绪论及第1章教学内容.ppt

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1、绪论及第1章 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望要想了解一门学科，要想了解一门学科，最好的办法是先读读它的历史。最好的办法是先读读它的历史。演示多媒体演示多媒体-追求理想追求理想-实际器件实际器件绪论绪论 1773年，库仑年，库仑（法国，法国，17361806）发现库仑定律，它发现库仑定律，它描述了描述了电荷间的作电荷间的作用力和磁极间的作用力和磁极间的作用力用力，它是，它是静电学静电学的理论基础。的理论基础。1802年，安培年，安培（法国（法国177

2、51836）。）。发现了发现了电磁效应电磁效应，指出通电的线圈与指出通电的线圈与磁铁相似，进而发磁铁相似，进而发现两根截流导线相现两根截流导线相互作用。它描述的互作用。它描述的是电流的磁效应，是电流的磁效应，是是磁路设计磁路设计的基础，的基础，研究的是研究的是稳恒磁场稳恒磁场。1831年，法拉第年，法拉第（英国，（英国，17911867）发现了发现了电磁感应现象电磁感应现象，指出圆形软铁两边绕指出圆形软铁两边绕上上AB两个线圈，在两个线圈，在A线圈与电池接通断开线圈与电池接通断开的瞬间，的瞬间，B线圈中感应线圈中感应出电流，后来根据这出电流，后来根据这个原理制成了个原理制成了变压器变压器；磁铁

3、和导线的闭合回磁铁和导线的闭合回路有相对运动时，回路有相对运动时，回路中产生感生电流，路中产生感生电流，由此发明了由此发明了发电机发电机。1864年，麦克斯韦（英国，年，麦克斯韦（英国，18311879）发表论文电磁场的发表论文电磁场的动力学理论，提出动力学理论，提出了联系着电荷，电流了联系着电荷，电流电场，电场，磁场的基本微磁场的基本微分方程，电磁场的波分方程，电磁场的波动方程动方程，预见了电磁，预见了电磁波的存在，并把光学波的存在，并把光学和磁学统一起来。他和磁学统一起来。他在在1873年出版了二卷年出版了二卷本电磁理论，成本电磁理论，成为为经典物理学经典物理学的重要的重要支柱之一支柱之一

4、。1892年，洛伦兹年，洛伦兹（荷兰，（荷兰，18531928）发表发表电子论电子论，指出一，指出一切物质的分子都含有切物质的分子都含有电子，从而建立了电子，从而建立了经经典电子学典电子学。随之而来。随之而来的是电子技术的飞速的是电子技术的飞速发展，特别是在信息发展，特别是在信息技术上的广泛应用。技术上的广泛应用。电器件种类繁多，功能各异。电器件种类繁多，功能各异。电阻器电容器线圈电池晶体管发光二极管灯泡开关电位器保险丝运放接线柱指示灯座电路课程介绍电路课程介绍电气工程师的电气工程师的“看家本领看家本领”、“面包和黄油面包和黄油”重要的专业技术基础课重要的专业技术基础课(自信、挑战、兴趣自信、

5、挑战、兴趣)前续课程：高等数学、线性代数、物理前续课程：高等数学、线性代数、物理后续课程：模拟电子、数字电子、数字信号处理、后续课程：模拟电子、数字电子、数字信号处理、自动控制原理、自动化仪表、电气检测技术等自动控制原理、自动化仪表、电气检测技术等本课程重点本课程重点（三句）：（三句）：电路的基本概念、电路的基本概念、电路的基本理论、电路的基本理论、电路的基本分析方法电路的基本分析方法课程难度中等课程难度中等电路理论电路理论circuit theory 基尔霍夫定律基尔霍夫定律Kirchhoff s Law-KVL 、KCL叠加定理叠加定理superposition theorem替代定理替代

6、定理substitution theorem戴维南定理戴维南定理Thevenin s theorem 诺顿定理诺顿定理Norton s theorem 学习方法学习方法上课认真听讲上课认真听讲勤于动脑、动手（举一反三、触类旁通），勤于动脑、动手（举一反三、触类旁通），多做习题。多做习题。善于归纳总结。读书由厚到薄，再由薄到善于归纳总结。读书由厚到薄，再由薄到厚。厚。遵循从简到繁、从易到难的原则遵循从简到繁、从易到难的原则体系上先体系上先静态静态（直流电路分析）（直流电路分析）后后稳态稳态（正弦和非正弦周期电路）（正弦和非正弦周期电路）再再暂态暂态（过渡过程分析）（过渡过程分析）浏览目录，纵览全

7、书浏览目录，纵览全书参考书：参考书：邱关源邱关源(第四版第四版)(第四版第四版)习题解析习题解析 (英文版英文版)James W.Nilsson著著电路分析基础（第三版）李翰逊电路分析基础（第三版）李翰逊电路分析胡翔骏电路分析胡翔骏电路原理周守昌电路原理周守昌专业的头一门课专业的头一门课要认真对待要认真对待察之细，方知其所以然察之细，方知其所以然审其势，晓万象之关联审其势，晓万象之关联 电电(electricity)的应用，不论是传输和变换电能，的应用，不论是传输和变换电能，还是传递和处理信息，都是由电器件来实现的。还是传递和处理信息，都是由电器件来实现的。电器件种类繁多，功能各异。一般分成三

8、类：电器件种类繁多，功能各异。一般分成三类：（1）电源电源source：能提供电能的器件。如发电机、电：能提供电能的器件。如发电机、电池等池等（2）负载负载load：使用电能的器件。象电动机、电灯等：使用电能的器件。象电动机、电灯等（3）信息变换和处理器件信息变换和处理器件，如电缆、变压器、开关、，如电缆、变压器、开关、电表等。电表等。电路电路electric circuit，由电器件和导线按一定方式，由电器件和导线按一定方式连接成的整体，它提供电流通路。连接成的整体，它提供电流通路。一、电及电路一、电及电路电路有许多种类，但就其功能来说为两个方面。电路有许多种类，但就其功能来说为两个方面。1

9、.电力电路电力电路(强电电路强电电路)是进行能量的传输、分配与转换是进行能量的传输、分配与转换.按所加电源的形式又分为单相、三相、多相电路；按所加电源的形式又分为单相、三相、多相电路；按用途可分成测量电路，控制电路，滤波电路，整按用途可分成测量电路，控制电路，滤波电路，整流电路，逆变电路等等。流电路，逆变电路等等。2.电子电路电子电路(弱电电路弱电电路)是实现信息的传递与处理。电子电路一般分为模拟是实现信息的传递与处理。电子电路一般分为模拟和数字两大类。和数字两大类。模拟电子电路是以电流电压等物理量为研究对象，模拟电子电路是以电流电压等物理量为研究对象，通过它们反映电路的功能通过它们反映电路的

10、功能.数字电路是以电路的状态例如电平的高低为研究对数字电路是以电路的状态例如电平的高低为研究对象，通过它们反映电路的功能。象，通过它们反映电路的功能。按使用的按使用的元件元件分：电阻电路、分：电阻电路、RC电路、电子管电路、电路、电子管电路、晶体管电路等。晶体管电路等。按按工作频率工作频率分：低频、高频、超高频、微波等。分：低频、高频、超高频、微波等。按按连接方式连接方式分：串联、并联、梯形、桥式等。分：串联、并联、梯形、桥式等。按按制作工艺制作工艺分：分立元件电路、集成电路等。分：分立元件电路、集成电路等。按按信号性质信号性质分：直流电路、交流电路等。分：直流电路、交流电路等。按按功能功能分

11、：滤波、放大、振荡、混频、倍频、分频、分：滤波、放大、振荡、混频、倍频、分频、调制、解调、编码、解码、稳压、整流、调制、解调、编码、解码、稳压、整流、延时、箝位、限幅、逻辑、开关等。延时、箝位、限幅、逻辑、开关等。电路的分类电路的分类由时不变元件和独立电源组成。由时不变元件和独立电源组成。含时变元件的电路。含时变元件的电路。时不变元件是指参数不随时间变化的元件。时不变元件是指参数不随时间变化的元件。本书只涉及时不变电路。本书只涉及时不变电路。时变电路时变电路时不变电路时不变电路由线性电路元件和独立电源组成的电路。由线性电路元件和独立电源组成的电路。至少含有一个非线性元件的电路。至少含有一个非线

12、性元件的电路。输入与输出之间在量值上保持线性关系、参输入与输出之间在量值上保持线性关系、参数与电压、电流无关的元件。数与电压、电流无关的元件。本书主要介绍线性电路。本书主要介绍线性电路。由集中参数元件和电源组成的电路。由集中参数元件和电源组成的电路。含有分布参数元件的电路含有分布参数元件的电路。指没有体积，特性集中在空间一点上的元件指没有体积，特性集中在空间一点上的元件。若元件的尺寸与所传输的信号的波长可以比拟时，若元件的尺寸与所传输的信号的波长可以比拟时，其特性参数需用无数多个连续分布的基本元件参数其特性参数需用无数多个连续分布的基本元件参数来表征，称为来表征，称为分布参数元件分布参数元件。

13、本书只涉及集中参数电路。集中参数电路又有很多种。本书只涉及集中参数电路。集中参数电路又有很多种。分布参数电路集中参数电路电流电流current 电压电压voltage电荷电荷charge 磁链磁链flux linkage 实际上我们所用的电路一词有实际上我们所用的电路一词有两种含义：两种含义：1。实际电路。实际电路real circuit，它由实际器件或设备组成。，它由实际器件或设备组成。例如变压器、电动机例如变压器、电动机 2。电路模型。电路模型circuit model，是实际电路的等效。，是实际电路的等效。例如例如:基本电路元件基本电路元件circuit element,电阻电阻,电容电

14、容,电源等电源等本课程主要讨论电路模型，常简称为电路，请同学们注意加以区别。本课程主要讨论电路模型，常简称为电路，请同学们注意加以区别。电路模型是实际电路抽象而成，它近似电路模型是实际电路抽象而成，它近似地反映实际电路的地反映实际电路的电气特性电气特性。电路模型由一些电路模型由一些理想理想电路元件用电路元件用理想理想导导线联结而成。线联结而成。用不同特性的电路元件按照不同的方式用不同特性的电路元件按照不同的方式联结就构成不同特性的电路。联结就构成不同特性的电路。举例：举例：干电池为电路供电,电源。灯泡是用电的器件，负载。开关，连接后可形成通路。(a)实际电路常用电路图来表示电路模型 电路综合电

15、路综合circuit synthesis 电路分析电路分析circuit analysis根据已知电路结构和电路元件，计算电路的响根据已知电路结构和电路元件，计算电路的响应，即计算电压、电流等以研究电路的特性。应，即计算电压、电流等以研究电路的特性。根据已知激励和某些响应（即输出）根据已知激励和某些响应（即输出）确定电路的结构和电路元件。确定电路的结构和电路元件。本书只涉及电路分析本书只涉及电路分析实际电路实际电路电路模型电路模型计算分析计算分析电气特性电气特性二、电路理论：二、电路理论：第第 1 1 章章 基尔霍夫定律与电路元件基尔霍夫定律与电路元件Kirchhoff s Law-KVL 、

16、KCL变量：电流、电压、电功率、能量变量：电流、电压、电功率、能量建立参考方向的概念建立参考方向的概念定律：基尔霍夫两个定律定律：基尔霍夫两个定律元件：电阻、独立电源、受控电源元件：电阻、独立电源、受控电源1、电流、电流 单位时间内通过导体单位横截面的电荷量，或流过单位时间内通过导体单位横截面的电荷量，或流过导体横截面上的电荷量对时间的变化率。导体横截面上的电荷量对时间的变化率。reference directions of current 实际方向实际方向i参考方向参考方向ii正值正值参考方向参考方向i实际方向实际方向ii负值负值直流直流(direct current 或或DC/dc)：量值

17、和方向不随时间变化的电流：量值和方向不随时间变化的电流交流交流(alternating current或或AC/ac)：随时间作周期性变化且平均值为：随时间作周期性变化且平均值为0的电流的电流1.1 电压、电流及参考方向电压、电流及参考方向电电位：位：任任选选一点一点p作作为电为电位参考点，位参考点，电电路中某点与参考路中某点与参考点之点之间间的的电压电压称称为该为该点的点的电电位位。例如，例如，a点的电位点的电位用用ua表示。表示。电压电压：两点的：两点的电电位之差位之差。2、电位、电压、电位、电压12u+或：或：reference directions of voltage+_参考方向参考

18、方向u实际方向实际方向u+_u正值正值+_参考方向参考方向u实际方向实际方向u+_u负值负值计算出的电压为正值时，表示参考极性与实际电压极性一致，否则相反。计算出的电压为正值时，表示参考极性与实际电压极性一致，否则相反。直流电压直流电压(DC voltage)：量值和方向不随时间变化的电压：量值和方向不随时间变化的电压交流电压交流电压(AC voltage)：随时间作周期性变化且平均值为：随时间作周期性变化且平均值为0的电压的电压3。关联参考方向。关联参考方向associated reference directionsi+_ui+_u关联参考方向关联参考方向非关联参考方向非关联参考方向i+_

19、ui+_uiu+_iu+_注意：注意：参考方向是电路计算中的一个重要概念。参考方向是电路计算中的一个重要概念。参考方向可以任意设定，但一经设定不可随意更改，否参考方向可以任意设定，但一经设定不可随意更改，否则造成混乱。则造成混乱。电功率电功率功率功率(power)：用以衡量电能转换或传输速率的物理用以衡量电能转换或传输速率的物理量，定义为量，定义为微段时间微段时间t内所转换或传输的内所转换或传输的能量能量w 与与t 之比之比，用符号，用符号p表示。表示。单位单位 瓦特（瓦特（watt）符号）符号W。1.2 1.2 电功率和电能电功率和电能实际的电气设备、元器件本身都有功率的限制，实际的电气设备

20、、元器件本身都有功率的限制，即额定功率（即额定功率（rated power）若超过额定功率，部件可能加速损耗甚至毁坏，请注意。若超过额定功率，部件可能加速损耗甚至毁坏，请注意。+u_ipabi消耗电能或吸收功率：消耗电能或吸收功率：当电能通过元件转换成其它形式的能量时，电能对外作功；当电能通过元件转换成其它形式的能量时，电能对外作功；发出电能或发出功率：发出电能或发出功率：当其它形式的能量通过元件转换成电能时。当其它形式的能量通过元件转换成电能时。关联参考方向：关联参考方向：电荷电荷dq从从a点移到点移到b点点时电场时电场力所做的力所做的功即功即电电路吸收的路吸收的电电能能。结果为正值，则表明

21、该电路实际上是吸收功率；结果为正值，则表明该电路实际上是吸收功率；结果为负值，则表明该电路实际上是发出功率。结果为负值，则表明该电路实际上是发出功率。+VVVViiii例例:电路如图所示，已知电路如图所示，已知U1=1V,U2=-6V,U3=-4V,U4=5V,U5=-10V,I1=1A,I2=-3A,I3=4A,I4=-1A,I5=-3A。试求：试求：(1)各二端元件吸收的功率；各二端元件吸收的功率；(2)整个电路吸收的功率。整个电路吸收的功率。1V6V4V5V101A3A4A1A3AU1=1V,U2=-6V,U3=-4V,U4=5V,U5=-10V,I1=1A,I2=-3A,I3=4A,I

22、4=-1A,I5=-3A 因数因数 名称（法文）名称（法文）名称（中文）名称（中文）符号符号 109 giga 吉吉 G 106 mega 兆兆 M 10-6 micro 微微 10-9 nano 纳纳 n 10-12 pico 皮皮 p常用的辅助单位国际标准量纲字头：基尔霍夫基尔霍夫(克希荷夫）克希荷夫）(Kirchhoff)（德（德国，国，18241887）1.3 基尔霍夫电流定律Kirchhoff s Current Law-KCL研究：结构约束关系研究：结构约束关系n n两种约束两种约束。n n 一类是元件的相互连接方式带来的约束，这一类是元件的相互连接方式带来的约束，这种只取决于电路

23、结构的约束称为拓扑约束，又称种只取决于电路结构的约束称为拓扑约束，又称结构约束结构约束。这类约束由基尔霍夫定律体现。这类约束由基尔霍夫定律体现。n n 另一类是元件的特性造成的约束，即每个元另一类是元件的特性造成的约束，即每个元件上的电压与电流自身存在一定的关系，称为件上的电压与电流自身存在一定的关系，称为元件约束元件约束。n n 这两类约束是解决集中参数电路问题的基本这两类约束是解决集中参数电路问题的基本依据。依据。1.电路结构电路结构电路图电路图 circuit diagram支路支路branch、节点、节点node、回路回路 loop、网孔、网孔mesh 电路结构布局电路结构布局节点：节

24、点：若干支路的若干支路的联接点联接点。路径：路径：从一个节点出发，依次通过支路和从一个节点出发，依次通过支路和节点（每一支路和节点只通过一次）到达节点（每一支路和节点只通过一次）到达另一个节点的通路。另一个节点的通路。回路：回路：闭合的闭合的路径。路径。支路：支路：每个二端元件称为一条支路每个二端元件称为一条支路。网孔：网孔：内部或外部不包内部或外部不包含任何支路的回路。网含任何支路的回路。网孔一般指内网孔。孔一般指内网孔。交叉连线的画法交叉连线的画法平面电路和非平面电路。平面电路和非平面电路。平面电路：将电路画在平面上，能够做到除节点之外，平面电路：将电路画在平面上，能够做到除节点之外，各支

25、路都不相交的电路各支路都不相交的电路.否则非平面电路否则非平面电路短路短路short circuit：一条支路，如果不管其电流是任何有限值，电压恒等于一条支路，如果不管其电流是任何有限值，电压恒等于0的现象。的现象。断路断路(开路开路)open circuit：一条支路，如果不管其电压是任何有限值，电流恒等于一条支路，如果不管其电压是任何有限值，电流恒等于0的现象。的现象。2.基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律Kirchhoff s Current Law-KCL:在集中参数电路中，任一时刻流出在集中参数电路中，任一时刻流出(或流入或流入)任一节点任一节点的的电流代数和恒等于零，即：电流代数和恒

26、等于零，即：(ik 表示第表示第 k 条支路条支路电电流流)iK=0.-I1+I2-I3+I4+I5=0ik=0例如：例如：对于节点对于节点A，一共有，一共有五个电流经过：五个电流经过：AI1I2I3I4I5 任一时刻，流出任一节点电流的代数和等于流入任一时刻，流出任一节点电流的代数和等于流入该节点电流的代数和。该节点电流的代数和。I1+I3=I2+I4+I5i流入流入=i流出流出由此我们得出基尔霍夫电流定律由此我们得出基尔霍夫电流定律 的另一种表述方式：的另一种表述方式：基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律仅仅适用于节点吗？仅仅适用于节点吗？ABCDEF2A1A1A1A例题：求各支路的电流值。例

27、题：求各支路的电流值。3A2A1A0A一次求出流过一次求出流过D元件的电流？元件的电流？高斯面高斯面KCL只与支路电流有关系，只与支路电流有关系，与支路上的元件的性质无关。与支路上的元件的性质无关。例题例题1A7A=例题：电路如图所示。根据已知支路电流求出其它支路例题：电路如图所示。根据已知支路电流求出其它支路电流。电流。1A3A2A4A-5A-11A1i2i3i4i5i若此题只求电流若此题只求电流 i51A3A2A4A-5A-11A1i2i3i4i5i闭闭合合边边界界 S 列写列写 KCL 方程方程n n 例例例例3 3、电路如图所示，已知、电路如图所示，已知、电路如图所示，已知、电路如图所

28、示，已知i i1 1=-5A=-5A，i i2 2=1A=1A，i i6 6=2A=2A，求，求，求，求 i i4 4。i3=4Ai4=-2Ai5=3A取闭合曲面取闭合曲面S，如下图所示。，如下图所示。根据根据KCL，有，有-i1-i2+i4-i6=0i4=i1+i2+i6=-5+1+2=-2A注意注意：在列写在列写在列写在列写KCLKCL方程时，应先标出所有电流的参考方向。方程时，应先标出所有电流的参考方向。方程时，应先标出所有电流的参考方向。方程时，应先标出所有电流的参考方向。已知电流的方向是给定的，未知电流参考方向则可任意已知电流的方向是给定的，未知电流参考方向则可任意已知电流的方向是给

29、定的，未知电流参考方向则可任意已知电流的方向是给定的，未知电流参考方向则可任意假定。在列写方程时，以这些参考方向为准。假定。在列写方程时，以这些参考方向为准。假定。在列写方程时，以这些参考方向为准。假定。在列写方程时，以这些参考方向为准。例如在下图中，若选节点例如在下图中，若选节点 为参考节点，则独立节点电流方程为：为参考节点，则独立节点电流方程为：独立的独立的KCL电流方程：电流方程：若有若有n个节点，指定一个作参考节点，个节点，指定一个作参考节点，那么那么列写列写n-1个独立个独立KCL方程方程（uk 表示第表示第 k 条支路电压条支路电压)规定：选定电压的参考方向与回路方向规定：选定电压

30、的参考方向与回路方向，uk 的方向与回路方向相同时，的方向与回路方向相同时，前面取前面取“”号，号，否则取否则取“”号。号。在集中参数电路中，任一时刻沿任在集中参数电路中，任一时刻沿任一回路各支路电压的代数和等于零。一回路各支路电压的代数和等于零。1.4基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 Kirchhoff s Voltage Law-KVLn n举例：对于下图中的回路绕行方向举例：对于下图中的回路绕行方向举例：对于下图中的回路绕行方向举例：对于下图中的回路绕行方向KVL方程为：方程为：u1-u2+u3+u4 u5=0回路回路l1：回路回路l2:回路回路l3:沿任一回路，各支路电压降沿任一回路，

31、各支路电压降(voltage drop)的代数和等于电的代数和等于电压升压升(voltage rise)的代数和，即的代数和，即 集中参数电路中，任意两集中参数电路中，任意两点之间的电压具有确定值，点之间的电压具有确定值，与计算路径无关。与计算路径无关。由由l1得：得：由由l3得：得：由由l3得：得：l1l2l3另一种表述形式：另一种表述形式：例题例题1.2 电路如图所示。已知部分支路电压，电路如图所示。已知部分支路电压，求出其它支路电压。求出其它支路电压。解：分别对包含待求电压的回路列写解：分别对包含待求电压的回路列写KVL方程，并方程，并将待求电压写在等号左边得将待求电压写在等号左边得 回

32、路回路l1：回路回路l2：回路回路l3：回路回路l4：l1l2l3l4例题：电路如下图所示，已知例题：电路如下图所示，已知u1=10V，u2=-2V，u3=3V，u7=2V。求。求u5、u6和和ucd。例题：电路如图所示。（例题：电路如图所示。（1 1）写出三个回路的）写出三个回路的KVL方程；方程；(2(2）若已知）若已知u1=1V,u2=2V和和u5=5V，求，求u3和和u4。132123回路回路1的的KVL方程：方程：回路回路2的的KVL方程：方程：回路回路3的的KVL方程：方程：解：（解：（1）写出三个回路的写出三个回路的KVL方程方程由回路由回路3的的KVL方程方程得：得：由回路由回

33、路2的的KVL方程方程得：得：（2）若已知若已知u1=1V,u2=2V和和u5=5V，求，求u3和和u4+_3V+_2V+_6V+_2V+0Vn例题：例题：n（1）求出未标注元件的电压值。）求出未标注元件的电压值。n（2）如果只要求右下方那个元件电压，能否一步就）如果只要求右下方那个元件电压，能否一步就得结果？得结果？独立的独立的KVL电流方程：电流方程：若有若有b个支路，个支路，n个节点，那么列写个节点，那么列写b-(n-1)个独立个独立KVL方程方程b=6n=4KVL方程个数方程个数=3Kirchhoffs current law:The algebraic sum of all the

34、currents at any node in a circuit equals zero.the algebraic sum of all the voltages around any closed path in a circuit equals zero.Kirchhoffs voltage law:1.5电阻元件电阻元件 基本的电路元件：基本的电路元件：n n电阻元件可分成：电阻元件可分成：电阻元件可分成：电阻元件可分成：固定电阻固定电阻固定电阻固定电阻 可变电阻可变电阻可变电阻可变电阻 二端电阻：常见的一种电阻元件。二端电阻：常见的一种电阻元件。二端电阻：常见的一种电阻元件。二端电

35、阻：常见的一种电阻元件。多端电阻：电位器是最简单的多端电阻。多端电阻：电位器是最简单的多端电阻。多端电阻：电位器是最简单的多端电阻。多端电阻：电位器是最简单的多端电阻。n n电阻元件还可分成电阻元件还可分成电阻元件还可分成电阻元件还可分成:线性电阻和非线性电阻线性电阻和非线性电阻线性电阻和非线性电阻线性电阻和非线性电阻(a)R(b)(c)RR电阻器的电路符号：电阻器的电路符号：(d)R1R2(e)R1R2固定电阻：固定电阻：可变二端电阻：可变二端电阻：三端电阻：三端电阻：实际电阻器示例实际电阻器示例将流过相同电流的两个端子称为一个将流过相同电流的两个端子称为一个端口端口(port)。欧姆定律欧

36、姆定律(Ohms Law)：对于线性二端电阻，其端对于线性二端电阻，其端口电压与电流之间成正比关系。口电压与电流之间成正比关系。u、i 取关联参考方向时：取关联参考方向时：电阻，单位电阻，单位:欧姆，符号欧姆，符号电导电导,单位单位:西门子西门子,符号符号S对同一电阻对同一电阻 RG=1Ernst Werner von Siemesn(德国，德国，1816-1892)西门子西门子Georg Simon Ohm(1789-1854)欧姆欧姆u u、i i 取非关联参考方向，则：取非关联参考方向，则：取非关联参考方向，则：取非关联参考方向，则：u=-R i i=-G u电阻吸收的功率：电阻吸收的功

37、率：这说明电阻只消耗电能，属于这说明电阻只消耗电能，属于耗能元件耗能元件。这种元件只吸收电能而不能发出电能，称为这种元件只吸收电能而不能发出电能，称为无源元件无源元件。n n 工程上常利用电阻器消耗电能并转化成热工程上常利用电阻器消耗电能并转化成热能的效应做成各种能的效应做成各种电热器电热器，如，如电烙铁、电电烙铁、电熨斗、电炉熨斗、电炉等。等。n n 但是，由于电阻器在流过电流时不可避免但是，由于电阻器在流过电流时不可避免地要产生热量，因此在电子设备的设计中，地要产生热量，因此在电子设备的设计中，有时还必须考虑器件的有时还必须考虑器件的散热散热问题问题。n n对电阻来说，最重要的二个指标是对

38、电阻来说，最重要的二个指标是标称阻标称阻值和额定功率值和额定功率。当然还有。当然还有允许误差、最高允许误差、最高工作电压工作电压等。等。应用及性能指标：应用及性能指标：负电阻负电阻:(negative resistance)，在，在u、i 取关取关联参考方向时，负电阻的电压、电流关系位于联参考方向时，负电阻的电压、电流关系位于、象限，即象限，即R0，G0。负电阻将输出电功率。负电阻将输出电功率（电功率小于零），对外提供电能。所以负电阻（电功率小于零），对外提供电能。所以负电阻是一种有源元件是一种有源元件(active element)。以上讨论的是以上讨论的是线性电阻线性电阻。从广义上说，只要

39、元件的。从广义上说，只要元件的端口电压、电流关系是代数方程，就属于电阻元件。端口电压、电流关系是代数方程，就属于电阻元件。非非线线性性电电阻阻：电压电压、电电流关系不是流关系不是过过 ui 平面平面原点的直线，称为非线性电阻原点的直线，称为非线性电阻(nonlinear resistance)。1.6 1.6 独立电源独立电源常用的常用的直流电源：直流电源：干电池、蓄电池、直流发电机、直流稳压电干电池、蓄电池、直流发电机、直流稳压电源和直流稳流电源源和直流稳流电源等。等。常用的常用的交流电源交流电源：电力系统提供的正弦交流电源、交流稳压电电力系统提供的正弦交流电源、交流稳压电源和产生多种波形的

40、各种信号发生器源和产生多种波形的各种信号发生器等。等。电源是有源元件，它是各种电能量（电功率）电源是有源元件，它是各种电能量（电功率）产生器的理想化模型。产生器的理想化模型。1、电压源、电压源电池示例电池示例 稳压电源示例稳压电源示例 n n电压源：电压源：电压源是一个二端元件，它的两个端子间能提电压源是一个二端元件，它的两个端子间能提电压源是一个二端元件，它的两个端子间能提电压源是一个二端元件，它的两个端子间能提供一个供一个供一个供一个确定的（即与端子电流值无关的确定的（即与端子电流值无关的确定的（即与端子电流值无关的确定的（即与端子电流值无关的）电源电压）电源电压）电源电压）电源电压u u

41、S S，称为，称为，称为，称为源电压源电压源电压源电压。Us值是确定的，但值是确定的，但is的值是与外电路有关的。的值是与外电路有关的。符号：表达式：表达式：u=u(i)=uS电压源的伏安特性曲线电压源的伏安特性曲线(volt-ampere characteristic)：n特例：特例：Us0时，时，相当于电压源是短路相当于电压源是短路(short circuit)的。的。n电压源的线图电压源的线图 电压电流取关联参考方向电压电流取关联参考方向实际工作中，实际工作中，电压源不允许短路。电压源不允许短路。2、电流源、电流源实际电流源示例实际电流源示例 电流源电流源:是一个二端元件，它能在端口上提

42、供一个确定的（即与是一个二端元件，它能在端口上提供一个确定的（即与端口电压值无关的）电源电流端口电压值无关的）电源电流iS，称为源电流。，称为源电流。is值是确定的，但值是确定的，但Us的值是与外电路有关的。的值是与外电路有关的。国内符号国际符号特例特例i0，相当于电流源是开路，相当于电流源是开路(open circuit)或断路的。或断路的。表达式：表达式：i=i(u)=iS电流源的伏安特性曲线电流源的伏安特性曲线电流源的线图电流源的线图电压电流取关联参考方向电压电流取关联参考方向电压源和电流源都能对外提供电能，电压源和电流源都能对外提供电能，这类元件属于这类元件属于有源元件有源元件。从端口

43、特性看，它们在电路中是一种从端口特性看，它们在电路中是一种激励激励，由它们激，由它们激发电路中的电流和电压，而电路中的电流和电压是对激发电路中的电流和电压，而电路中的电流和电压是对激励的励的响应响应。实际应用：实际应用：电压源内阻很小电压源内阻很小,输出电压基本恒定；输出电压基本恒定；电流源内阻很大电流源内阻很大,输出电流基本恒定。输出电流基本恒定。电压表内阻很大，电流表内阻很小。电压表内阻很大，电流表内阻很小。注意电压源不允许短路。注意电压源不允许短路。例如：例如：电流表直接连在电压源两端，将发生短路现象。电流表直接连在电压源两端，将发生短路现象。Measuring voltage and

44、currentAn ammeter is an instrument designed to measure current;it is placed in series with the circuit element whose current is being measured.A voltmeter is an instrument designed to measure voltage;it is placed in parallel with the circuit element whose voltage is being measured.An ideal ammeter o

45、r a voltmeter has no effect on the circuit variable it is designed to measure.That is,an ideal ammeter has an equivalent resistance of 0 and functions as a short circuit in series with the element whose current is being measured.An ideal voltmeter has an infinite equivalent resistance and thus funct

46、ions as a open circuit in parallel with the element whose voltage is being measured.There are two broad categories of meters used to measure continuous voltages and currents:digital meters and analog meters.P57例例1、求图示电路中每个电压源发出的功率。、求图示电路中每个电压源发出的功率。解：解：分析：为获得每个电压源发出的功率，就必分析：为获得每个电压源发出的功率，就必须利用须利用KCL

47、和和KVL求得流过电压源的电流。求得流过电压源的电流。1 根据根据KVL求得各电阻电压求得各电阻电压 2 由欧姆定律求出各电阻电流由欧姆定律求出各电阻电流 3 对各节点列写对各节点列写KCL方程，方程，求得各电压源电流求得各电压源电流节点节点：节点节点：节点节点：4 计算各电压源发出的功率计算各电压源发出的功率 电路如图所示，电路如图所示，a、b间跨接一理想电压表（内阻间跨接一理想电压表（内阻为无穷大），若为无穷大），若I=10A的电流由的电流由a流向流向b，则电压表的，则电压表的读数为读数为20V；如果；如果I=10A的电流由的电流由b流向流向a，则电压表，则电压表的读数为的读数为18V，试

48、求，试求R和和US。练习题练习题解：当解：当I=10A的电流由的电流由a流向流向b 时：时：当当I=10A的电流由的电流由b流向流向 a 时：时：解之，得：解之，得：1.7 受控源受控源controlled source受控源：其电流或电压不独立存在，是受受控源：其电流或电压不独立存在，是受电路中另一处的电压或电流的控制。电路中另一处的电压或电流的控制。i1i2ri1=u2u1=0+_所谓所谓“控制控制”是指理想的控制，即只需要是指理想的控制，即只需要 给定电压或电流的信号而不需要给定能量。给定电压或电流的信号而不需要给定能量。例如：例如：电压控制时，有电压电压控制时，有电压uC，但，但iC=

49、0电流控制时，有电流电流控制时，有电流iC，但，但uC=0电源端口电源端口控制端口控制端口受控源的分类、符号及表达式：受控源的分类、符号及表达式：电路图中受控源的表示：电路图中受控源的表示：VCVS(Voltage Controlled Voltage Source)例例1、求图示电路中两个受控电源各自发出的功率。、求图示电路中两个受控电源各自发出的功率。解：解：1.对节点对节点列列KCL方程求得方程求得i1 2.电阻电压电阻电压 3.利用外网孔的利用外网孔的KVL方程求得受控电流源端口电压方程求得受控电流源端口电压 4.受控电流源发出的功率为受控电流源发出的功率为 5.受控电压源发出的功率为受控电压源发出的功率为 n 例例2、图示电路为独立源、受控源和电阻组成的图示电路为独立源、受控源和电阻组成的一端口网络。试一端口网络。试求出其端口特性，即求出其端口特性，即ui 关系。关系。解：解：练习题练习题n试试求出求出图示一端口网络图示一端口网络的端口特性，即的端口特性，即ui 关系。关系。解：用电安全用电安全n nP39