电路基本概念和电路定律.pptx

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1、Theorem of Electrical Circuit 课程性质：课程性质：专业基础课专业基础课 专业对象：专业对象：自动化自动化 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 电子信息工程电子信息工程 电子信息科学与技术电子信息科学与技术 生物医学工程生物医学工程 测控技术与仪器测控技术与仪器 机械电子工程机械电子工程 光信息科学与技术光信息科学与技术 通信工程通信工程 课程特点：课程特点：内容丰富内容丰富 技术更新快技术更新快 紧密联系实际紧密联系实际 应用广泛应用广泛 本课程是电气信息类专业的后续课本课程是电气信息类专业的后续课程的基础（如电子技术、信号与系统、程的基础（如电子技术、信号与系

2、统、自动控制原理等）自动控制原理等）。q 直流电路直流电路 q 正弦稳态交流电路正弦稳态交流电路 q 暂态电路暂态电路 q 谐振电路谐振电路q 互感电路互感电路q 三相电路三相电路 主要教学环节主要教学环节 注意解题方法和技巧，书写整洁。注意解题方法和技巧，书写整洁。独立完成作业，按时交作业。独立完成作业，按时交作业。习题习题 积极思考，主动学习，抓住基本概念、基本理论、基积极思考，主动学习，抓住基本概念、基本理论、基本原理和分析方法。本原理和分析方法。课堂教学课堂教学 训练实验技能，培养严谨的科学作风。注意理论训练实验技能，培养严谨的科学作风。注意理论联系实际，掌握常用仪器、仪表的使用方法，

3、验联系实际，掌握常用仪器、仪表的使用方法，验证与探索相结合。证与探索相结合。实验实验 教教 材材 及及 参参 考考 书书 作作 者者教材名称教材名称出版社出版社孙玉坤、陈晓平主编孙玉坤、陈晓平主编 电路原理电路原理 机械工业出版社机械工业出版社 陈晓平、傅海军主编陈晓平、傅海军主编 电路原理学习指导与习题全解电路原理学习指导与习题全解 机械工业出版社机械工业出版社 邱关源、罗先觉主编邱关源、罗先觉主编 电路电路（第五版）（第五版）高等教育出版社高等教育出版社 刘崇新、罗先觉主编刘崇新、罗先觉主编 电路学习指导与习题分析电路学习指导与习题分析 高等教育出版社高等教育出版社 周庭阳主编周庭阳主编

4、电路原理电路原理（第（第 2 版）版）浙江大学出版社浙江大学出版社 范承志主编范承志主编 电路原理电路原理（第（第 2 版）版）机械工业出版社机械工业出版社 江缉光主编江缉光主编 电路原理电路原理（第（第 2 版）版）清华大学出版社清华大学出版社 付永庆主编付永庆主编 电路基础电路基础（上）（下）（上）（下）高等教育出版社高等教育出版社 燕庆明主编燕庆明主编 电路分析教程电路分析教程 高等教育出版社高等教育出版社 陈希有主编陈希有主编 电路理论基础电路理论基础（第（第 3 版）版）高等教育出版社高等教育出版社 周守昌主编周守昌主编 电路原理电路原理（第（第 2 版）版）高等教育出版社高等教育出

5、版社 江泽佳主编江泽佳主编 电路原理电路原理 高等教育出版社高等教育出版社 李瀚荪主编李瀚荪主编 电路分析基础电路分析基础第第 3 版版（上、下）（上、下）高等教育出版社高等教育出版社 电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 1.电压、电流的参考方向电压、电流的参考方向 4.基尔霍夫定律基尔霍夫定律 重点：重点：第一章第一章 电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 3.电阻元件特性电阻元件特性 2.电功率、能量电功率、能量 电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 1.1 电路和电路模型电路和电路模型 1.2 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向 1.3 电功率和能量电功率

6、和能量 1.4 电阻元件电阻元件 1.5 电压源和电流源电压源和电流源 1.6 受控电源受控电源 1.7 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 1.1 电路和电路模型电路和电路模型一一、电路电路(electrical circuit)：电工设备构成的整体，它：电工设备构成的整体，它为为 电流的流通提供路径。电流的流通提供路径。电路电路主要由电源主要由电源、负载负载、连接导线及开关等构成连接导线及开关等构成。电源电源(source)：提供能量或信号的发生器提供能量或信号的发生器。负载负载(load)：将电能转化为其它形式能量的用电设备将电能转化为其它形式能量的用

7、电设备，或对信号进行处理的设备或对信号进行处理的设备。导线导线(line)、开关开关(switch)：将电源与负载接成通路将电源与负载接成通路 装置装置。电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 二二、电路模型电路模型(circuit model)1.理理想想电电路路元元件件：根根据据实实际际电电路路元元件件所所具具备备的的电电磁磁性性质质来来设设想想的的具具有有某某种种单单一一电电磁磁性性质质的的元元件件，其其u，i关关系系可可用用简单的数学式子严格表示简单的数学式子严格表示。几种基本的电路元件几种基本的电路元件：电阻元件电阻元件(resistor/resistance)：表示消耗电能的

8、元件表示消耗电能的元件。电感元件电感元件(inductor/inductance)：表示各种电感线圈产生表示各种电感线圈产生 磁场磁场，储存磁场能的元件储存磁场能的元件。电容元件电容元件(capacitor/capacitance)：表示各种电容器产生表示各种电容器产生 电场电场，储存电场能的元件储存电场能的元件。电源元件电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的表示各种将其它形式的能量转变成电能的 元件元件。电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 干电池干电池干电池干电池 BatteryBattery灯泡灯泡灯泡灯泡LampLamp负载负载负载负载LoadLoad电源电源电源电源

9、SourseSourse开关开关开关开关SwitchSwitch2.电路模型电路模型：由理想元件及其组合代表实际电路元件由理想元件及其组合代表实际电路元件，与与实际电路具有基本相同的电磁性质实际电路具有基本相同的电磁性质，称其为电路模型称其为电路模型。*电路模型是由理想电路元件构成的电路模型是由理想电路元件构成的。电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 E 开关开关 灯泡灯泡 电池电池 电路模型电路模型 实际电路元件实际电路元件 RKR0电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 电阻电阻、电容电容、线圈线圈、变压器变压器、晶体管晶体管、运算放大器运算放大器、传输线传输线、电池电池、发

10、电机和信号发生器发电机和信号发生器电阻电阻电容电容线圈线圈电池电池运算放大器运算放大器晶体管晶体管电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 低频信号发生器的内部结构低频信号发生器的内部结构电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 手电筒电路手电筒电路电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 常用电路图来表示电路模型常用电路图来表示电路模型(a)实际电路实际电路 (b)电原理图电原理图 (c)电路模型电路模型 (d)拓扑结构图拓扑结构图电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 晶体管放大电路晶体管放大电路(a)实际电路实际电路 (b)电原理图电原理图 (c)电路模型电路模型 (d

11、)拓扑结构图拓扑结构图电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 电路模型近似地描述实际电路的电气特性电路模型近似地描述实际电路的电气特性。根据实际。根据实际电路的不同工作条件以及对模型精确度的不同要求，应当电路的不同工作条件以及对模型精确度的不同要求，应当用不同的电路模型模拟同一实际电路。现在以线圈为例加用不同的电路模型模拟同一实际电路。现在以线圈为例加以说明。以说明。线圈的几种电路模型线圈的几种电路模型 (a)线圈的图形符号线圈的图形符号 (b)线圈通过低频交流的模型线圈通过低频交流的模型 (c)线圈通过高频交流的模型线圈通过高频交流的模型电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 三

12、三、集总参数集总参数(lumped parameter)元件与集总参数电路元件与集总参数电路 集总参数元件集总参数元件(lumped element)：在任何时刻在任何时刻，流入流入二端元件的一个端子的电流一定等于从另一个端子流出的二端元件的一个端子的电流一定等于从另一个端子流出的电流电流，两个端钮之间的电压为单值量两个端钮之间的电压为单值量。集总参数电路集总参数电路(lumped circuit)：由集总参数元件构成由集总参数元件构成的电路的电路。一一个个实实际际电电路路要要能能用用集集总总参参数数电电路路近近似似，要要满满足足如如下下条条件件：即即实实际际电电路路的的尺尺寸寸必必须须远远小

13、小于于电电路路工工作作频频率率下下的的电电磁波的波长磁波的波长。电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 已知电磁波的传播速度与光速相同，即已知电磁波的传播速度与光速相同，即v 3105 km/s(千米千米/秒秒)(1)若电路的工作频率为若电路的工作频率为f 50 Hz，则则 周期周期T 1/f 1/50 s 0.02 s 波长波长 3105 0.02 km 6000 km 一般电路尺寸远小于一般电路尺寸远小于 。(2)若电路的工作频率为若电路的工作频率为f 50 MHz，则则 周期周期T 1/f 0.02 106 s 0.02 us 波长波长 3105 0.02 106 km 6 m 此

14、此时时一一般般电电路路尺尺寸寸均均与与 可可比比，所所以以电电路路在在高高频情况下不能视为集总参数电路。频情况下不能视为集总参数电路。电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 在在实实际际电电路路中中三三种种参参数数是是连连续续分分布布的的，就就是是说说：在在电电路路的的任任何何部部分分都都既既有有电电阻阻，又又有有电电容容，又又有有电电感感。如如两两根根并行导线：并行导线：四、四、分布参数分布参数(distributed parameter)R0L0G0C0 xAB传输线的电路模型传输线的电路模型 电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 R0L0G0C0 xAB x分分得得愈愈小小

15、，就就愈愈接接近近实实际际情情况况，称称这这种种连连续续分分布布的的电路参数为电路参数为分布参数分布参数，该电路为该电路为分布参数电路分布参数电路。R0：单位长度的电阻，：单位长度的电阻，G0：单位长度的电导，：单位长度的电导，L0：单位长度的电感，：单位长度的电感，C0：单位长度的电容。：单位长度的电容。电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 分分布布参参数数电电路路(distributed circuit)，除除了了有有时时间间变变化化以以外外，还还有有空空间间变变化化，电电路路中中的的电电流流和和电电压压既既是是时时间间的的函函数数，又又是是距距离离的的函函数数，i i(x，t)，

16、u u(x，t)。分分布布参参数数电电路路中中的的电流和电压关系必须用偏微分方程来描述。电流和电压关系必须用偏微分方程来描述。l电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 一、电路中的主要物理量一、电路中的主要物理量 1.电流电流(current)：正电荷正电荷(electric charge)定向移动。定向移动。单位：单位：A(安安)(Ampere，安培安培)1.2 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向 主主要要有有电电压压、电电流流、电电荷荷、磁磁链链。在在线线性性电电路路分分析析中中常常用用电电流流、电电压压、电电位位等等。另另外外，电电功功率率和和电电能能量量也也是是重重要要的的

17、物理量。物理量。电电流流的的大大小小用用电电流流强强度度表表示示：单单位位时时间间内内通通过过导导体体截截面的电量。面的电量。电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 2.电电压压(voltage)：电电场场中中某某两两点点A、B间间的的电电压压(降降)UAB等等于于将将点点电电荷荷q从从A点点移移至至B点点电电场场力力所所做做的的功功WAB与与该点电荷该点电荷q的比值，即的比值，即 单位单位：V(伏伏)(Volt，伏特伏特)当当把把点点电电荷荷q由由B移移至至A时时，需需外外力力克克服服电电场场力力做做同同样样的的功功|WAB|=|WBA|，此此时时可可等等效效视视为为电电场场力力做做了

18、了负负功功WAB，则则B到到A的电压为的电压为 电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 3.电位电位(potential)：电路中为分析的方便，常在电路中选：电路中为分析的方便，常在电路中选某一点为某一点为参考点参考点(reference node)，把任一点到参考点的电，把任一点到参考点的电压称为该点的电位。压称为该点的电位。参参考考点点的的电电位位一一般般选选为为零零，所所以以，参参考考点点也也称称为为零零电电位点。位点。电位用电位用 表示，单位与电压相同，也是表示，单位与电压相同，也是V(伏伏)。abcd设设c点为电位参考点，则点为电位参考点，则 c 0电路基本概念和电路定律电路基

19、本概念和电路定律 两点间电压与电位的关系：两点间电压与电位的关系：abcd仍设仍设c点为电位参考点，点为电位参考点，c 0 前例前例结结论论：电电路路中中任任意意两两点点间间的的电电压压等等于于该该两两点点间间的的电电位位差差(potential difference)。电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 例例1.abc1.5 V1.5 V已知已知 Uab 1.5 V，Ubc 1.5 V。求求 a；b；c；Uac。(1)以以a点为参考点点为参考点，a 0 Uab a-b b a-Uab -1.5 VUbc b-c c b-Ubc -1.5-1.5 -3 VUac a-c 0-(-3)

20、3 V(2)以以b点为参考点点为参考点，b 0 Uab a-b a b+Uab 1.5 VUbc b-c c b-Ubc -1.5 VUac a-c 1.5-(-1.5)3 V结结论论：电电路路中中电电位位参参考考点点可可任任意意选选择择；当当选选择择不不同同的的电电位位参参考考时时，电电路路中中各各点点电电位位均均不不同同，但但任任意意两两点点间间电电压保持不变压保持不变。电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 4.电电动动势势(eletromotive force/electromotance)：局局外外力力克克服服电电场场力力把把单单位位正正电电荷荷从从负负极极(negative

21、polarity)经经电电源源内内部部移移到到正正极极(positive polarity)所所作作的的功功称称为为电电源源的电动势。的电动势。e 的单位与电压相同，也是的单位与电压相同，也是 V(伏伏)v电电场场力力把把单单位位正正电电荷荷从从A移移到到B所所做做的的功功(UAB)，与与外外力力克克服服电电场场力力把把相相同同的的单单位位正正电电荷荷从从B经经电电源源内内部部移移向向A所所做的功做的功(eBA)是相同的，所以是相同的，所以UAB eBA。电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 二、电流、电压的二、电流、电压的参考方向参考方向(reference direction)如图

22、所示，如图所示，带电极板使电荷带电极板使电荷 运动，电荷形成的电流方向为自运动，电荷形成的电流方向为自A 到到B，这就是电流的实际方向。，这就是电流的实际方向。+AB电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 1.电流的参考方向电流的参考方向元件元件(导线导线)中电流流动的实际方向有两种可能中电流流动的实际方向有两种可能:参考方向参考方向：任意选定一个方向即为电流的参考方向。：任意选定一个方向即为电流的参考方向。大小大小 方向方向 电流电流 i 为代数量，具有为代数量，具有 实际方向实际方向i实际方向实际方向 i i参考方向参考方向BA电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 电流参考方

23、向有两种表示：电流参考方向有两种表示：用箭头表示：箭头的指向为用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。电流的参考方向。用双下标表示：如用双下标表示：如iAB,电流的参考方向由电流的参考方向由A点指向点指向B点。点。i 0 0 i 参考方向参考方向实际方向实际方向 ABi 参考方向参考方向 实际方向实际方向 AB电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 为什么要引入参考方向？为什么要引入参考方向？(b)实实际际电电路路中中有有些些电电流流是是交交变变的的，无无法法标标出出实实际际方方向向。标标出出参参考考方方向向，再再加加上上与与之之配配合合的的表表达达式式，才才能能表表示示出出电电流流的的

24、大大小小和和实实际方向。际方向。(a)有有些些复复杂杂电电路路的的某某些些支支路路事事先先无无法法确确定定实实际际方方向向。为为分分析析方方便便，只只能能先先任任意意标标一一方方向向（参参考考方方向向），根根据据计计算算结结果果，才才能能确确定电流的实际方向。定电流的实际方向。电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 2.电压电压(降降)的参考方向的参考方向 U 0 0时，元件确实吸收功率；当时，元件确实吸收功率；当p0 吸收正功率吸收正功率 (吸收吸收)p吸吸0 发出正功率发出正功率 (发出发出)p发发0p0 发出功率发出功率 p发发 uSi 0 吸收功率吸收功率 p吸吸 uSi 0发出

25、功率发出功率 p发发 uis0吸收功率吸收功率 p吸吸 uis0发出功率发出功率 6.实际电流源的产生：实际电流源的产生：可由稳流电子设备产生，如晶体管的集电极电流与负可由稳流电子设备产生，如晶体管的集电极电流与负载无关；光电池在一定光线照射下光电池被激发产生一定载无关；光电池在一定光线照射下光电池被激发产生一定值的电流等。值的电流等。iSiu+_电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 2 电路如图所示。电路如图所示。若：若：(1)R 10；(2)R 5；(3)R 2 时时;试判断试判断5V电压源是发出功率或吸收功率。电压源是发出功率或吸收功率。思考与练习思考与练习1 独立电压源能否短路

26、独立电压源能否短路?独立电流源能否开路独立电流源能否开路?为什么？为什么？cba电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 常用的干电池和可充电电池常用的干电池和可充电电池电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 实验室使用的直流稳压电源实验室使用的直流稳压电源用示波器观测直流稳压电源的电压随时间变化的波形用示波器观测直流稳压电源的电压随时间变化的波形。示波器示波器 稳压电源稳压电源 电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 1.6 受控电源（受控电源（非独立源非独立源）1.定定义义：受受控控电电压压源源的的电电压压或或受受控控电电流流源源的的电电流流不不是是给给定定的的时时间间函函

27、数数，而而是是受受电电路路中中某某个个支支路路的的电压（或电流）的控制。电压（或电流）的控制。电路符号电路符号+受控电压源受控电压源受控电流源受控电流源电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 例例4:ic ib三极管用以前讲过的元件无法表三极管用以前讲过的元件无法表示它电流关系示它电流关系,为此引出新的电路为此引出新的电路模型模型电流控制的电流源电流控制的电流源。左图用电流控制的电流源（即左图用电流控制的电流源（即CCCS模型）来表示一个三极管。模型）来表示一个三极管。RcibRbic受控源是一个四端元件受控源是一个四端元件:输入端口是控制支路，输入端口是控制支路，输出端口是受控支路。输

28、出端口是受控支路。ib ib控制部分控制部分 受控部分受控部分 入入口口 出出口口 icRcibRbic电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 2.分分类类：根根据据控控制制量量和和被被控控制制量量是是电电压压 u 或或电电流流 i，受受控控源源可可分分为为四四种种类类型型：当当被被控控制制量量是是电电压压时时，用用受受控控电电压压源源表表示示；当当被被控控制制量量是是电电流流时时，用用受受控控电电流源表示。流源表示。(a)电压控制的电压源电压控制的电压源 (Voltage Controlled Voltage Source)u2 u1 ：电压放大倍数电压放大倍数 i1i2+_ u1u2

29、 u1+_u2VCVS+_ 电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 r :转移电阻转移电阻 u2 ri1 (b)电流控制的电压源电流控制的电压源 (Current Controlled Voltage Source)g:转移电导转移电导 i2 gu1(c)电压控制的电流源电压控制的电流源 (Voltage Controlled Current Source)+_ u1i1u2 ri1+_ u2i2CCVS+_VCCSi2 gu1+_u2i2+_ u1i1电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 (d)电流控制的电流源电流控制的电流源 (Current Controlled Curre

30、nt Source):电流放大倍数电流放大倍数 i2 i1 、r、g、为常数时为常数时，被控制量与控制量满足线被控制量与控制量满足线性关系性关系，则受控源称为线性受控源则受控源称为线性受控源。CCCSi2 i1+_u2i2+_u1i1电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 3.受控源与独立源的受控源与独立源的比较比较 (1)独独立立源源电电压压（或或电电流流）由由电电源源本本身身决决定定，与与电电路路中中其其它它电电压压、电电流流无无关关，而而受受控控源源电电压压（或或电电流流）直直接接由由控制量决定。控制量决定。(2)独独立立源源作作为为电电路路中中“激激励励”，由由它它在在电电路路中

31、中产产生生电电压压、电电流流，而而受受控控源源只只是是反反映映出出口口端端与与入入口口端端的的关关系系，在在电路中不能作为电路中不能作为“激励激励”。电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 例例5：图示电路，已知图示电路，已知US=10V，R1=R2=R3=10，=10，求求R3上电压为多少？上电压为多少？解：控制变量解：控制变量R3上电压上电压 受控电压源电压受控电压源电压 I 101V 10V IIR1R2R3US U电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 例例6：图示电路，已知：图示电路，已知 US 10V，R 10，当当 2、0、-2 时，求时，求I1为多少？为多少？特别当

32、特别当 -1时，时，I1为无穷大，电路无解。为无穷大，电路无解。解：解：当当 2时时 当当 0时时 当当 -2时时 I1RUS I1I2电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 1.7 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 基基 尔尔 霍霍 夫夫 定定 律律 包包 括括 基基 尔尔 霍霍 夫夫 电电 流流 定定 律律（Kirchhoffs Current LawKCL）和和基基尔尔霍霍夫夫电电压压定定律律（Kirchhoffs Voltage LawKVL）。它它反反映映了了电电路路中中所所有有支支路路电电流流和和电电压压的的约约束束关关系系，是是分分析析集集总总参参数数电电路路的的基基本本定定律律。

33、基基尔尔霍霍夫夫定定律律与与元件特性构成了电路分析的基础。元件特性构成了电路分析的基础。电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 一、一、几个名词几个名词（定义）（定义）：1.支支路路(branch)：电电路路中中通通过过同同一一电电流流的的每每个个分分支支，称称为为一一条支条支 路路(电路中的支路数用电路中的支路数用b来表示来表示)。2.节点节点(node):三条或三条以上支路的连接点称为节点三条或三条以上支路的连接点称为节点(节点节点数用数用n来表示来表示)。3.回路回路(loop)：由支路组成的闭合路径：由支路组成的闭合路径(回路数用回路数用 l 来表示来表示)。b 3 4.网孔网孔

34、(mesh)：对：对平面电路平面电路，每个网眼即为网孔。，每个网眼即为网孔。网孔是回路，但回路不一定是网孔。网孔是回路，但回路不一定是网孔。+_R1uS1+_uS2R2R3123abl 3 n 2 电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 二二、基基尔尔霍霍夫夫电电流流定定律律 (KCL)：在在集集总总参参数数电电路路中中，任任何何时时刻刻，对对任任一一节节点点，所所有有流流出出（流流入入）节节点点的的各各支支路路电流的代数和恒等于零。即电流的代数和恒等于零。即 物理基础物理基础:电荷守恒，电流连续性。电荷守恒，电流连续性。i1i4i2i3令流出为令流出为“+”（支路电流背离节点）（支路电

35、流背离节点）-i1+i2-i3+i4 0i1+i3 i2+i4 对节点对节点b：i1+i2 10+(12)i2 1A 例例7:对节点对节点a：7+i1 4 i1 3A 7A4Ai110A-12Ai2ab电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 KCL可推广到一个可推广到一个封闭面封闭面(closed boundary)：i1i2i3i1+i2+i3 0 （其中必有负的电流）（其中必有负的电流）注意列写注意列写KCL方程时方程时，各支路电流的方向采用的是参各支路电流的方向采用的是参考方向考方向。电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 思考思考：I=?1.3.AB+_1111113+_2

36、i1=i2?i2i1AB+_1111113+_22.A=B?i1 A=B?电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 顺时针绕向分别为：顺时针绕向分别为：三三、基基尔尔霍霍夫夫电电压压定定律律（KVL）：在在集集总总参参数数电电路路中中，任任何何时时刻刻，沿沿任任一一回回路路，所所有有支支路路电电压压的的代代数数和和恒恒等等于零于零。即。即US1R1I1+I4_+US4R4I3R3R2I2_abcdef 绕行方向绕行方向 R2I2+R3I3R4I4US4+R1I1+US1 0逆时针绕向分别为：逆时针绕向分别为：US1R1I1+US4+R4I4R3I3+R2I2 0 设设a为参考点：为参考点：

37、a0(0(V)电位单值性电位单值性电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 AB l1l2UAB（沿沿l1）UAB（沿（沿l2）电位的单值性电位的单值性 重写上式：重写上式：R2I2+R3I3 US1R1I1+US4+R4I4推推论论：电电路路中中任任意意两两点点间间的的电电压压等等于于两两点点间间任任一一条条路路径径经经过过的的各各元件电压的代数和。元件电压的代数和。R2I2+R3I3R4I4US4+R1I1+US1 0US1R1I1+I4_+US4R4I3R3R2I2_abcdef 绕行方向绕行方向 电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 KCL、KVL小结小结 (1)KCL是对

38、支路电流的线性约束是对支路电流的线性约束，KVL是对支路电压是对支路电压的线性约束。的线性约束。(2)KCL、KVL与组成支路的元件性质及参数无关。与组成支路的元件性质及参数无关。(3)KCL表明电荷守恒；表明电荷守恒；KVL表明表明电位电位具有具有单值性。单值性。(4)KCL、KVL只适用于集总参数的电路。只适用于集总参数的电路。电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 例例9：电路如图所示。已知：电路如图所示。已知uab 6V，uS1(t)4V，uS2(t)10V，R1 2 和和R2 8。求电流求电流 i 和各电压源吸收的功率。和各电压源吸收的功率。电路基本概念和电路定律电路基本概念和

39、电路定律 两个电压源的吸收功率分别为两个电压源的吸收功率分别为 解：解：uab 6V，uS1 4V，uS2 10V，R1 2，R2 8。电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 例例10：电路如图所示。已知：电路如图所示。已知uS1(t)24V，uS2(t)4V，uS3(t)6V，R1 1，R2 2 和和R3 4。求电流求电流 i(t)和电压和电压 uab(t)。电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 沿右边路径求电压沿右边路径求电压uab得到得到 也可由左边路径求电压也可由左边路径求电压uab得到得到 解：解：uS1 24V uS2 4V uS3 6V R1 1 R2 2 R3 4

40、。电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 例例11：电路如图所示。试求开关：电路如图所示。试求开关 S 断开后，电流断开后，电流 I和和b点点 的电位。的电位。解解:图图(a)是是电电子子电电路路的的习习惯惯画画法法，不不画画出出电电压压源源的的符符号号，只只 标出极性和对参考点的电压值，即电位值。标出极性和对参考点的电压值，即电位值。电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 再根据再根据KVL求得求得 b点的电位。点的电位。我们可以用相应电压源来代替电位，画出图我们可以用相应电压源来代替电位，画出图(b)电路，电路，由此可求得开关由此可求得开关 S断开时的电流断开时的电流 I。电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 例例12：电路如图所示。已知电路如图所示。已知uS1 10V，iS1 1A，iS2 3A，R1 2，R2 1。求电压源和各电流源吸收的功率。求电压源和各电流源吸收的功率。电路基本概念和电路定律电路基本概念和电路定律 电压源吸收的功率为：电压源吸收的功率为：电流源电流源iS1和和iS2吸收的功率分别为：吸收的功率分别为：解解：根据：根据KCL求得求得 根据根据KVL和和VCR求得：求得：uS1 10V，iS1 1A，iS2 3A，R1 2，R2 1。