電路分析

基礎

前言5、考核：64學時（4個學分），重修費：4*60=￥240教、考分離，考試（閉卷）成績80%，平時成績20%。1、課程性質:電類學科的專業基礎課程2、課程目標:理解基本概念、基本定律、基本定理；掌握基本分析方法。3、課程的教授方式：講授4、學習方法與要求：1）深刻理解:基本概念、基本定律、基本定理。2）熟練掌握各種電路的基本分析方法并靈活運用。3）認真聽課，做好筆記。用教科書教，而不是教教科書。4）學和練有機結合。5）閱讀參考書和電子資源。電路分析授課計劃講課內容采用李瀚蓀編著的《電路分析基礎》作為教材，分64學時講授。全書共分上、下冊：上冊：電阻電路的分析+動態電路的時域分析下冊：動態電路的相量分析教師姓名：趙麗娜

E-mail：bettyzhao@教師課件密碼：123456第一篇總論和電阻電路的分析第一章集總參數電路中電壓、電流的約束關系常用電路元件：基本概念：基本變量：基本定律：集總參數電路、集總參數元件、兩類約束等。電壓、電流、功率。常用電路元件的VCR定律；基爾霍夫定律。重點：1.電流、電壓的參考方向與關聯參考方向,2.基爾霍夫定律電阻元件、獨立電壓源和獨立電流源、受控源。§1—1電路及集總電路模型一、電路（網絡）------實際電路1、定義：由電阻器、電容器、電感器等實際部件和晶體管等實際器件按一定方式連接而構成的電流通路。主要由電源、負載和中間環節組成。實際電路中常見的組成部件和器件

電池電容器運算放大器晶體管電阻器線圈2、作用：（1）能量轉換：實現電能的傳輸和轉換。（2）信號處理：實現電信號傳輸、處理和存儲。電氣圖：用元件圖形符號表示的各部、器件相互連接關系的圖。3、分類：線性非線性激勵與響應滿足疊加性和齊次性的電路。時變時不變

電路元件參數不隨時間變化。集總參數分布參數

實際電路幾何尺寸遠小于最高工作頻率所對應的波長的電路。（d<<λ）C=3x108m/sf(Hz)5025k500M30G(m)6x10612k0.60.01靜態動態

含有動態元件的電路。變壓器電容器電阻器

集總參數元件定義：當實際部、器件的尺寸遠小于其使用時最高工作頻率所對應的波長時（理想化的條件），將其主要性能抽象出來，構成性能單一化的元件，稱為集總參數元件（也稱理想電路元件）。集總參數元件特征：1）只反映一種基本電磁現象2）可由數學方法精確定義①理想電源元件：如獨立電壓源與獨立電流源②理想負載元件：電阻器（消耗電能）、電容器（電場）、電感器（磁場）③理想耦合元件：包括受控電源、耦合電感器、理想變壓器、回轉器等。二、集總參數電路模型（理想電路）集總參數電路定義：由集總參數元件組成的電路稱為集總參數電路，簡稱集總電路或電路。分為電阻電路和動態電路。可由電路圖和電路數據來表示。電路圖：用元件圖形符號表示的電路模型。它表示電路元件的特性及元件間的連結關系。圖1－1手電筒電路（P3）常用電路圖來表示電路模型(a)實際電路(b)電原理圖（電氣圖）(c)電路模型（電路圖）(d)拓撲結構圖圖1－2晶體管放大電路(P4)(a)實際電路(b)電原理圖(c)電路模型(d)拓撲結構圖三、實際電路與電路模型的關系實際電路電路模型計算分析電氣特性

電路分析

電路綜合目的：通過對電路模型的分析計算來預測或得到實際電路的特性，從而改進實際電路的電氣特性和設計出新的電路。任務：掌握電路的基本理論和電路的基本分析方法。說明：本書只對集總電路模型中的線性、時不變、靜態、動態電路進行分析。牢固建立“電路模型”概念。§1—2電路變量電流、電壓及功率電流：帶電粒子的定向運動。質子和電子。電壓：電場力把單位正電荷從一點移向另一點所做的功。反映電路中的能量。功率：支路吸收或提供能量的速率。

電路的特性是由電流、電壓和功率等物理量來描述的。電路分析的基本任務是計算電路中的電流、電壓和功率。一、電流和電流的參考方向1、定義單位時間內通過導體橫截面的電荷，即2、分類1）恒定電流(I):電流的大小和方向不隨時間變化。(dc)2）時變電流(i):電流的大小和方向隨時間變化.3）交流電流:電流的大小和方向隨時間作周期性變化且平均值為零的時變電流。(ac)§1—2電路變量電流、電壓及功率電流：SI單位安（A）用符號i或I表示電荷：SI單位庫（C）用符號q或Q表示3、實際方向4、參考方向實際方向（真實方向）在分析時不可確定，因此需要指定一個方向作為分析時的電流方向，這就是參考方向。在分析電路時,電流的參考方向可任意假定，在電路圖中用箭頭表示。bai習慣上規定正電荷運動的方向為電流方向。5、參考方向與實際方向的關系1.電流i的實際方向與參考方向一致,則i>0;或若i>0,表明實際方向與參考方向一致。2.電流i的實際方向與參考方向不一致,則若i<0;或若i<0，表明實際方向與參考方向相反。注意：在未標注參考方向時，電流的正、負無意義。因為正負是一個相對的概念。在此就是實際方向相對于參考方向。例1：已知電流的方向由a到b,大小為2A.問如何表示這一電流?bai解：有兩種表示法：1、參考方向與實際方向一致

baI=2A2、參考方向與實際方向相反baI=－2Abai解：1、i=1A電流的實際方向與參考方向一致,即由b到a。2、i=-1A電流的實際方向與參考方向不一致，即由a到b。例2：選電流i的參考方向如圖。若算出i=1A或i=-1A,求電流i的實際方向。單位正電荷由電路中a點移動到b點所失去或獲得的能量，稱為a、b兩點的電壓，即2、分類1）恒定電壓（U）：電壓的大小和極性不隨時間變化。(dc或DC)。2）時變電壓(u)：電壓的大小和方向隨時間變化。3）交流電壓:電壓的大小和方向隨時間作周期性變化且平均值為零的時變電壓。(ac或AC)。二、電壓和電壓的參考方向1、定義電壓：SI單位伏（V）用符號u或U表示。能量：SI單位焦（J）用符號w或W表示。3、電壓的極性：

a、b兩點的電位有高、低之分。對于元件來說：高電位為正極，低電位為負極。因此元件有極性之分。4、極性與能量的得失關系：

正（負）電荷從高到低，將失去（得到）能量；反之正（負）電荷由低到高，將獲得（失去）能量。如圖所示。即正電荷在電路中轉移時電能的得或失表現為電位的升高或降落，即電壓升或電壓降。電壓降：正電荷從高電位到低電位，能量失。電壓升：正電荷從低電位到高電位，能量得。ab+u－5、電壓的真實極性（方向）：習慣上認為電壓的實際方向是從高電位指向低電位。高電位稱為正極，低電位稱為負極。6、電壓的參考極性（方向）：在分析電路時，參考極性為任意假定，在元件或電路的兩端用“+”和“－”表示。7、參考極性與實際極性的關系注意：

必須指定電壓參考方向，這樣電壓的正或負值才有意義。1）若u>0，實際極性與參考極性相同2）若u<0，實際極性與參考極性相反ab例已知：Ua=3V,Ub=1V,求元件兩端的電壓U=?解：兩種結果（1）ab

+U－U=Uab=Ua-Ub=2V表示實際極性與參考極性一致。（2）ab－U＋U=Uba=Ub-Ua=-2V表示實際極性與參考極性相反。三、關聯參考方向abi+u－ab－u+i1.電壓與電流為關聯方向：當電壓的參考極性與電流的參考方向一致，即電流參考方向是從電壓參考正極流入、負極流出。iab－u+ab+u－i電壓與電流為非關聯方向：當電壓的參考極性與電流的參考方向相反，即電流參考方向是從電壓參考負極流入、正極流出。電壓參考極性與電流參考方向的關系。電流和電壓參考方向的表示方法：電流：1）箭頭2）雙下標法iab(方向由a指向b)電壓：1）正負號2）箭頭3）雙下標法uab(高電位在前，低電位在后)問題：在復雜電路中難于判斷元件中各變量的實際方向，如何辦？解決方法：（1）在解題前先設定一個正方向作為參考方向。（2）根據電路的定律、定理，列寫各變量間相互關系的代數表達式。（3）根據計算結果確定實際方向。說明：1、電流和電壓的參考方向可任意選定，但一旦選定后，在電路的分析和計算過程中不能改變。2、為了電路分析和計算的方便，常采用電壓電流的關聯參考方向。也就是說，當電壓的參考極性已經規定時，電流參考方向從“+”指向“-”；當電流參考方向已經規定時，電壓參考極性的“+”號標在電流參考方向的進入端，“-”號標在電流參考方向的流出端。四、功率定義：表示二端元件或二端網絡吸收或提供能量的速率。單位：瓦(W)

數學表達式：p(t)=dw/dt或

p(t)=i(t)u(t)、p(t)=-i(t)u(t)功率的方向及參考方向:能量傳輸（流動）的方向定為功率的方向。在分析電路時,功率的參考方向可任意假定，或是進入、或是離開所研究的電路部分。功率的真實方向與參考方向的關系:若功率的真實方向與參考方向一致，則P>0;或若P>0，表示功率的真實方向與參考方向一致。反之:若功率的真實方向與參考方向相反，則P<0;或若P<0，表示功率的真實方向與參考方向相反。P與U和I的關系式：在關聯方向下：在非關聯方向下：P>0，吸收功率；P<0，提供功率p和i、u一樣，也是代數量，可正、可負。

所謂“吸收”是指：在單位時間dt內，單位正電荷dq從高電位a→低電位b將失去能量，電荷失去的能量必定消耗于該段電路之中，即該段電路吸收能量，吸收功率。注意:（1）計算功率時，一定要根據u、i方向的相互關系（關聯或非關聯），選用相應的計算公式。（2）不論用哪個公式算出的功率，只要p>0，則表示該元件或電路吸收功率，p<0，則表示該元件或電路提供功率。（3）對同一元件，當u、i一定時，不論電壓、電流是選取關聯，還是非關聯方向，算出的功率結果必定相同。（4）一般在計算功率時，不需標出功率的參考方向，功率的正、負只需用功率是吸收或提供來表示。例在下圖電路中，已知U1=1V,U2=－6V,U3=－4V,

U4=5V,U5=－10V,I1=1A,I2=－3A,