1、電路理論基礎電路理論基礎南航金城學院信息系 張朋81719076（小靈通）83794078（住宅）辦公室：辦公室：A1S-409 87190049A1S-409 87190049 新學期贈言 秋高氣爽，到處是陽光燦爛； 良好開端，意味著成功一半； 面對人民期盼的目光， 我們戰勝困難，攻克堡壘，勇攀科學高峰。 金城金城，金戈鐵馬，眾志成城。怎樣學好這門課？多思考，勤練習。z很重要的電類專業技術基礎課，有點難。z一課不拉，凡缺課在下次課前及時補上。z記筆記-課堂內容教材中找不到的；參考書。z期末考試成績70% 。z平時成績30%。包括：z 作業-多做習題，按時交作業者，10分/題;否則， 5分/題

2、。多做多得。z 課堂提問-基本答對者，10分/次；完全不會者，0分；曠課者，-10分。鼓勵搶答。z少而精，師生互動，主動學習。遵守課堂紀律。參考書z電路，邱關源，北京，高等教育出版社z -配套：電路習題解析，王仲英，西安交大出版社z電路分析基礎，張永瑞，西安電子科技大出版社z-配套：實驗與題解，張永瑞 z電路學習指導與習題精解，潘雙來等，清華大學出版社1. 電壓、電流的參考方向電壓、電流的參考方向3. 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 重點重點：(circuit model & circuit laws )2. 電路元件特性電路元件特性第一章第一章 電路基本概念和定律電路基本概念和定律1.1

3、電路和電路模型電路和電路模型1.2電流和電壓的參考方向電流和電壓的參考方向1.3 電功率和能量電功率和能量1.4 電阻元件電阻元件1.5 電容元件電容元件1.6 電感元件電感元件1.7 電壓源和電流源電壓源和電流源1.8 受控電源受控電源1.10 基爾霍夫定律基爾霍夫定律1.9運算放大器運算放大器一、一、 電路電路：電工設備構成的整體，它為電流的流通提供路徑。：電工設備構成的整體，它為電流的流通提供路徑。電路電路主要由主要由電源電源、負載負載、連接、連接導線導線及及開關開關等構成。等構成。電源電源(source)：提供能量或信號。：提供能量或信號。 比如發電機、電池、電比如發電機、電池、電信號

4、發生器等。信號發生器等。負載負載(load)：用電設備。將電能轉化為其它形式的：用電設備。將電能轉化為其它形式的能量，或對信號進行處理能量，或對信號進行處理.導線導線(line)、開關開關（switch)等：將電源與負載接成通路等：將電源與負載接成通路.1.1 電路和電路模型電路和電路模型（circuit & model)*在電源作用下，電路中會產生電壓、電流。在電源作用下，電路中會產生電壓、電流。故電源又稱故電源又稱激勵源激勵源。電壓、電流稱。電壓、電流稱響應響應。二、電路模型二、電路模型 (circuit model)1. 理想電路元件理想電路元件：根據實際電路元件所具備的電磁性：

5、根據實際電路元件所具備的電磁性質所設想的具有某種單一電磁性質的元件，其質所設想的具有某種單一電磁性質的元件，其u，i關系可用簡單的數學式子嚴格表示。關系可用簡單的數學式子嚴格表示。幾種基本的電路元件：幾種基本的電路元件：電阻元件電阻元件：表示消耗電能的元件：表示消耗電能的元件電感元件電感元件：表示各種電感線圈產生磁場，儲存磁能的作用：表示各種電感線圈產生磁場，儲存磁能的作用電容元件電容元件：表示各種電容器產生電場，儲存電能的作用：表示各種電容器產生電場，儲存電能的作用電源元件電源元件：表示各種將其它形式的能量轉變成電能的元件：表示各種將其它形式的能量轉變成電能的元件2. 電路模型電路模型電路模

6、型電路模型：將：將實際電路實際電路中的元件由元件的模型（中的元件由元件的模型（理想元件理想元件及其及其組合組合）來代替，就可得到實際電路的電路模型。簡稱）來代替，就可得到實際電路的電路模型。簡稱電路電路。 *電路模型是由理想電路元件構成的。電路模型是由理想電路元件構成的。10BASE-T wall plate導線導線電池電池開關開關燈泡燈泡例例 .實際電路元件的模型實際電路元件的模型：將實際電路元件由：將實際電路元件由理想元件理想元件及其及其組合組合來來模擬模擬，使得與實際元件具有，使得與實際元件具有基本相同基本相同的電磁性質。的電磁性質。實際電路實際電路電路模型電路模型(電路電路)三三. 集

7、總參數元件與集總參數電路集總參數元件與集總參數電路集總參數元件集總參數元件：即元件的特性一般可以由兩端的電：即元件的特性一般可以由兩端的電壓和電流間的關系來確定。且這種壓和電流間的關系來確定。且這種關系可以用參數來描述。關系可以用參數來描述。集總參數電路集總參數電路：由集總參數元件構成的電路。：由集總參數元件構成的電路。一個實際電路要能用集總參數電路模擬，一個實際電路要能用集總參數電路模擬，要滿足如下條件：即要滿足如下條件：即實際電路的尺寸必須遠小實際電路的尺寸必須遠小于電路工作頻率下的電磁波的波長于電路工作頻率下的電磁波的波長。*與與分布參數電路分布參數電路相對。本課程主要針對集中參數電路。

8、相對。本課程主要針對集中參數電路。已知電磁波的傳播速度與光速相同，即已知電磁波的傳播速度與光速相同，即v=3105 km/s (千米千米/秒秒)(1) 若電路的工作頻率為若電路的工作頻率為f=50 Hz，則，則 周期周期 T = 1/f = 1/50 = 0.02 s 波長波長 = 3105 0.02=6000 km一般電路尺寸遠小于一般電路尺寸遠小于 。能能用集總參數電路模擬。用集總參數電路模擬。(2) 若電路的工作頻率為若電路的工作頻率為 f=50 MHz，則，則 周期周期 T = 1/f = 0.02 106 s 波長波長 = 3105 0.02 106 = 6 m一般電路尺寸均與一般電

9、路尺寸均與 可比。可比。不能不能視為集總參數電路。視為集總參數電路。(reference direction)一、電路中的主要物理量一、電路中的主要物理量 主要有電壓、電流、電荷、磁通（磁鏈）等，相應的符主要有電壓、電流、電荷、磁通（磁鏈）等，相應的符號是號是U(u) 、I(i)、Q(q) 、 ( )。1. 電流電流 (current)：帶電質點的運動形成電流。：帶電質點的運動形成電流。電流的大小用電流的大小用電流強度電流強度表示：單位時間內通過導體截表示：單位時間內通過導體截面的電量。面的電量。單位：單位：A (安安) (Ampere，安培，安培)1.2電流和電壓的參考方向電流和電壓的參考方

10、向當數值過大或過小時，常用十進制的倍數表示。當數值過大或過小時，常用十進制的倍數表示。國際單位制國際單位制(SI)中，一些常用的十進制倍數的中，一些常用的十進制倍數的表示法如下：表示法如下：符號符號 T G M k c m n p中文中文 太太 吉吉 兆兆 千千 厘厘 毫毫 微微 納納 皮皮數量數量 1012 109 106 103 102 103 106 109 1012 2. 電壓電壓 (voltage)：電場中某兩點：電場中某兩點A、B間的電壓間的電壓(降降)UAB 等于將點電荷等于將點電荷q從從A點移至點移至B點電場力所做的功點電場力所做的功WAB與與該點電荷該點電荷q的比值，即的比值

11、，即單位：單位：V (伏伏) (Volt，伏特，伏特)當把點電荷當把點電荷q由由B移至移至A時，需外力克服電場力做同樣的功時，需外力克服電場力做同樣的功WAB=WBA，此時可等效視為電場力做了負功，此時可等效視為電場力做了負功WAB，則，則B到到A的電壓為的電壓為3. 電位電位：電路中為分析的方便，常在電路中選某一點為參：電路中為分析的方便，常在電路中選某一點為參考點，把任一點到參考點的電壓稱為該點的電位。考點，把任一點到參考點的電壓稱為該點的電位。參考點的電位一般選為參考點的電位一般選為零零，所以，參考點也稱為零電位，所以，參考點也稱為零電位點。點。電位用電位用 表示，單位與電壓相同，也是表

12、示，單位與電壓相同，也是V(伏伏)。abcd設設c點為電位參考點，則點為電位參考點，則 c=0 a=Uac， b=Ubc， d=Udc兩點間兩點間電壓電壓與與電位電位的關系：的關系：abcd仍設仍設c點為電位參考點，點為電位參考點， c=0Uac = a ， Udc = dUad= Uac Udc= a d前例前例結論結論：電路中任意兩點間的電壓等于該兩點間的：電路中任意兩點間的電壓等于該兩點間的電位之差。電位之差。例例 1.1. abc1.5 V1.5 V已知已知 Uab=1.5 V，Ubc=1.5 V(1) 以以a點為參考點點為參考點， a=0Uab= a b b = a Uab= 1.5

13、 VUbc= b c c = b Ubc= 1.51.5= 3 VUac= a c = 0 (3)=3 V(2) 以以b點為參考點點為參考點， b=0Uab= a b a = a +Uab= 1.5 VUbc= b c c = b Ubc= 1.5 VUac= a c = 1.5 (1.5) = 3 V結論結論：電路中電位參考點可任意選擇；當選擇不同的電：電路中電位參考點可任意選擇；當選擇不同的電位參考時，電路中各點電位均不同，但任意兩點間位參考時，電路中各點電位均不同，但任意兩點間電壓保持不變。電壓保持不變。4. 電動勢電動勢(eletromotive force)：局外力克服電場力把單位正

14、電荷：局外力克服電場力把單位正電荷從負極經電源內部移到正極所作的功稱為電源的電動勢，即從負極經電源內部移到正極所作的功稱為電源的電動勢，即e 的單位與電壓相同，也是的單位與電壓相同，也是 V (伏伏) * 根據能量守恒：根據能量守恒：eBA = UAB 。電壓表示電位降，。電壓表示電位降，電動勢表示電位升，即從電動勢表示電位升，即從A到到B的電壓，數值上的電壓，數值上等于從等于從B到到A的電動勢。的電動勢。因為電場力把單位正電荷從因為電場力把單位正電荷從A移到移到B所做的功所做的功(對應對應UAB)，與外力克服電場力把相同的單位正電荷從與外力克服電場力把相同的單位正電荷從B經電源內部移經電源內

15、部移向向A所做的功所做的功(對應對應eBA)是相同的，所以是相同的，所以eBA = UAB。BAdefdwedq* eBA = -UBA 。二、電壓、電流的參考方向二、電壓、電流的參考方向 (reference direction)為什么要引入參考方向為什么要引入參考方向 ？(b)電路中有些電壓、電流是交變的，無法標電路中有些電壓、電流是交變的，無法標出實際方向。標出參考方向，再加上與之出實際方向。標出參考方向，再加上與之配合的表達式，才能表示出電流的大小和配合的表達式，才能表示出電流的大小和實際方向。實際方向。(a)電路中電壓、電流實際方向往往事先無法電路中電壓、電流實際方向往往事先無法確定

16、。為分析方便，只能先任意標一方向確定。為分析方便，只能先任意標一方向（參考方向），根據計算結果，才能確定（參考方向），根據計算結果，才能確定電壓、電流的實際方向。電壓、電流的實際方向。不正確不正確1. 電流的參考方向電流的參考方向+10V10k 電流為電流為1mA因為電流有大小，又有方向因為電流有大小，又有方向元件元件(導線導線)中電流流動的實際方向有兩種可能中電流流動的實際方向有兩種可能: 實際方向實際方向實際方向實際方向參考方向參考方向：任意選定一個方向即為電流的參考方向。：任意選定一個方向即為電流的參考方向。i 參考方向參考方向大小大小(絕對值絕對值)方向方向(正、負號正、負號)這時，代

17、數量可以表示電流這時，代數量可以表示電流AB電流參考方向的電流參考方向的兩種表示兩種表示： 用箭頭表示：箭頭的指向為用箭頭表示：箭頭的指向為電流的參考方向。電流的參考方向。 用雙下標表示：如用雙下標表示：如 iAB , 電流的參考方向由電流的參考方向由A指向指向B。i 參考方向參考方向i 參考方向參考方向i 0i 0實際方向實際方向實際方向實際方向電流的參考方向與實際方向的關系：電流的參考方向與實際方向的關系：2. 電壓電壓(降降)的參考方向的參考方向U 0+實際方向實際方向參考方向參考方向U+參考方向參考方向U+可以任意選定一個方向作為電壓的可以任意選定一個方向作為電壓的參考方向參考方向。電

18、壓參考方向的三種表示方式電壓參考方向的三種表示方式：(1) 用箭頭表示：箭頭指向為電壓（降）的參考方向用箭頭表示：箭頭指向為電壓（降）的參考方向(2) 用正負極性表示：由正極指向負極的方向為電壓用正負極性表示：由正極指向負極的方向為電壓 (降低降低)的參考方向的參考方向(3) 用雙下標表示：如用雙下標表示：如 UAB , 由由A指向指向B的方向為電壓的方向為電壓 (降降)的參考方向的參考方向UU+ABUAB小結：小結：(1) 電壓和電流的參考方向是任意假定的。分析電路前電壓和電流的參考方向是任意假定的。分析電路前必須標明必須標明。(2) 參考方向一經假定，必須在圖中相應位置標注參考方向一經假定

19、，必須在圖中相應位置標注 (包包括方向和括方向和符號符號），在計算過程中不得任意改變。參），在計算過程中不得任意改變。參考方向不同時，其表達式符號也不同，但實際方向考方向不同時，其表達式符號也不同，但實際方向不變。不變。+Riuu = Ri+Riuu = Ri(4) 參考方向也稱為假定方向、正方向，以后討論參考方向也稱為假定方向、正方向，以后討論均在參考方向下進行均在參考方向下進行。(3) 元件或支路的元件或支路的u，i通常采用相同的參考方向，通常采用相同的參考方向，以減少公式中負號，稱之為以減少公式中負號，稱之為關聯參考方向關聯參考方向。反。反之，稱為之，稱為非關聯參考方向非關聯參考方向。+

20、iu+iu一、一、 電功率：單位時間內電場力所做的功，即電功率：單位時間內電場力所做的功，即功率的單位：功率的單位：W (瓦瓦) (Watt，瓦特，瓦特)當當 u,i 的的參考方向一致參考方向一致時，時，p表示元件表示元件吸收吸收的功率；的功率；能量的單位：能量的單位： J (焦焦) (Joule，焦耳，焦耳) 當當 u,i 的的參考方向相反參考方向相反時，時，p表示元件表示元件發出發出的功率。的功率。1.3 電功率和能量電功率和能量二、功率的計算和判斷二、功率的計算和判斷1. u, i 關聯參考方向關聯參考方向P吸 = ui 表示元件吸收的功率表示元件吸收的功率P吸0 吸收正功率吸收正功率

21、(吸收吸收)P吸0 發出正功率發出正功率 (發出發出)P發0，du/dt0，則，則i0，q ，正向充電，正向充電 (電流由參考電流由參考 - 極流向參考極流向參考 + 極極)；(2) u0，du/dt0，則，則i0，q ，正向放電，正向放電 (電流由參考電流由參考 + 極流向參考極流向參考 - 極極)；(3) u0，du/dt0，則，則i0，q ，反向充電，反向充電 (電流由參考電流由參考 + 極流向參考極流向參考 - 極極)；(4) u0，則，則i0，q ，反向放電，反向放電 (電流由參考電流由參考 - 極流向參考極流向參考 + 極極)Ciu+例：例：如圖如圖(a)電路，電路，u(t)波形如

22、圖波形如圖(b)，求電流，求電流ic的波形。的波形。Cu(t)+2Fic(a)(b)u(t)Vt(s)012340.5-0.5(b)u(t)Vt(s)012340.5-0.5(c)i(t)At(s)012341-1解：解：ddccuiCVtA R由 電 容 的：d2dccuit有 ：d220 .51dccuiAt在 01 s 內 ：d22(0.5)1dccuiAt 在 13s內 ：d220.51dccuiAt在 35s內 ：例：例：如圖如圖(a)電路，電路，uc(0)= -1V，C=0.5F，is(t)波形如圖波形如圖(b)，t=0時電流源開始對電容充電，求電容電壓時電流源開始對電容充電，求電

23、容電壓uc(t) t 波形。波形。ic0.5Fuc(t)+-is(t)(a)is(t)(A)t(s)00.5-1123(b)uc(t)(V)t(s)123-1-2(c)1( ) dcctu tiC 由由V VA A解解R R: :： ( )(0)1ccu tuV ( (1 1) )t t 1 1s s時時: : 111( )(1) d11 0.5d0.52(2)220ccccttu tuiCtuV ( (2 2) )1 1t t2 2s s時時 : : 221( )(2) d10 ( 1)d0.542(3)4232ccccttu tuiCtuV ( (3 3) )2 2t t3 3s s時時

24、: : (4) t3s時：時：uc(t)= -2V討論討論：(1) i的大小取決與的大小取決與 u 的變化率，與的變化率，與 u 的大小無關；的大小無關； (微分形式微分形式)(2) 電容元件是一種記憶元件；電容元件是一種記憶元件；(積分形式積分形式)(3) 當當 u 為常數為常數(直流直流)時，時，du/dt =0 i=0。電容在。電容在直流電路中相當于開路，電容有隔直作用；直流電路中相當于開路，電容有隔直作用；(4) 表達式前的正、負號與表達式前的正、負號與u，i 的參考方向有關。當的參考方向有關。當 u，i為關聯方向時，為關聯方向時，i=Cdu/dt； u，i為非關聯方向時，為非關聯方向

25、時，i= Cdu/dt 。2. 電容的儲能電容的儲能由此可以看出，電容是無源元件，它本身不消耗能量。由此可以看出，電容是無源元件，它本身不消耗能量。從從t0到到 t 電容儲能的變化量：電容儲能的變化量：)(21)(21)(21)(21022022tqCtqCtCutCuWC tuCuuipdd 吸吸0)(21)(21)(21)(21)(21ddd220)(222 tqCtCuCutCuCuuCuWuttC若若二二. 時變電容時變電容c(t):( )q c t uc(t)iu+( )( )( )dqd c t udc tduic tudtdtdtdtt0(0) (0)( )( )cu1uidc

26、tc t22( )( )1122d c t up ui udtd c(t)u dc t udtdt電解電容鉭電容與電感有關兩個變量與電感有關兩個變量: L, 對于線性電感對于線性電感,有：有： =Li i+u+e一、線性定常電感元件：任何時刻，電感元件的磁鏈一、線性定常電感元件：任何時刻，電感元件的磁鏈 與電流與電流 i 成正比。成正比。uLi+電路符號電路符號1. 元件特性元件特性1.6 電感元件電感元件 (inductor)線性電感的線性電感的 i 特性特性是過原點的直線是過原點的直線L= /i tg =N 為電感線圈的磁鏈為電感線圈的磁鏈L 稱為自感系數稱為自感系數電感電感 L 的單位：

27、的單位：H(亨亨) (Henry，亨利，亨利) H=Wb/A=Vs/A= s iO 線性電感電壓、電流關系：線性電感電壓、電流關系：u, i 取關聯參考方向取關聯參考方向, u參考方向參考方向與與 呈右螺旋呈右螺旋關系關系。則根據電磁感應定律與楞次定律。則根據電磁感應定律與楞次定律Liu+e+或或 ttttttttutuLiudLuLuLtitt000000d)(d11d1d 1)( )( )( i+u+e討論討論：(1) u的大小取決與的大小取決與 i 的變化率，與的變化率，與 i 的大小無關；的大小無關； (微分形式微分形式)(2) 電感元件是一種記憶元件；電感元件是一種記憶元件；(積分形

28、式積分形式)(3) 當當 i 為常數為常數(直流直流)時，時，di/dt =0 u=0。電感在直流電路中相當于短路；電感在直流電路中相當于短路；(4) 表達式前的正、負號與表達式前的正、負號與u，i 的參考方向有關。當的參考方向有關。當 u，i為關聯方向時，為關聯方向時，u=Ldi/dt； u，i為非關聯方向時，為非關聯方向時，u= Ldi/dt 。2. 電感的儲能電感的儲能由此可以看出，電感是無源元件，它本身不消耗能量。由此可以看出，電感是無源元件，它本身不消耗能量。從從t0 到到t 電感儲能的變化量：電感儲能的變化量：)(21)(21)(21)(21022022tLtLtLitLiWL t

29、iLiuipdd 吸吸0)(21)(21)(21)(21)(21ddd220)(222 tLtLiLitLiLiiLiWittL若若dd(t)dtdtdL(t)didtdtuLi L(t)i二、時變電感二、時變電感 L(t)t0L(0)i(0)1L(t)L(t)iudt22dL(t)idL(t)i dL(t)1122dtdtdtpui ii吸L(t)iu+e+電容元件與電感元件的比較：電容元件與電感元件的比較：結論結論：(1) 元件方程是同一類型；元件方程是同一類型；(2) 若把若把 u-i，q- ，C-L， i-u互換互換,可由電容元件可由電容元件的方程得到電感元件的方程；的方程得到電感元件

30、的方程；(3) C 和和 L稱為對偶元件稱為對偶元件, 、q等稱為對偶元素。等稱為對偶元素。* 顯然，顯然，R、G也是一對對偶元素也是一對對偶元素:I=U/R U=I/GU=RI I=GU電容電容 C電感電感 L變量變量電流電流 i磁鏈磁鏈 關系式關系式電壓電壓 u 電荷電荷 q 222121ddLLiWtiLuLiL 222121ddqCCuWtuCiCuqC (Voltage Source &Current Source)一一、理想電壓源理想電壓源：電源兩端電壓為：電源兩端電壓為uS，其值與流過它的電流，其值與流過它的電流 i 無關。無關。1. 特點特點：(a) 電源兩端電壓由電源

31、本身決定，與外電路無關；電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無關；(b) 通過它的電流是任意的，由外電路決定。通過它的電流是任意的，由外電路決定。直流：直流：uS為常數為常數交流：交流： uS是確定的時間函數，如是確定的時間函數，如 uS=Umsin t電路符號電路符號uS+_1.7 電壓源和電流源電壓源和電流源2. 伏安特性伏安特性US(1) 若若uS = US ，即直流電源，則其伏安特性為平行于，即直流電源，則其伏安特性為平行于電流軸的直線，反映電壓與電流軸的直線，反映電壓與 電源中的電流無關。電源中的電流無關。 (2) 若若uS為變化的電源，則某一時刻的伏安關系也是為變化的電源，則某一時

32、刻的伏安關系也是 這樣這樣。電壓為零的電壓源，伏安曲線與電壓為零的電壓源，伏安曲線與 i 軸重合軸重合,相當于短路元件相當于短路元件。uS+_iu+_uiO電壓源的電壓電電壓源的電壓電流一般取非關聯流一般取非關聯參考方向參考方向3. 理想電壓源的開路與短路理想電壓源的開路與短路uS+_iu+_R(1) 開路：開路：R ，i=0，u=uS。(2) 短路：短路：R=0，i ，理想電源出現理想電源出現病態，因此理想電壓源不允許短路。病態，因此理想電壓源不允許短路。* 實際電壓源也不允許短路。因其內實際電壓源也不允許短路。因其內阻小，若短路，電流很大，可能阻小，若短路，電流很大，可能燒毀電源。燒毀電源

33、。US+_iu+_rUsuiOu=USri實際電壓源實際電壓源4. 功率：功率：或或p吸吸=uSi p發發= uSi ( i, uS關聯參考方向關聯參考方向)電場力做功電場力做功 ， 吸收功率。吸收功率。 電流（正電荷電流（正電荷 ）由低電位向高電位移動）由低電位向高電位移動外力克服電場力作功發出功率外力克服電場力作功發出功率 p發發 uS i (i , us非關聯參考方向非關聯參考方向）物理意義：物理意義：uS+_iu+_uS+_iu+_二二、理想電流源理想電流源：電源輸出電流為：電源輸出電流為iS，其值與此電源的端電，其值與此電源的端電壓壓 u 無關。無關。1. 特點：特點：(a) 電源電

34、流由電源本身決定，與外電路無關；電源電流由電源本身決定，與外電路無關；(b) 電源兩端電壓電源兩端電壓是任意的，由外電路決定。是任意的，由外電路決定。直流：直流：iS為常數為常數交流：交流： iS是確定的時間函數，如是確定的時間函數，如 iS=Imsin t電路符號電路符號iS2. 伏安特性伏安特性IS(1) 若若iS= IS ，即直流電源，則其伏安特性為平行于電，即直流電源，則其伏安特性為平行于電壓軸的直線，反映電流與壓軸的直線，反映電流與 端電壓無關。端電壓無關。 (2) 若若iS為變化的電源，則某一時刻的伏安關系也是為變化的電源，則某一時刻的伏安關系也是 這這樣樣 電流為零的電流源，伏安

35、曲線與電流為零的電流源，伏安曲線與 u 軸重合軸重合,相相當于開路元件當于開路元件 uiOiSiu+_電流源的電壓電電流源的電壓電流一般取非關聯流一般取非關聯參考方向參考方向3. 理想電流源的短路與開路理想電流源的短路與開路R(2) 開路：開路：R，i= iS ，u 。若強。若強迫斷開電流源回路，電路模型為病迫斷開電流源回路，電路模型為病態，理想電流源不允許開路。態，理想電流源不允許開路。(1) 短路：短路：R=0， i= iS ，u=0 ，電流，電流源被短路。源被短路。iSiu+_4. 實際電流源的產生：實際電流源的產生： 可由穩流電子設備產生，有些電子器件輸出具備電流源特可由穩流電子設備產

36、生，有些電子器件輸出具備電流源特性，如晶體管的集電極電流與負載無關；光電池在一定光性，如晶體管的集電極電流與負載無關；光電池在一定光線照射下光電池被激發產生一定值的電流等。線照射下光電池被激發產生一定值的電流等。一個高電壓、高內阻的電壓源，在外部負載電阻較一個高電壓、高內阻的電壓源，在外部負載電阻較小，且負載變化范圍不大時，可將其等效為電流源。小，且負載變化范圍不大時，可將其等效為電流源。RUS+_iu+_rr =1000 ，US =1000 V， R =12 時時 當當 R =1 時，時，u=0.999 V 當當 R =2 時，時，u=1.999 VR1Aiu+_將其等效為將其等效為1A的電

37、流源：的電流源： 當當 R =1 時，時，u=1 V 當當 R =2 時，時，u=2 V與上述結果誤差均很小。與上述結果誤差均很小。5. 功率功率iSiu+_iSiu+_p發發=uis p吸吸= uis(i , us非關聯參考方向非關聯參考方向）p吸吸=uis p發發= uis(i , us關聯參考方向關聯參考方向）(controlled source or dependent source)1. 定義定義：電壓源電壓或電流源電流不是給定的時間函：電壓源電壓或電流源電流不是給定的時間函數，而是受電路中某個支路的電壓數，而是受電路中某個支路的電壓(或電流或電流)的控制。的控制。電路符號電路符號+

38、受控電壓源受控電壓源受控電流源受控電流源1.8 受控電源受控電源 (非獨立源非獨立源)(a) 電流控制的電流源電流控制的電流源 ( Current Controlled Current Source ) : : 電流放大倍數電流放大倍數r : 轉移電阻轉移電阻 i2= i1u2=ri1CCCSi2= i1i12. 分類分類：根據控制量和被控制量是電壓：根據控制量和被控制量是電壓u或電流或電流i ，受控源可分，受控源可分為四種類型：當被控制量是電壓時，用受控電壓源表示為四種類型：當被控制量是電壓時，用受控電壓源表示；當被控制量是電流時，用受控電流源表示。；當被控制量是電流時，用受控電流源表示。+

39、i1u2=ri1CCVS+_(b) 電流控制的電壓源電流控制的電壓源 ( Current Controlled Voltage Source )+_u1u2= i1VCVS+_g: 轉移電導轉移電導 :電壓放大倍數電壓放大倍數VCCSi2=gu1+_u1(c) 電壓控制的電流源電壓控制的電流源 ( Voltage Controlled Current Source )(d) 電壓控制的電壓源電壓控制的電壓源 ( Voltage Controlled Current Source )u2= u1i2=gu1* 本課程只討論線性受控源本課程只討論線性受控源例例:ic= ib用以前講過的元件無法表示

40、此用以前講過的元件無法表示此電流關系。為此可以用新的電電流關系。為此可以用新的電路模型路模型電流控制的電流源電流控制的電流源.一個三極管可以用一個三極管可以用CCCS模型來表示模型來表示. CCCS可以用一個三極管來實現可以用一個三極管來實現.ib ib控制部分控制部分受控部分受控部分RcibRbic受控源是一個四端元件受控源是一個四端元件:輸入端口是控制支路，輸入端口是控制支路，輸出端口是受控支路輸出端口是受控支路.3. 受控源與獨立源的比較受控源與獨立源的比較(1) 獨立源電壓獨立源電壓(或電流或電流)由電源本身決定，與電路中其它由電源本身決定，與電路中其它電壓、電流無關，而受控源電壓電壓

41、、電流無關，而受控源電壓(或電流或電流)直接由控制直接由控制量決定。量決定。(2) 獨立源作為電路中獨立源作為電路中“激勵激勵”，在電路中產生電壓、，在電路中產生電壓、電流，而受控源只是反映輸出端與輸入端的關系，在電流，而受控源只是反映輸出端與輸入端的關系，在電路中不能作為電路中不能作為“激勵激勵”。 1.9 運算放大器 運算放大器的作用是把輸入電壓放大后再送出去。圖中兩個輸入端（左邊）用“-”、“+”號標注，分別稱為反向輸入端和同向輸入端。此外，還有一個輸出端（右邊）用 “+”標注和接地端（公共端)。i- 和 i+ 分別表示反向輸入端和同向輸入端進入運算放大器的電流。u- 、u+ 和 uo

42、分別表示反向輸入端、同向輸入端和輸出端對地的電壓。duudefA0實際運算放大器的A高達104 108 。差動輸入電壓uudefud開環電壓增益圖1-14 運算放大器圖1-15 電壓跟隨器作為理想運算放大器模型，具有以下條件： 1. 即從輸入端看進去元件相當于開路，稱為“虛斷”。 2.開環電壓增益A=(模型中的A改為)因為 ,且 有限，所以 ，即兩輸入端之間相當于“短路”，稱為“虛短”。 “短路”、“虛短”是分析含理想運算放大器電路的基本依據。 00ii、dAuu 00u0du ( Kirchhoffs Laws )基爾霍夫定律包括基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律(Kirchh

43、offs Current LawK C L ) 和和 基 爾 霍 夫 電 壓 定 律基 爾 霍 夫 電 壓 定 律(Kirchhoffs Voltage LawKVL )。它反映了電路中。它反映了電路中所有支路電壓和電流的約束關系，是分析集總參數電路的所有支路電壓和電流的約束關系，是分析集總參數電路的基本定律。基本定律。基爾霍夫定律基爾霍夫定律與與元件特性元件特性構成了電路分析的基礎。構成了電路分析的基礎。1.10 基爾霍夫定律基爾霍夫定律一一 、 幾個名詞：幾個名詞：1. 支路支路 (branch)：電路中通過同一電流的每個分支：電路中通過同一電流的每個分支。 (b)2. 節點節點 (nod

44、e): 三條或三條以上支路的連接點稱為節點。三條或三條以上支路的連接點稱為節點。( n )4. 回路回路(loop)：由支路組成的閉合路徑。：由支路組成的閉合路徑。( l )b=33. 路徑路徑(path)：兩節點間的一條通路。路徑由支路構成。：兩節點間的一條通路。路徑由支路構成。5. 網孔網孔(mesh)：對：對平面電路平面電路，每個網眼即為網孔。，每個網眼即為網孔。網孔是回路，但回路不一定是網孔。網孔是回路，但回路不一定是網孔。+_R1uS1+_uS2R2R3123abl=3n=2二、二、基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律 (KCL)：在任何：在任何集總參數電路中，在集總參數電路中，在任一時刻，流出任一時刻，流出(流入流入)任一節點的各支路電流的代數和為任一節點的各支路電流的代數和為零。零。 即即物理基礎物理基礎:電荷恒定，電流連續性。電荷恒定，電流連續性。i1i4i2i30 (t)i令流出為令流出為“+”(支路電流背離