想實際5．直流情況理想實際535、注意：(1)電壓源本身不再計及內(nèi)阻(2)us=0，用短路代替5、注意：(1)電壓源本身不再計及內(nèi)阻(2)us=0，54二、電流源2．定義:端電流為定值或為一定的時間函數(shù)，與流過的電壓無關(guān)。1．電路符號:電流源二、電流源2．定義:1．電路符號:電流源55直流伏安特性曲線3．特性(3)是內(nèi)阻等于無窮大的理想情況不管u、R變化，

i=is

給定(2)

u=Ris

，隨R變化、,為無窮功率源4．實際電流源如圖、有內(nèi)阻，i將隨u變化Rbai+－uis

直流伏安特性曲線3．特性(3)是內(nèi)阻等于無窮大的理想情況不565．直流情況i=Is-u/R

u

i

0

Is

u

i

0

Is理想Rbai+－uIs

實際5．直流情況i=Is-u/Ru575、注意：

Is=0，用開路代替Rbai+－uIs

三、說明：3、是非線性通常時變元件2、為獨立源1、理想情況的理想元件5、注意：Is=0，用開路代替Rbai+581-9受控電源1-9受控電源59受控源為非獨立源。它的電壓(電流)受同一電路的其他支路的電壓或電流控制，為它是一個四端元件。當控制關(guān)系成正比時，為線性受控源。其源端符號為：1．定義i1i2u1u2bce++__u2i1u1=0i1i2bcee三極管簡化模型受控電流源受控電壓源受控源為非獨立源。它的電壓(電流)受同一電路的60根據(jù)受控源是電壓源還是電流源，以及電源是受電壓控制還是受電流控制,可以分為四種類型：1)電壓控制電壓源(VCVS)：受控源為電壓源，其電壓受另一電壓控制。i1=0u1u1i2u22)電流控制電壓源(CCVS)：受控源為電流源，其電壓受另一電流控制。i1u1=0ri1i2u22．分類根據(jù)受控源是電壓源還是電流源，以及電源是受電壓控制還613)

電壓控制電流源(VCCS)：受控源為電流源，其電流受另一電壓控制。4)

電流控制電流源(CCCS)：受控源為電流源，其電流受另一電流控制。i1=0u1gu1i2u2u2i1u1=0i1i23)電壓控制電流源(VCCS)：受控源為電流源，其電流受另623．討論1、與獨立源的區(qū)別3、控制量支路要明確標出均不能隨意變移，且受控量的大小和方向均受其制約受控源能扮演獨立源的角色受控源不直接起激勵的作用2、與無源元件的區(qū)別當：I2=2A有：U2=6VU28V23416U2I1I2+_U3．討論1、與獨立源的區(qū)別3、控制量支路要明確標出均不能631-10基爾霍夫定律1-10基爾霍夫定律64這是電路分析的基石。支路約束關(guān)系我們已在前面進行過討論，如R、L，C等的伏安關(guān)系，現(xiàn)將討論電路整體的拓樸約束關(guān)系，推出電路的基本定律：引子：在集中參數(shù)電路中，電路支路的u、i要受到兩類約束：支路約束：由元件特性造成拓樸約束：由元件聯(lián)結(jié)方式造成基爾霍夫電流定律(KCL)基爾霍夫電壓定律(KVL)這是電路分析的基石。支路約束關(guān)系我們已在前面65名詞、概念1.支路：電路中的每一個分支，稱為支路。它是由若干個二端元件串聯(lián)而成。2.節(jié)點：電路中三條或三條以上的支路相聯(lián)結(jié)的點稱為節(jié)點?；鶢柣舴蚨蒩bcdI2I3一條支路中各部分都流過一個相同的電流，稱為支路電流。如圖中的ab、acb及adb共3條支路。I1如圖中的I1、I2及I3共3個電流。圖中共有a、b兩個節(jié)點。abcdI2I3I1名詞、概念1.支路：電路中的每一個分支，稱為支路。它是由若66支路：電路中的每一個二端元件，稱為一條支路。節(jié)點：支路的聯(lián)結(jié)的點稱為節(jié)點。如圖中的ac、cb

、

ab、ad、及db共5條支路。如圖中共有a、b、

c、

d四個節(jié)點。abcdI2I3I1關(guān)于支路、節(jié)點的嚴格定義：支路：電路中的每一個二端元件，稱為一條支路。節(jié)點：支路的聯(lián)結(jié)674.網(wǎng)孔：網(wǎng)孔是回路，是沒有橫跨支路的回路。如圖電路:adbca、abca和abda共三個回路。如圖電路:

abda和abca是網(wǎng)孔。adbca就不能認為是網(wǎng)孔。abcdI2I3I13.回路：是由一條或多條支路所組成的閉合電路。4.網(wǎng)孔：網(wǎng)孔是回路，是沒有橫跨支路的回路。如圖電路:a68基爾霍夫電流定律：在集總參數(shù)電路中，任何時刻，對任一節(jié)點，所有支路的電流代數(shù)和恒為零。acdI2I1I3bc定律(1)——KCL出正入負如圖對于節(jié)點a：-I1-I2+I3=0電量守恒關(guān)系基爾霍夫電流定律：在集總參數(shù)電路中，任何時刻，對任69acdI2I1I3bc代數(shù)和的規(guī)定：1、各支路電流參向任意標定；3、電流本身的正負是規(guī)定參向后運算的結(jié)果千記：不能把電流本身的正負號與式中因參向確定的正負號相混淆。2、據(jù)參向定代數(shù)和，流出為正、流入為負-I1-I2+I3=0節(jié)點a：如I1=1A,I3=5A有I2=+4A如I1=1A,I3=-5A有I2=-6A-1-I2+(-5)=0acdI2I1I3bc代數(shù)和的規(guī)定：1、各支路電流參向任意標70KCL也可表述為，在任一瞬時，流向某一節(jié)點的電流之和等于由該節(jié)點流出的電流之和。即對節(jié)點a:

I1+I2=I3acdI2I1I3bcKCL也可表述為，在任一瞬時，流向某一節(jié)點的電流之和等于由71廣義節(jié)點的KCL：如圖：3個電阻的節(jié)點A、B和C可看成為廣義節(jié)點。對于節(jié)點A、B及C，可分別列出KCL方程：IA＝IAB－ICAIB＝IBC－IABIC＝ICA－IBCIA+IB+IC=0即I=0ABCIABICAIBCIAIBIC有：IA+IB+IC=0說明：KCL適用于包圍幾個節(jié)點的封閉面-----廣義節(jié)點。廣義節(jié)點的KCL：如圖：3個電阻的節(jié)點A、B和C可看72定律(2)——KVL基基爾霍夫電壓定律：在集總參數(shù)電路中，任何時刻，對任一回路，所有支路的電壓代數(shù)和恒為零。如電路中dabd回路，沿逆時針繞行方向cadbc回路順時針繞行方向順正逆負電場為保守力場acdU2U1U3bcR1R2R3Us1Us2基爾霍夫電壓定律(KVL)是用來確定回路中各段電壓間關(guān)系的。它應(yīng)用于回路。定律(2)——KVL基基爾霍夫電壓定律：在集總參數(shù)電路中，任73代數(shù)和的規(guī)定：1、各支路電壓參向任意標定；3、電壓本身的正負是規(guī)定參向后運算的結(jié)果千記：不能把電壓本身的正負號與式中因參向確定的正負號相混淆。2、據(jù)參向定代數(shù)和，如U2=1V,US2=-3V有U3=-4V1+U3-(-3)=0acdU2U1U3bcR1R2R3Us1Us2如電路中abda回路，沿逆時針繞行方向先任定一個回路繞向，凡電壓與之一致者為正、反之為負代數(shù)和的規(guī)定：1、各支路電壓參向任意標定；3、電壓本身的正負74基爾霍夫電壓定律還可以敘述為：沿任一回路繞行一周，回路各段的電阻的電壓降代數(shù)和等于電壓源電位升的代數(shù)和。adI2I1I3bcR1R2R3US2USIac段(-I1R1),

cb段(-US1),

bd段(+

US2),

da段(I2R2)表達式為:即-I1R1+I2R2=-US1+US2直流：下降+,上升-上升+,下降-基爾霍夫電壓定律還可以敘述為：沿任一回路繞行一周，回路各段的75注意：普通物理用的是電位升KVL適用于任何一個假想回路：如圖這正是一段含源支路歐姆定律，即支路的電壓等于支路上所有電壓降的代數(shù)和aU1UbR1Us1注意：普通物理用的是電位升KVL適用于任何一個假想回路：如圖763、說明：(3)從理論上講，(KCL、KVL)+VAR

完全可解電路。

(2)適用于線性-非線性、時變-非時變電路。(1)是“定律”，但限于集總參數(shù)電路。3、說明：(3)從理論上講，(KCL、KVL)+VA77電路第四版邱關(guān)源電路第四版邱關(guān)源78系統(tǒng)學習電路分析的基本理論電路問題可以分為兩類：網(wǎng)絡(luò)（電路）綜合網(wǎng)絡(luò)（電路）分析系統(tǒng)學習電路分析的基本理論電路問題可以分為兩類：網(wǎng)絡(luò)（電路）791、電路理論是電類專業(yè)的理論基礎(chǔ)課重要的專業(yè)基礎(chǔ)課2、本課程的結(jié)構(gòu)通過電網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)代部分新成果經(jīng)典部分交流電路直流電路控制信號分析信號處理信號產(chǎn)生信號1、電路理論是電類專業(yè)的理論基礎(chǔ)課重要的專業(yè)基礎(chǔ)課2、本課程80《電路分析基礎(chǔ)》李翰蓀《電路基本理論》美.狄蘇爾、葛守仁《電路原理》江澤佳主要參考書《電路分析基礎(chǔ)》李翰蓀《電路基本理論》美81第一章電路模型與電路定理第一章電路模型與電路定理821-1電路和電路模型1-4電路元件1-2電流和電壓的參考方向1-5電阻元件1-3電功率和能量1-10基爾霍夫定律1-6電容元件1-7電感元件1-9受控電源1-8電壓源和電流源1-1電路和電路模型1-4電路元件1-2電流和電壓的參考831、參考方向2、幾種元件的基本概念3、基爾霍夫定律1、參考方向2、電流源、電壓源、受控源的特性重點難點1、參考方向1、參考方向重點難點841-1電路和電路模型1-1電路和電路模型85一、電路1定義：電流的通路2電路的作用：1．提供能量2．傳送及處理信號3．測量4．存儲信息供電電路電話電路音響放大電路萬用表電路存儲器電路一、電路1定義：電流的通路2電路的作用：供電電路電86二、電路分析的描述量電流電量電壓磁通功率能量二、電路分析的描述量電流電量電壓磁通功率能量87三、電路模型耗能元件貯能元件供能元件近似模型描述1理想電路元件：定義：分類：具有某種確定的電或磁性質(zhì)的假想元件，它們及其組合，可以反映出實際電路元件的電磁性質(zhì)和電路的電磁現(xiàn)象。數(shù)學模型、集總元件三、電路模型耗能元件貯能元件供能元件近似模型描述1理88綜述：電路模型是實際電路的抽象、近似、精確。2電路模型：定義：模型實例：建模因素:電路模型

實際電路

理想電路元件構(gòu)成的抽象電路工作范圍溫度效應(yīng)寄生效應(yīng)綜述：電路模型是實際電路的抽象、近似、精確。2電路模型：89四、集總電路(集總參數(shù)電路)1、集總元件電磁效應(yīng)局限內(nèi)部2、集總電路由集總元件構(gòu)成的電路3、集總電路的特點和條件：電路的尺寸>>波長；反之,為分布參數(shù)電路集膚效應(yīng)延時效應(yīng)輻射效應(yīng)i入=i出u確定理想電路元件i入=i出u確定在高頻、超高頻電子線路及電力傳輸線的分析中就不能采用集總模型如電阻元件為只消耗電能的元件，電容為只存儲電場能量的元件，電感為只存儲磁場能量的元件等。四、集總電路(集總參數(shù)電路)1、集總元件電磁效應(yīng)局限內(nèi)部2、90主要研究線性定常電路。4、分類：集總電路非線性線性時變定常(時不變)方法是：抽象化理想化模型化主要研究線性定常電路。4、分類：集總電路非線性線性時變定常(911-2電流和電壓的參考方向1-2電流和電壓的參考方向92一、引入?yún)⒖挤较虻脑颍憾?、電流的參考方向：具體難定有方向?qū)嵪螂y判斷!問題？時變us=u(t)2、實際方向的確定：1、定義：任選參考方向標注：箭頭；雙下標iab習慣上將正電荷運動方向規(guī)定為電流方向一、引入?yún)⒖挤较虻脑颍憾㈦娏鞯膮⒖挤较颍壕唧w難定有方93三、電壓的參考方向：2、實際方向的確定：1、定義：3、電動勢問題：任選參考方向標注：極性；箭頭；雙下標uab三、電壓的參考方向：2、實際方向的確定：1、定義：3、943、計算值的正負與參向結(jié)合起來考察才有意義四、關(guān)聯(lián)參考方向五、說明1、參考方向是電路理論學習的難點2、參考方向一旦選定不可隨意變更3、計算值的正負與參向結(jié)合起來考察才有意義四、關(guān)聯(lián)參考方向951-3電功率和能量1-3電功率和能量96一、電流定義:為單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電量其定義式為：符號:i(或I)單位:安培A分類:交流電流與直流電流一、電流定義:為單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電量其定義式為：符97二、電壓定義:符號:u(或U)單位:伏特V分類:交流電壓與直流電壓a、b兩點間電壓表征單位正電荷由a點轉(zhuǎn)移到b點時所獲得或失去的能量。其定義式為：二、電壓定義:符號:u(或U)單位:伏特V982．說明:當選取電壓電流關(guān)聯(lián)參向時三、功率1．定義單位時間內(nèi)能量的變化率。單位:W(瓦)功率p(t)>0，為吸收功率(吸收能量)功率p(t)<0，為發(fā)出功率(發(fā)出能量)2．說明:當選取電壓電流關(guān)聯(lián)參向時三、功率1．定義單位時間99當選取電壓電流為非關(guān)聯(lián)參向時:功率p(t)>0，為吸收功率(吸收能量)功率p(t)<0，為發(fā)出功率(發(fā)出能量)定義:當選取電壓電流為非關(guān)聯(lián)參向時:功率p(t)>0，為100

電壓、電流取定關(guān)聯(lián)參考方向，在任意時刻電路部分所吸收的能量為:四、電能符號——w（W）單位——焦(J)電壓、電流取定關(guān)聯(lián)參考方向，在任意時刻電路部分所吸收1011-4電路元件1-4電路元件102電路元件是電路最基本的組成單元。電路元件按與外部連接的端子數(shù)目可分為二端、三端、四端元件等。電路元件還可分為無源元件和有源元件，線性元件和非線性元件，時不變元件和時變元件電路元件是電路最基本的組成單元。電1031-5電阻元件1-5電阻元件104

一個二端元件，如果在任意時刻的電壓和電流之間的關(guān)系總可以由u-i平面上的一條過原點的曲線所決定，則此二端元件稱為電阻元件。一、線性電阻元件1、定義:單位：R歐姆Ω;G西門子S電阻R(或電導G)元件符號：伏安特性(VAR)：(關(guān)聯(lián)參向)一個二端元件，如果在任意時刻的電壓和電流之間的關(guān)系總可以105非關(guān)聯(lián)參向時：2．伏安特性線性非時變電阻(3)雙向元件說明：(1)精確的數(shù)學定義，u與I成正比為一常數(shù)，并有R恒>0(2)非關(guān)聯(lián)參向時：2．伏安特性線性非時變電阻(3)雙向元件說明：106線性時變電阻顯然:(1)過原點的直線(2)隨時間改變3．功率功率關(guān)系能量關(guān)系線性時變電阻顯然:(1)過原點的直線3．功率功率關(guān)系能量107非線性非時變電阻非線性時變電阻二、非線性電阻非線性非時變電阻非線性時變電阻二、非線性電阻1081-6電容元件1-6電容元件109

一個二端元件，如果在任意時刻的電量和電壓之間的關(guān)系總可以由q-u平面上的一條過原點的直線所決定，則此二端元件稱為線性電容元件。1、定義:其中：C為電容，常數(shù)，單位為法拉F元件符號：定義式：(關(guān)聯(lián)參向)一、線性非時變電容元件一個二端元件，如果在任意時刻的電量和電壓之間的關(guān)系總可以1102．庫伏特性曲線電容C——表征元件儲存電荷的能力的參數(shù)，不隨電路情況變化。極板電容的大小取決于介電常數(shù)、極板相對的面積及極板間距。(3)雙向元件說明：(1)精確的數(shù)學定義，成正比為一常數(shù)，并有C恒>0(2)2．庫伏特性曲線電容C——表征元件儲存電荷的能力的參數(shù)111二．線性非時變電容元件的基本關(guān)系注意：非關(guān)聯(lián)參向1、電流電壓關(guān)系：(關(guān)聯(lián)參向)所以電容元件的伏安關(guān)系為因為，而，同時：二．線性非時變電容元件的基本關(guān)系注意：非關(guān)聯(lián)參向1、電流電壓1122、功率能量關(guān)系：功率：當時，，電容放出能量，放電當時，，電容吸收能量，充電電容元件吸收的電能為當時，2、功率能量關(guān)系：功率：當1133．特性分析：(1)動態(tài)特性:(2)記憶特性:電容元件隔直通交，通高阻低其電壓與初值有關(guān)3．特性分析：(1)動態(tài)特性:(2)記憶特性:電容元件隔114(3)無源、無耗、儲能特性：當t=t0：當t=t1：當t=t2：(3)無源、無耗、儲能特性：當t=t0：當t=t1：當t115小結(jié)：電容元件儲能元件記憶元件動態(tài)元件慣性元件隔直通交，通高阻低無耗元件無源元件小結(jié)：電容元件儲能元件記憶元件動態(tài)元件慣性元件隔直通交1161-7電感元件1-7電感元件117i、u、e選為關(guān)聯(lián)參向，稱之為全關(guān)聯(lián)參向為線圈自身的電流產(chǎn)生，稱為自感磁通為自感磁通鏈i為電感電流u為電感電壓,也叫自感電壓使i與滿足右螺旋關(guān)系,稱之為基礎(chǔ)關(guān)聯(lián)參向參考方向規(guī)定：e為自感電動勢序：i、u、e選為關(guān)聯(lián)參向，稱之為全關(guān)聯(lián)參向為線圈自身的電流產(chǎn)生118

一個二端元件，如果在任意時刻的磁通和電流之間的關(guān)系總可以由-i平面上的一條過原點的直線所決定，則此二端元件稱為線性電感元件。1、定義:其中：L為電感，常數(shù)，單位為亨利H。元件符號：定義式：一、線性非時變電感元件(關(guān)聯(lián)參向)一個二端元件，如果在任意時刻的磁通和電流之間的關(guān)系總可以1192．韋安特性曲線(3)雙向元件說明：(1)精確的數(shù)學定義，成正比為一常數(shù)，并有L恒>0(2)電感L——表征元件線圈儲存電磁能能力的參數(shù)，是不隨電路情況變化的量。密繞長線圈L的大小取決于磁導率、線圈匝數(shù)、線圈截面積及長度。2．韋安特性曲線(3)雙向元件說明：(1)精確的數(shù)學定義，成120楞次定律(1833)：

閉合回路中的感應(yīng)電流具有確定的方向，總是企圖使感應(yīng)電流本身所產(chǎn)生的通過閉合回路面積的磁通量，去補償或者說反抗引起感應(yīng)電流的磁通量的改變。法拉弟電磁感應(yīng)定律(1831)：不論什么原因使通過閉合回路面積的磁通量發(fā)生變化時，回路中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其與磁通量對時間的變化率的負值成正比。二．線性非時變電感元件的基本關(guān)系楞次定律(1833)：法拉弟電磁感應(yīng)定律(1831)：二．線121二．線性非時變電感元件的基本關(guān)系1、電流電壓關(guān)系：注意：非關(guān)聯(lián)參向(關(guān)聯(lián)參向)所以電感元件的伏安關(guān)系為同時：因為，而，二．線性非時變電感元件的基本關(guān)系1、電流電壓關(guān)系：注意：非關(guān)1222、功率能量關(guān)系：功率：當時，，電感放出能量當時，，電感吸收能量電感元件吸收的電能為：2、功率能量關(guān)系：功率：當時，1233．特性分析：(1)動態(tài)特性:(2)記憶特性:電感元件隔交通直，通低阻高其電流與初值有關(guān)3．特性分析：(1)動態(tài)特性:(2)記憶特性:電感元件隔124(3)無源、無耗、儲能特性：當t=t0：當t=t1：當t=t2：(3)無源、無耗、儲能特性：當t=t0：當t=t1：當t125小結(jié)：電感元件儲能元件記憶元件動態(tài)元件慣性元件無耗元件無源元件隔交通直，通低阻高小結(jié)：電感元件儲能元件記憶元件動態(tài)元件慣性元件無耗元1261-8電壓源和電流源1-8電壓源和電流源127一、電壓源2．定義:端電壓為定值或為一定的時間函數(shù)，與流過的電流無關(guān)。1．電路符號:電壓源(一般)直流電壓源一、電壓源2．定義:1．電路符號:電壓源直流128直流伏安特性曲線3．特性(3)是內(nèi)阻等于0的理想情況不管i、R變化，u=us

給定(2)i=us/R，隨R變化、,為無窮功率源4．實際電壓源如圖、有內(nèi)阻，u將隨i變化直流伏安特性曲線3．特性(3)是內(nèi)阻等于0的理想情況不管1295．直流情況理想實際5．直流情況理想實際1305、注意：(1)電壓源本身不再計及內(nèi)阻(2)us=0，用短路代替5、注意：(1)電壓源本身不再計及內(nèi)阻(2)us=0，131二、電流源2．定義:端電流為定值或為一定的時間函數(shù)，與流過的電壓無關(guān)。1．電路符號:電流源二、電流源2．定義:1．電路符號:電流源132直流伏安特性曲線3．特性(3)是內(nèi)阻等于無窮大的理想情況不管u、R變化，

i=is

給定(2)

u=Ris

，隨R變化、,為無窮功率源4．實際電流源如圖、有內(nèi)阻，i將隨u變化Rbai+－uis

直流伏安特性曲線3．特性(3)是內(nèi)阻等于無窮大的理想情況不1335．直流情況i=Is-u/R

u

i

0

Is

u

i

0

Is理想Rbai+－uIs

實際5．直流情況i=Is-u/Ru1345、注意：

Is=0，用開路代替Rbai+－uIs

三、說明：3、是非線性通常時變元件2、為獨立源1、理想情況的理想元件5、注意：Is=0，用開路代替Rbai+1351-9受控電源1-9受控電源136受控源為非獨立源。它的電壓(電流)受同一電路的其他支路的電壓或電流控制，為它是一個四端元件。當控制關(guān)系成正比時，為線性受控源。其源端符號為：1．定義i1i2u1u2bce++__u2i1u1=0i1i2bcee三極管簡化模型受控電流源受控電壓源受控源為非獨立源。它的電壓(電流)受同一電路的137根據(jù)受控源是電壓源還是電流源，以及電源是受電壓控制還是受電流控制,可以分為四種類型：1)電壓控制電壓源(VCVS)：受控源為電壓源，其電壓受另一電壓控制。i1=0u1u1i2u22)電流控制電壓源(CCVS)：受控源為電流源，其電壓受另一電流控制。i1u1=0ri1i2u22．分類根據(jù)受控源是電壓源還是電流源，以及電源是受電壓控制還1383)

電壓控制電流源(VCCS)：受控源為電流源，其電流受另一電壓控制。4)

電流控制電流源(CCCS)：受控源為電流源，其電流受另一電流控制。i1=0u1gu1i2u2u2i1u1=0i1i23)電壓控制電流源(VCCS)：受控源為電流源，其電流受另1393．討論1、與獨立源的區(qū)別3、控制量支路要明確標出均不能隨意變移，且受控量的大小和方向均受其制約受控源能扮演獨立源的角色受控源不直接起激勵的作用2、與無源元件的區(qū)別當：I2=2A有：U2=6VU28V23416U2I1I2+_U3．討論1、與獨立源的區(qū)別3、控制量支路要明確標出均不能1401-10基爾霍夫定律1-10基爾霍夫定律141這是電路分析的基石。支路約束關(guān)系我們已在前面進行過討論，如R、L，C等的伏安關(guān)系，現(xiàn)將討論電路整體的拓樸約束關(guān)系，推出電路的基本定律：引子：在集中參數(shù)電路中，電路支路的u、i要受到兩類約束：支路約束：由元件特性造成拓樸約束：由元件聯(lián)結(jié)方式造成基爾霍夫電流定律(KCL)基爾霍夫電壓定律(KVL)這是電路分析的基石。支路約束關(guān)系我們已在前面142名詞、概念1.支路：電路中的每一個分支，稱為支路。它是由若干個二端元件串聯(lián)而成。2.節(jié)點：電路中三條或三條以上的支路相聯(lián)結(jié)的點稱為節(jié)點。基爾霍夫定律abcdI2I3一條支路中各部分都流過一個相同的電流，稱為支路電流。如圖中的ab、acb及adb共3條支路。I1如圖中的I1、I2及I3共3個電流。圖中共有a、b兩個節(jié)點。abcdI2I3I1名詞、概念1.支路：電路中的每一個分支，稱為支路。它是由若143支路：電路中的每一個二端元件，稱為一條支路。節(jié)點：支路的聯(lián)結(jié)的點稱為節(jié)點。如圖中的ac、cb

、

ab、ad、及db共5條支路。如圖中共有a、b、

c、

d四個節(jié)點。abcdI2I3I1關(guān)于支路、節(jié)點的嚴格定義：支路：電路中的每一個二端元件，稱為一條支路。節(jié)點：支路的聯(lián)結(jié)1444.網(wǎng)孔：網(wǎng)孔是回路，是沒有橫跨支路的回路。如圖電路:adbca、abca和abda共三個回路。如圖電路:

abda和abca是網(wǎng)孔。adbca就不能認為是網(wǎng)孔。abcdI2I3I13.回路：是由一條或多條支路所組成的閉合電路。4.網(wǎng)孔