电路基本概念和定律PPT讲稿.ppt

电路基本概念和定律第1页，共46页，编辑于2022年，星期日星期一星期一星期二星期二星期三星期三星期四星期四星期五星期五1，2节节 5301将军路将军路1-4,7-18周周 3，4节节 10308将军路将军路1-4,7-18周周 7，8节节10307将军路将军路2,4,7-8周周 班级：班级：0312001,0312401,0712401-402第2页，共46页，编辑于2022年，星期日电路理论基础（第二版）电路理论基础（第二版）清华大学出版社清华大学出版社参考教材：参考教材：1.1.电路（第四版），高等教育出版社，邱关源。电路（第四版），高等教育出版社，邱关源。2.2.电路分析基础（第三版），高等教育出版社，李瀚荪。电路分析基础（第三版），高等教育出版社，李瀚荪。3.3.电路原理（第二版），清华大学出版社，江缉光。电路原理（第二版），清华大学出版社，江缉光。4.4.电路学习指导与习题精解，清华大学出版社，潘双来。电路学习指导与习题精解，清华大学出版社，潘双来。5.5.电路（第四版）的习题解析。电路（第四版）的习题解析。第3页，共46页，编辑于2022年，星期日课程特点：课程特点：理论严谨、内容丰富、系统性强理论严谨、内容丰富、系统性强 内容多、概念多、习题多（方法很重要！）内容多、概念多、习题多（方法很重要！）课程地位：课程地位：基础课程、承前启后基础课程、承前启后课程重点：课程重点：基本理论（概念和定理）、分析电路的基本方法基本理论（概念和定理）、分析电路的基本方法课程安排：课程安排：7272学时学时课程难度：课程难度：10101515不通过（往年参考数据）不通过（往年参考数据）第4页，共46页，编辑于2022年，星期日要要求求作业：作业：每周交作业一次每周交作业一次成绩：成绩：8 8（2 2）或）或7 7（3 3），提问也计算在内），提问也计算在内上课要求：上课要求：须认真预、复习，上课听讲；须认真预、复习，上课听讲；总结归纳；总结归纳；作业要独立、认真完成；作业要独立、认真完成；不要有声音，不能自由活动；不要有声音，不能自由活动；保留进一步规定的权利。保留进一步规定的权利。第5页，共46页，编辑于2022年，星期日 经经典典电电路路理理论论形形成成于于二二十十世世纪纪初初至至6060s s。经经典典的的时时域域分分析析于于3030s s初初已已初初步步建建立立，并并随随着着电电力力、通通讯讯、控控制制三三大大系系统统的要求发展到频域分析与电路综合。的要求发展到频域分析与电路综合。六六、七七十十年年代代至至今今发发展展了了现现代代电电路路理理论论。它它随随着着电电子子革革命命和和计计算算机机革革命命而而飞飞跃跃发发展展，特特点点是是：频频域域与与时时域域相相结结合合，并并产产生生了了拓拓扑扑、状状态态、逻逻辑辑、开开关关电电容容、数数字字滤滤波波器、有源网络综合、故障诊断等新的领域。器、有源网络综合、故障诊断等新的领域。作作为为首首门门电电技技术术基基础础课课，为为学学习习电电专专业业的的专专业业基基础础课课打打下下基基础础；也也是是电电气气电电子子工工程程师师的的必必备备知知识识；学学习习本本课课程程还还将将有有助助于于其其他他能能力力的的培培养养（如如严严格格的的科科学学作作风风、抽抽象象的的思思维维能能力力、实实验验研究能力、总结归纳能力等）。研究能力、总结归纳能力等）。第6页，共46页，编辑于2022年，星期日第一章第一章 电路基本概念和定律电路基本概念和定律第二章第二章 电阻电路分析电阻电路分析第三章第三章 电路定理电路定理第四章第四章 正弦稳态分析正弦稳态分析第五章第五章 具有耦合电感的电路具有耦合电感的电路第六章第六章 非线性电路非线性电路第七章第七章 非正弦周期电流电路的稳态分析非正弦周期电流电路的稳态分析第八章第八章 线性动态电路的时域分析线性动态电路的时域分析第十章第十章 二端口网络二端口网络第十一章第十一章 磁路和有铁心的交流电路磁路和有铁心的交流电路第7页，共46页，编辑于2022年，星期日第一章第一章 电路基本概念和定律电路基本概念和定律第一节第一节 电路和电路模型电路和电路模型第二节第二节 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向第三节第三节 电功率和电能量电功率和电能量第四节第四节 电阻元件电阻元件第五节第五节 电容元件电容元件第六节第六节 电感元件电感元件第七节第七节 电压源和电流源电压源和电流源第八节第八节 受控源受控源第九节第九节 运算放大器运算放大器第十节第十节 基尔霍夫定律基尔霍夫定律第8页，共46页，编辑于2022年，星期日第一节第一节 电路和电路模型电路和电路模型1.1.实际电路是由若干电气器件实际电路是由若干电气器件(Electric devices)(Electric devices)按照一定的方按照一定的方式相互联系而成的整体。式相互联系而成的整体。2.2.实际电路的功能：（电能与其他形式能量的转换）实际电路的功能：（电能与其他形式能量的转换）（1 1）实现电能（力）的传输与分配；）实现电能（力）的传输与分配；（2 2）实现电信号的传输和处理。）实现电信号的传输和处理。电电池池灯灯泡泡放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒第9页，共46页，编辑于2022年，星期日3.3.为了便于用数学方法分析电路为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路模型化，用足一般要将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。通过对电路的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。通过对电路模型的分析来代替对实际电路的分析。这种模型的分析来代替对实际电路的分析。这种理想的电路模型理想的电路模型在在本课程称为本课程称为“电路电路”。R R+R Ro oE E-手电筒的电路模型手电筒的电路模型灯灯泡泡开关开关电电池池导线导线S S第10页，共46页，编辑于2022年，星期日4.4.电路模型电路模型是由理想电路元件是由理想电路元件(Electric Element(Electric Element）相互连接）相互连接而成，是对实际电路的而成，是对实际电路的抽象抽象。如：电能电阻；磁能电感；电场能电容。如：电能电阻；磁能电感；电场能电容。5.5.电路元件是电路中某一物理现象集中在一个元件中发生的电路元件是电路中某一物理现象集中在一个元件中发生的集总参数集总参数(Lumped Paramerters)(Lumped Paramerters)元件。元件。（实际电路的各向尺寸较之电路工作时电磁波的波长可以忽略（实际电路的各向尺寸较之电路工作时电磁波的波长可以忽略不计时，可将电路视为集中在空间的一个点，频率越高越不容不计时，可将电路视为集中在空间的一个点，频率越高越不容易满足条件。易满足条件。v/fv/f）6.6.电路分类：线性（非线性）、时变（时不变）、集中参数电路分类：线性（非线性）、时变（时不变）、集中参数（分布参数）、静态（动态）（分布参数）、静态（动态）7.7.课程任务：课程任务：根据电路模型来探讨电路的基本定律、定理及根据电路模型来探讨电路的基本定律、定理及基本的分析方法。基本的分析方法。第11页，共46页，编辑于2022年，星期日第二节第二节 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向1.1.电流电流(Current)(Current)：单位时间内通过元件的电荷的多：单位时间内通过元件的电荷的多少。少。（1 1）电流的）电流的实际方向实际方向：正电荷定向移动的方向。：正电荷定向移动的方向。（2 2）电流的）电流的参考方向参考方向：分析电路前人为指定的方向。：分析电路前人为指定的方向。（3 3）设定了电流参考方向，借助于电流的代数表达式，才能说明电）设定了电流参考方向，借助于电流的代数表达式，才能说明电流的实际方向。流的实际方向。（4 4）表示方法：箭头表示法；双下标表示）表示方法：箭头表示法；双下标表示i iABAB。AB第12页，共46页，编辑于2022年，星期日2.2.电压电压(Voltage)(Voltage)：电场力移动单位正电荷所作的功：电场力移动单位正电荷所作的功 。（1 1）电压的）电压的实际方向实际方向：高电位指向低电位的方向。：高电位指向低电位的方向。（2 2）电压的）电压的参考方向参考方向：分析电路前人为指定的方向。：分析电路前人为指定的方向。（3 3）设定了电压参考方向，借助于电压的代数表达式，才能说明）设定了电压参考方向，借助于电压的代数表达式，才能说明电压的实际方向。电压的实际方向。（4 4）表示方法：箭头表示法；号表示法；双下标表示）表示方法：箭头表示法；号表示法；双下标表示u uABAB。AB第13页，共46页，编辑于2022年，星期日注：注：对于实际方向不断改变的情况，只要用一个参考方向并借助于表对于实际方向不断改变的情况，只要用一个参考方向并借助于表达式即可说明任意瞬间的实际方向。达式即可说明任意瞬间的实际方向。3.3.关联方向：关联方向：对某一段电路或某一个元件来说，若其电压的参考对某一段电路或某一个元件来说，若其电压的参考方向与电流的参考方向一致，即电流从标以电压方向与电流的参考方向一致，即电流从标以电压“+”极性的一端极性的一端流入，从标以流入，从标以“”极性的一端流出，则这种参考方向称为关联极性的一端流出，则这种参考方向称为关联参考方向。参考方向。第14页，共46页，编辑于2022年，星期日4.4.小结：小结：(1)(1)分析电路前必须分析电路前必须选定选定电压和电流的电压和电流的参考方向参考方向。(2)(2)参考方向一经选定，必须在图中相应位置参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注标注 (包括方向和符号包括方向和符号），在计算过程中），在计算过程中不得任意改变不得任意改变。u=Ri+Riu+Riuu=Ri(3)(3)参考参考方向不同时方向不同时，其，其表达式符号也不同表达式符号也不同，但实际方向不变。，但实际方向不变。第15页，共46页，编辑于2022年，星期日电功率(Electric-Power)：电场力做功的速率,也称瞬时功率。若u，i为关联参考方向p0 表示元件吸收功率p0 表示元件发出功率若u,i为非关联参考方向p0 表示元件发出功率p0 表示元件吸收功率第三节第三节 电功率和电能量电功率和电能量+第16页，共46页，编辑于2022年，星期日电能量电能量(Electric-Energe)(Electric-Energe)：电功率的：电功率的积分积分就是电能就是电能量。在关联参考方向下，电路元件在量。在关联参考方向下，电路元件在t t0 0到到t t的时的时间内吸收的能量为：间内吸收的能量为：一些国际单位制的单位：一些国际单位制的单位：电流：电流：A A 电荷：电荷：C C 电压：电压：V V 能量：能量：J J 功率：功率：W W第17页，共46页，编辑于2022年，星期日1.1.一般定义：载流导体或半导体会因发热而消耗电能，一般定义：载流导体或半导体会因发热而消耗电能，可将其抽象为电阻元件。可将其抽象为电阻元件。电阻元件（线性二端电阻元件）的欧姆定律：电阻元件（线性二端电阻元件）的欧姆定律：u uRi uRi ui/Gi/G第四节第四节 电阻元件电阻元件(Resistor)(Resistor)2.2.VCRVCR：在任一时刻在任一时刻t t的电压的电压u(t)u(t)和电流和电流i(t)i(t)之间的之间的关系称为伏安关系，可以由关系称为伏安关系，可以由u-iu-i平面上的一条曲线所平面上的一条曲线所确定，该曲线称作它的伏安特性曲线。确定，该曲线称作它的伏安特性曲线。几个概念：线性二端元件、无源二端元件、几个概念：线性二端元件、无源二端元件、有源二端元件、多端元件有源二端元件、多端元件第18页，共46页，编辑于2022年，星期日电路元件的第一类约束关系：电路元件的第一类约束关系：VCRVCR（1 1）线性时不变电阻：）线性时不变电阻：R R2 2RR1 1；（2 2）线性时变电阻：）线性时变电阻：u=R(t)i；（3）开路，）开路，f(u,i)=i=0；（4）短路）短路,f(u,i)=u=0。第19页，共46页，编辑于2022年，星期日线性电阻：线性电阻：VCRVCR特性为特性为u-iu-i平面上过原点的一条直线。平面上过原点的一条直线。非线性电阻：非线性电阻：VCRVCR特性为特性为u-iu-i平面上的一条曲线。平面上的一条曲线。时不变电阻：电阻值与时间无关，不随时间的变化而变化。时不变电阻：电阻值与时间无关，不随时间的变化而变化。时变电阻：电阻值与时间有关，随时间的变化而变化。时变电阻：电阻值与时间有关，随时间的变化而变化。线性时不变电阻是我们分析的重点，简称电阻，符号线性时不变电阻是我们分析的重点，简称电阻，符号为为R R，其既表示电阻元件，又表示元件的参数。，其既表示电阻元件，又表示元件的参数。第20页，共46页，编辑于2022年，星期日3.线性电阻的性质线性电阻的性质（1）欧姆定律：）欧姆定律：u、i 为关联参考方向时，为关联参考方向时，u=R i，i=G u VCR为过为过原点的一条直线。原点的一条直线。R=0(有有i 无无u)短路短路(如开关闭合时如开关闭合时)；R(有有u无无i)开路开路(如开关断开时如开关断开时)。（2）电功率：在）电功率：在u、i 为关联参考方向下，电阻吸收的功率。为关联参考方向下，电阻吸收的功率。因电阻始终吸收、发热因电阻始终吸收、发热(光光)散失，散失，R R为耗能元件。为耗能元件。（3）电能量：在）电能量：在(t 0,t)内内R所消耗的电能所消耗的电能(区间变量区间变量)为：为：第21页，共46页，编辑于2022年，星期日例题例题:求图示电路中的求图示电路中的u u、R R、i ii=1A10 +u ab(1)i=-4AG=2s+u ab(4)i=1A R+u=10V ab(2)解：根据各图中所示电压、电流的参考方向，由欧姆定律得解：根据各图中所示电压、电流的参考方向，由欧姆定律得 i 2+u=6cos wt ab(3)(1)(2)(3)(4)第22页，共46页，编辑于2022年，星期日+U1=1V ab(a)U2=1V (b)ab解：解：(1)(1)设电流的参考方向设电流的参考方向由由a a流向流向b b，则，则I=2AI=2A，对，对(a)(a)中元件，电压与中元件，电压与电流为关联参考方向，电流为关联参考方向，(b)(b)中元件电压与电流为非关联参考方向中元件电压与电流为非关联参考方向例题：（例题：（1 1）在图中的电流均为）在图中的电流均为2A,2A,且由且由a a流向流向b,b,求两元件实际吸收求两元件实际吸收或产生的功率。（或产生的功率。（2 2）若元件实际产生的功率为）若元件实际产生的功率为4W4W，求电流。，求电流。第23页，共46页，编辑于2022年，星期日(2)(2)设电流的参考方向设电流的参考方向由由a a流向流向b b，对，对(a)(a)中元件，电压与电流为关中元件，电压与电流为关联参考方向，联参考方向，(b)(b)中元件，电压与电流为非关联参考方向：中元件，电压与电流为非关联参考方向：第24页，共46页，编辑于2022年，星期日us+qq uc 各各种种各各样样的的电电容容器器本本质质上上都都是是由由两两块块金金属属极极板板中中间间隔隔着着某某种种介介质质(空空气气、云云母母、电电介介质质）所所组组成成。“充充电电”时时，两两极极板板上上留留下下等等量量异异性性电电荷荷，在在介介质质中中建建立立起起电电场场，并并储储存存有有电电场场能能量量；去去掉掉电电源源后后，qq虽虽相相互互吸吸引引，但但仍仍然然为为介介质质所所绝绝缘缘而而不不能能中中和和，于于是是留留下下了了电电场场(及及电电场场能能量量)。故故电电容容器器是是一一种种能够储存电场能量的实际器件。能够储存电场能量的实际器件。1 1、一般定义：一个二端元件，如果在任一时刻、一般定义：一个二端元件，如果在任一时刻t t，其电荷，其电荷q q(t t)与其与其端电压端电压u uc c(t)(t)之间的关系之间的关系(库伏关系库伏关系QVR)QVR)可以用可以用u uc c-q q平面上的一条曲线平面上的一条曲线（称为库伏特性曲线）来确定，则此二端元件称为电容元件。（称为库伏特性曲线）来确定，则此二端元件称为电容元件。我们主要研究非时变线性电容元件。其我们主要研究非时变线性电容元件。其QVRQVR为通过原点的一条直线，为通过原点的一条直线，简称简称 “电容电容”，符号为，符号为“C C”既表示一电容元件，也表示该元件的既表示一电容元件，也表示该元件的参数。参数。C第五节第五节 电容元件电容元件(Capacitor)(Capacitor)第25页，共46页，编辑于2022年，星期日2.2.电容的特性：电容的特性：（1 1）电容的伏安关系（）电容的伏安关系（VCRVCR）a.a.微分形式：微分形式：u uC C、i i取关联方向取关联方向 uuC C变化才有变化才有i i，u uC C不变时，不变时，i=0i=0（开路）（开路）C C有隔直作用有隔直作用b.b.积分形式：积分形式：u uC C 、i i 取关联方向取关联方向 令初始时刻令初始时刻t t0 0 电容上电压为电容上电压为则：则：C C为记忆元件为记忆元件(记忆记忆i i的所有历史的所有历史)，当，当|i|i|w)wc c(t(t1 1),),C C实实际际吸吸收收电电能能,且且全全部部转转变变为为电电场场能能(充充电电)u uc c00且且d du uc cdt0dt0时时，有有|u uc c|，且且i i00、q q00、|q q|（正向充（正向充电电）u uc c00且且d du uc cdt0 dt0 时时，有有|u uc c|，且且i i00、q q00、|q q|（反向充（反向充电电）|u|uc c|减减少少时时,w wc c(t(t2 2)w)00且且d du uc cd dt t0 0 时时，有有|u uc c|，且且i i000、|q q|（正向放（正向放电电）u uc c00 0 时时，有有|u|uc c|，且且i i00、q q00、|q q|（反反向放向放电电）亦亦即即：C C为为储储能能元元件件，不不耗耗能能；又又它它释释放放或或吸吸收收的的能能量量都不是自己都不是自己产产生的，故属于无源元件。生的，故属于无源元件。第28页，共46页，编辑于2022年，星期日例：某电容的电压、电流波形如图，例：某电容的电压、电流波形如图，(1)(1)求求C C值；值；(2)(2)求它在求它在0 0到到1ms 1ms 期间得到的电荷；期间得到的电荷；(3)(3)求电容吸收的功率的瞬时值及求电容吸收的功率的瞬时值及t t=2ms=2ms时的功率；时的功率；(4)(4)求求w w(t)(t)与与 w w(2ms).(2ms).(2)Q(1ms)Ot(ms)i(mA)14Otu（V）12(ms)+u Ci解(1)第29页，共46页，编辑于2022年，星期日第六节第六节 电感元件电感元件1.1.一般定义：一个二端元件，如果在任一时刻一般定义：一个二端元件，如果在任一时刻t t，其电流，其电流i iL L同它磁链同它磁链L L之之间的关系（韦安关系间的关系（韦安关系WCRWCR）可以用）可以用i iL L-L L平面上的一条曲线（韦安特性曲线）平面上的一条曲线（韦安特性曲线）来确定，则此二端元件称为电感元件。来确定，则此二端元件称为电感元件。线线圈圈通通电电i i 磁磁通通形形成成磁磁场场及及磁磁场场能能量量电电感器，感器，通通常常规规定定()与与i i的的参参考考方方向向之之间间满满足足右右手手螺螺旋旋关关系。系。我们主要研究非时变线性电感元件。其我们主要研究非时变线性电感元件。其WCRWCR为通过原点的一条直线，简称为通过原点的一条直线，简称 “电感电感”，符号为，符号为“L L”既表示一电感元件，也表示该元件的参数。既表示一电感元件，也表示该元件的参数。L=L iL 2.2.电感的特性：电感的特性：（1 1）电感的伏安关系（）电感的伏安关系（VCRVCR）NuieL L第30页，共46页，编辑于2022年，星期日a a 微分形式微分形式:u uL L 、i i 取关联方向取关联方向 根根据据法法拉拉弟弟电电磁磁感感应应定定律律与与楞楞次次定定律律，i iL L与与L L成成右右螺螺旋旋关关系系且且自自感感电动势电动势e eL L与与i iL L取相同参考方向时，取相同参考方向时，自感电压自感电压u uL L的参考方向与的参考方向与e eL L取相同值，这里取相同值，这里u uL L=e eL L L L为动态元件为动态元件 i iL L 变化才有变化才有u uL L ；i iL L 不变不变(DC)(DC)时时u uL L=0=0 对直流短路对直流短路 b b 积分形式积分形式:在在 u uC C 、i i 取关联方向取关联方向 其中其中是初始时刻t0电感上的电流 可可见见电电感感也也为为记记忆忆元元件件(记记忆忆u uL L的的所所有有历历史史)。同同样样：|u|uL L|时时(实实际际电电路路一一般般如如此此)，i iL L(t)(t)为为连连续续变变量量，此此时时i iL L不不能能跃跃变变；反反之之，若若i iL L跃变，则会导致无穷大的电压跃变，则会导致无穷大的电压u uL L 。第31页，共46页，编辑于2022年，星期日（2 2）电感的功率与能量关系）电感的功率与能量关系u uL L、i i 取关联方向取关联方向 电感在电感在 (-,t)(-,t)时间内所吸收的电能时间内所吸收的电能(区间变量区间变量)为：为：同理，同理，(t(t1 1,t,t2 2)内电感吸收的电能为：内电感吸收的电能为：可可见见：当当|iL|增增加加时时，wL(t2)wL(t1)，L实实际际吸吸收收电电能能，且且全全部部转转变变为为磁磁场场能能；当当|iL|减减少少时时，wL(t2)wL(t1)，L将将磁磁场场能能量量释释放放出出来并转变为电能。来并转变为电能。亦亦即即：L为为储储能能元元件件，不不耗耗能能；又又它它释释放放或或吸吸收收的的能能量量都都不不是是自自己己产产生生的的，故属于无源元件。故属于无源元件。第32页，共46页，编辑于2022年，星期日线性元件线性元件 R L C R L C的比较的比较元件符号 电阻 R电容 C电感 L电路符号元件特性VCR物理含义储能0+u u i i R R消耗电能消耗电能储存电场能储存电场能储存磁场能储存磁场能+u u C Ci i+u u L Li i第33页，共46页，编辑于2022年，星期日第七节第七节 电压源和电流源电压源和电流源电电源源向电路提供电能，如向电路提供电能，如DCDC电源、电源、ACAC电源电源向电路输入电信号向电路输入电信号,亦称为信号源。亦称为信号源。电源激励电路工作电源激励电路工作激励激励(源源)；产生的电压、电流；产生的电压、电流响应响应。电压源电压源电流源电流源1.1.理想独立电压源理想独立电压源（1 1）一般定义）一般定义:电压源是一种理想二端元件，在任一电压源是一种理想二端元件，在任一时刻时刻t t，其端电压，其端电压u u(t t)是与通过它的电流是与通过它的电流i i(t t)无关的给定无关的给定函数函数u uS S(t t)。即它的。即它的VCR(VCR(称为电源的外特性称为电源的外特性)为一系列为一系列与与 i i 轴平行的直线。轴平行的直线。当当u uS S(t)=U(t)=US S常数时，为直流电压源或恒压源常数时，为直流电压源或恒压源方波信号源以及正弦电压源方波信号源以及正弦电压源 为常用电压源为常用电压源 i0uus(t1)Usus(t2)0tu0tu0tuUSus第34页，共46页，编辑于2022年，星期日（2 2）理想电压源性质）理想电压源性质其端电压其端电压u uS S(t t)与它所接外电路无关与它所接外电路无关;其电流其电流i(t)i(t)则由则由u uS S与外电路共同决定；与外电路共同决定；电电压压源源外外电电路路不不得得短短路路！R0R0时时，u0uu0uS S ，与与电电压压单单值值性性矛矛盾盾,这这是是理理想想化化所所致致(实实际际中中R RS S 及及R R均均不不可可能能为为零零)；另另一一方方面面，R0R0时，时，i=(ui=(uS SR)R)，实际电源若无保护措施就会烧坏；，实际电源若无保护措施就会烧坏；电压源的电压源的u uS S=0=0时时,其自身相当于短路；其自身相当于短路；实实际际电电源源如如蓄蓄电电池池、干干电电池池、发发电电机机等等都都有有内内电电阻阻，可可用用u uS S与与R RS S的的串串联联组合作为其模型。组合作为其模型。2.2.理想独立电流源理想独立电流源（1 1）一一般般定定义义：电电流流源源是是一一种种理理想想二二端端元元件件，在在任任一一时时刻刻t t，其其电电流流i(t)i(t)是是与与其其端端电电压压u(t)u(t)无无关关的的给给定定函函数数i iS S(t)(t)。即即它它的的VCR VCR(称称为为电电源源的的外外特特性性)为为一一系列与系列与u u轴平行的直线。轴平行的直线。0uiis(t1)is(t3)is(t2)当当i iS S(t)=I(t)=IS S常数时，为直流电流源或恒流源常数时，为直流电流源或恒流源us第35页，共46页，编辑于2022年，星期日2 2）理想电流源性质）理想电流源性质其通过的电流其通过的电流i iS S(t)(t)与它所接外电路无关与它所接外电路无关;其电压其电压u(t)u(t)则由则由i iS S与外电路共同决定与外电路共同决定;电电流流源源外外电电路路不不得得开开路路！RR时时，i0ii0iS S ，与与电电流流连连续续性性矛矛盾盾，这这是是理理想想化化所所致致(实实际际的的i iS S含含与与之之并并联联的的R)R)；另另一一方方面面，RR时，时，u=R iu=R iS S，实际电流源若无保，实际电流源若无保-护措施就会损坏；护措施就会损坏；电流源的电流源的i iS S=0=0时时,其自身相当于开路；其自身相当于开路；实际电流源也要考虑内电阻，用实际电流源也要考虑内电阻，用i iS S与与R RS S的并联组合为其模型。的并联组合为其模型。电电压压源源的的u uS S 、电电流流源源的的i iS S 均均不不受受其其它它u u、i i 的的影影响响，称称为为独独立立电电源，在电路中起激励的作用；为有源元件。源，在电路中起激励的作用；为有源元件。第36页，共46页，编辑于2022年，星期日电压源、电流源的特性电压源、电流源的特性 电压源电压源电流源电流源定义定义理想二端元件理想二端元件理想二端元件理想二端元件特性特性1、端电压是特定的时间函数，、端电压是特定的时间函数，与其中的电流无关。与其中的电流无关。2、电压源中电流取决于外电、电压源中电流取决于外电路。路。1、其中的电流是特定的时间、其中的电流是特定的时间函数，与其端电压无关。函数，与其端电压无关。2、电流源的端电压取决于外电、电流源的端电压取决于外电路。路。电路电路符号符号+us特例特例 直流电压源直流电压源 直流电流源直流电流源is第37页，共46页，编辑于2022年，星期日第八节 受控源 受控源是非独立电源，其电压或电流的量值与方受控源是非独立电源，其电压或电流的量值与方向受电路中其它电压或电流的控制。向受电路中其它电压或电流的控制。第38页，共46页，编辑于2022年，星期日受控电源的分类比较受控电源的分类比较代号VCVSVCCSCCVSCCCS名称电压控制电压源电压控制电流源电流控制电压流电流控制电流源+u1+u2u1+u2 ri1 i1i2 i1 i1+u1i2gu1 符号控制量u1i1i1u1被控量i2u2i2u2被控支路关系第39页，共46页，编辑于2022年，星期日受控源只是反映电路中某处的电压或电受控源只是反映电路中某处的电压或电流能控制另一处电压或电流这一现象而流能控制另一处电压或电流这一现象而已，本身并不起激励作用，只有在被控已，本身并不起激励作用，只有在被控制后，值不为制后，值不为0时，才起激励作用，它是时，才起激励作用，它是一种有源元件。一种有源元件。第40页，共46页，编辑于2022年，星期日第九节第九节 运算放大器运算放大器 一种电压放大倍数(即增益)很高的放大器，这种器件是通过集成工艺制成的。实际运放的R i 较大(1M),Ro 较小(100左右),A 较高(104107)a 反相输入端b 同相输入端o 输出端 公共接地端A 运放的开环增益 uo=Auba=A(ub-ua)若计及运放的输入电阻Ri和输出电阻Ro，则可得其电路模型为：Aua+-uoRo+-RibbaAabo第41页，共46页，编辑于2022年，星期日理想运算放大器理想运算放大器:即：即：R i,Ro 0,A的电压放大器的电压放大器 “虚虚断断(路路)”性性质质：因因R i，故故输输入入端端 a、b 均均无无电电流，相当于断路，但内部电路却是接通的。流，相当于断路，但内部电路却是接通的。“虚虚短短(路路)”性性质质：因因A，而而uo为为有有限限值值，uba=ub ua=uoA0(好好比比短短路路)即即强强制制 a、b 两两点点等等电位，但无电流电位，但无电流虚短路虚短路.Ro0,使使uo不受所接负载的影响。不受所接负载的影响。abAua+-uoRo+-Ribba第42页，共46页，编辑于2022年，星期日电路图电路图（circuit diagram）：理想电路元件依照一定方式联接成一通）：理想电路元件依照一定方式联接成一通路路,其图形表示为电路图。其图形表示为电路图。支路支路(branch)：电路中通过同一电流的分支，可以为一个二端：电路中通过同一电流的分支，可以为一个二端元件或多个元件的组合。元件或多个元件的组合。节点节点(note):支路与支路的汇合点，用加重的黑点表示，标支路与支路的汇合点，用加重的黑点表示，标以字母或数字。以字母或数字。回路回路(loop)：由支路构成的闭合路径，回路中的节点只经过一次。：由支路构成的闭合路径，回路中的节点只经过一次。平面电路平面电路(planar circuit):可画在一个平面上而没有任何支路的交可画在一个平面上而没有任何支路的交叠现象。叠现象。网孔网孔(mesh)：平面电路中回路内部不含支路的回路。：平面电路中回路内部不含支路的回路。第十节 基尔霍夫定律(kirchhoffs law)第43页，共46页，编辑于2022年，星期日1.1.基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCLKCL）：对集总参数电路中的任意节点，在）：对集总参数电路中的任意节点，在任意时刻联接于该节点所有支路电流的代数和为零。任意时刻联接于该节点所有支路电流的代数和为零。代数和是对电流的参考方向而言，若取流入节点电流代数和是对电流的参考方向而言，若取流入节点电流为正，则流出节点为负。电流本身的符号取决于电流为正，则流出节点为负。电流本身的符号取决于电流的实际方向与参考方向是否一致。即的实际方向与参考方向是否一致。即KCLKCL涉及双重符号。涉及双重符号。集总电路中的任一节点，在任一时刻按参考方向集总电路中的任一节点，在任一时刻按参考方向“流出流出”该节点的所有支路电流之和恒等于该节点的所有支路电流之和恒等于“流入流入”该该节点的各支路电流之和。只涉及电流本身符号。节点的各支路电流之和。只涉及电流本身符号。KCL KCL的的物理意义物理意义：体现了电荷守恒或电流的连续性：体现了电荷守恒或电流的连续性 KCLKCL的的推广应用推广应用：由电流的连续性可知，：由电流的连续性可知，KCLKCL可应用于包围几个节点的闭可应用于包围几个节点的闭合面合面(称为广义节点称为广义节点)，即闭合面所，即闭合面所“切割切割”支路支路(称为割集称为割集)的电流代数和的电流代数和(不妨不妨“流出流出”为正为正)恒为零。恒为零。第44页，共46页，编辑于2022年，星期日2.2.基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVLKVL）：在集总参数电路中，任意时刻，沿着任）：在集总参数电路中，任意时刻，沿着任一回路绕行一周，该回路所有支路电压代数和为零。一回路绕行一周，该回路所有支路电压代数和为零。代数和是对电压的参考方向而言，若电压参考方向与绕代数和是对电压的参考方向而言，若电压参考方向与绕行方向一致取正，反之为负。电压本身的符号取决于电压行方向一致取正，反之为负。电压本身的符号取决于电压的实际方向与参考方向是否一致。即的实际方向与参考方向是否一致。即KVLKVL涉及双重符号。涉及双重符号。当电路的回路中仅含当电路的回路中仅含R R和和u uS S时，列写时，列写KVLKVL方程，方程，其中方程左边列出回路中沿绕行方向上电阻电压其中方程左边列出回路中沿绕行方向上电阻电压降的代数和，方程右边则列出回路中沿绕行方向降的代数和，方程右边则列出回路中沿绕行方向上电压源电位升的代数和。上电压源电位升的代数和。KVL KVL的的物理意物理意义义：体：体现现了了电压电压与路径无关与路径无关或或电压电压的的单值单值性性。KVLKVL应用于应用于“开口回路开口回路”即：某两点即：某两点a a、b b间的电压，等于由间的电压，等于由a a点沿电路点沿电路中的某个路径走到中的某个路径走到b b点的各段电压降的代数和。点的各段电压降的代数和。元件约束：即元件元件约束：即元件VCRVCR 拓扑约束：即拓扑约束：即 KLKL是整个集总电路分析的基础是整个集总电路分析的基础 第45页，共46页，编辑于2022年，星期日基尔霍夫定律基尔霍夫定律名称基尔霍夫电流定律基尔霍夫电压定律简称KCLKVL定律内容在集总电路中，对于任何节点，在任意时刻流出（或流入）该节点的电流代数和恒等于零。在集总电路中，对于任何回路，在任意时刻回路中各支路电压降（或升）的代数和恒等于零。公式表述定律说明可用于一个节点，也可用于一个闭合面。uk可以认为是元件的电压也可以是支路电压。物理实质是电流连续性和电荷守恒的体现是电压单值性的体现第46页，共46页，编辑于2022年，星期日