第一章电路基本概念与基本定律-课件.ppt

1、2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律12020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律2 电路模型 电压、电流的与 基本电路元件 基尔霍夫定律：精品资料 你怎么称呼老师？如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？教师的教鞭“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘”“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早”2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律5第一章第一章 第一节第一节 电路的作用与组成电路的

2、作用与组成第二节第二节 电路模型与电压电流的参考方向电路模型与电压电流的参考方向第三节第三节 理想电路元件理想电路元件第四节第四节 电压源与电流源电压源与电流源第五节第五节 基尔霍夫电流定律和电压定律基尔霍夫电流定律和电压定律第六节第六节 电位的概念与计算电位的概念与计算2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律6第一节第一节 电路的作用与组成电路的作用与组成电路：电路：。1.实现电能的转换、传输和分配实现电能的转换、传输和分配发电机发电机 电灯电灯电动机电动机 电炉电炉 升压升压变压器变压器 降压降压变压器变压器输电线输电线电源电源中间环节中间环节 负载负

3、载 2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律7放放大大器器 电源电源（信号源）（信号源）中间环节中间环节 负载负载 2.2.传递和处理信号传递和处理信号电源：将非电能转换成电能的装置，电源：将非电能转换成电能的装置，例如：发电机、干电池例如：发电机、干电池负载：将电能转换成非电能的装置，负载：将电能转换成非电能的装置，例如：电动机、电炉、灯例如：电动机、电炉、灯中间环节：连接电源和负载的部分，起传输和分中间环节：连接电源和负载的部分，起传输和分 配电能的作用。例如：输电线路配电能的作用。例如：输电线路2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律

4、电路基本概念与基本定律8第二节第二节 电路模型与电压电流的参考方向电路模型与电压电流的参考方向一、电路模型一、电路模型在一定条件下，突出其主要电磁性能，在一定条件下，突出其主要电磁性能，忽略次要因素，将实际电路元件理想化。忽略次要因素，将实际电路元件理想化。理想电路元件主要有电阻、电感、电容、电源。理想电路元件主要有电阻、电感、电容、电源。由理想电路元件所组成的电路，就是由理想电路元件所组成的电路，就是实际电路的电路模型。实际电路的电路模型。是由一些按需要起不同作用的实际电是由一些按需要起不同作用的实际电路元件所组成。如：发电机、电动机、变压器、电阻路元件所组成。如：发电机、电动机、变压器、电

5、阻、电容等等。（实际电路元件的电磁性质复杂）。、电容等等。（实际电路元件的电磁性质复杂）。2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律9电路模型电路模型电池电池灯泡灯泡负载负载电源电源EIRU+_+_举例：如下为最简单的手电筒电路模型举例：如下为最简单的手电筒电路模型2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律10 二、电压和电流的参考方向二、电压和电流的参考方向1.1.电池电池灯泡灯泡负载负载电源电源EIRU+_+_2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律112.2.电路中物理量的方向电

6、路中物理量的方向物理量的物理量的方向方向：实际方向实际方向参考方向参考方向 物理中对电量规定的方向。物理中对电量规定的方向。在分析计算时，对电量人为规定的方向。在分析计算时，对电量人为规定的方向。2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律12物理量的实际方向物理量的实际方向 物物理理量量单单位位实实际际正正方方向向电电流流 IA、kA、mA、A正正电电荷荷移移动动的的方方向向电电动动势势 E V、kV、mV、V电电源源驱驱动动正正电电荷荷的的方方向向 (低低电电位位 高高电电位位)电电压压 UV、kV、mV、V电电位位降降落落的的方方向向 (高高电电位位 低

7、低电电位位)2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律133.3.举例说明电路分析中的举例说明电路分析中的参考方向参考方向问题的提出问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量在复杂电路中难于判断元件中物理量 的实际方向，电路如何求解？的实际方向，电路如何求解？电流方向电流方向AB？电流方向电流方向BA？E1ABRE2IR+_+_2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律14(1)在解题前先设定一个方向，作为在解题前先设定一个方向，作为参考方向；参考方向；解决方法解决方法(3)根据计算结果确定实际方向：根据计算结果确定实际

8、方向：若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。(2)根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式；系的代数表达式；2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律15例例已知：已知：E=2V,R=1问：问：当当U分别为分别为 3V 和和 1V 时，时，IR=?解：解：(1)假定电路中物理量的参考方向如图所示；假定电路中物理量的参考方向如图所示；(2)列电路方程：列电路方程：EUURREU

9、RUIRREUUR E IRRabU+_+_UR+_2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律16(3)数值计算数值计算A1121 V1A112-3 3VRRIUIU（实际方向与参考方向一致）（实际方向与参考方向一致）（实际方向与参考方向相反）（实际方向与参考方向相反）REUIRE IRRURabU+_+_+_Riu+-2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律17(1)“实际方向实际方向”是物理中规定的，而是物理中规定的，而“参考方向参考方向”则则 是人们在进行电路分析计算时是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。任意假

10、设的。(2)在以后的解题过程中，注意一定要在以后的解题过程中，注意一定要先假定先假定物理物理量的量的参考方向，然后再列方程参考方向，然后再列方程 计算计算。缺少缺少“”的物理量是无意义的。的物理量是无意义的。(3)习惯上对于任意的二端元件习惯上对于任意的二端元件把把 I 与与 U 的方向的方向按相同方向假设，称为参考方向按相同方向假设，称为参考方向相关联相关联，否则称，否则称为为非相关联非相关联。相关联相关联非关联非关联2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律18一一.电阻元件：电阻元件：1.iuR具有对电流起阻碍作具有对电流起阻碍作用性质。单位用性质。单

11、位 uiG单位单位S（西门子）（西门子）2.：即电阻值与它所通过的电流：即电阻值与它所通过的电流 和所施加的电压无关。即电阻值固定不变。也可和所施加的电压无关。即电阻值固定不变。也可 以说满足欧姆定律的电阻为线性电阻。以说满足欧姆定律的电阻为线性电阻。3.：电路元件电路元件U U、I I之间函数关系，表现之间函数关系，表现 在直角坐标系中线性电阻伏安特性曲线为一通过原点在直角坐标系中线性电阻伏安特性曲线为一通过原点 的直线。的直线。第三节第三节 理想电路元件理想电路元件Riu+-2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律19I(A)U(V)0参考方向参考方向

12、iRu非相关连如图（非相关连如图（b）图（图（a）图（图（b）相关连相关连 如图（如图（a）Riu 2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律20伏伏-安安 特性特性iuui线性电阻线性电阻非线性电阻非线性电阻总结：电阻总结：电阻元件元件 R R:（单位：（单位：、k、M ）电压电流关系电压电流关系constiuRconstiuRRiu+-参考方向参考方向相关连相关连参考方向参考方向2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律214.在关联参考方向下，电阻元件上消耗的功率为 电阻元件在时间段内消耗的能量为 在非关联参考方向下

13、，电阻上消耗的功率为RuiRiup22）（41)()()()(000022ttttttttdRudiRdiudspW）（5122iRRuiup2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律22RU,V（1）在图）在图1-5中，电压与电流为中，电压与电流为 方向，方向，由欧姆定律由欧姆定律ARui122由于由于0u0 i，故电压与电流的实际方向与图中，故电压与电流的实际方向与图中的参考方向相反。的参考方向相反。2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律23在在下，功率下，功率 Wuip2)1)(2(（2）在图）在图1-6中，电压

14、与电流为中，电压与电流为 方向，由方向，由欧姆定律得欧姆定律得ARui122由于由于u0，所以电压的实际方向与图中标出的参考，所以电压的实际方向与图中标出的参考方向相反，电流的实际方向与图中标出的参考方向相同方向相反，电流的实际方向与图中标出的参考方向相同。在在，功率，功率p0时，表明该时刻二端网络时，表明该时刻二端网络实际吸收（消耗）功率实际吸收（消耗）功率;当当p0时，表明该时刻二端网络实际时，表明该时刻二端网络实际发出（产生）功率发出（产生）功率；由此可以导出一个具有普遍意义的结论：由线性元件组由此可以导出一个具有普遍意义的结论：由线性元件组成的任意二端网络，成的任意二端网络，其电压电流

15、采用其电压电流采用方向时，则与此结论相反。方向时，则与此结论相反。当其端口电压电流参考当其端口电压电流参考时，电路功率时，电路功率p=ui2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律25二、电感元件二、电感元件 L 线性电感元件是具有线性磁路的实际线圈的理想化模型。(b)iuL磁通为 磁链为 =N iuLN(a)磁通与磁链都是由线圈本身的电流产生的，故称为自感磁通和自感磁链。2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律26对线性电感=Li（1-9）在国际单位制中，电感的基本单位为亨 利(简称亨用H表示)，其辅助单位与基本单位的

16、换算关系为361mH10 H 1H10 H磁通和磁链的单位是韦伯（简称韦，用Wb表示）。式中 L称为自感系数或电感，为一正实常数。2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律27 伏安关系（VCR）iuLNddut(=)LiddiuLt公式表明：电感元件为动态元件，只有变化的电流才会产生电压。在直流电路中，电感相当于短路。2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律28 有记忆改写伏安关系1ddiu tL001()()()dtti ti tuL（1-12）电感电流 i(t)不仅与过去某时刻t0的电流i(t0)有关，而且还与电感

17、电压u在t0到t之间的积累作用有关。电感是一个有记忆的元件。ddiuLt2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律29功率与储能u、i关联时，电感元件吸收的功率为ddipuiLit从t0到t时刻，电感吸收的能量为000()()220d()d()d()d()d11()()22tti tLtti tiWpLiLiiLi tLi t（1-14）2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律30 电感吸收的能量，只与两个时刻的电流值有关，而与其过程无关。设i(0)=0，则21()2LWLi t如果电感电流由i(t)减小到零，吸收的能量

18、为21()2LWLi t 负值表明电感在提供能量。电感能将过去吸收的能量完全释放出去。电感不耗能可以储能，但不产生能量。电感是一个无源元件。2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律31三、电容元件三、电容元件 C :uqC 单位电压下存储的电荷单位电压下存储的电荷（单位：（单位：F,F,pF）+电容符号电容符号有极性有极性无极性无极性_+-+q-qui+-2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律32 伏安关系（VCR）qqiuCddddddqCuuiCttt（1-17）当 d0u 时，i0。相当于开路。电容是一个动态元

19、件。当u、i 为非关联参考方向时 。dduiCt 则任一时刻的电容电压为001()()()dttu tu tiC（1-18）电容是一个有记忆的元件。1ddui tC，由式(1-17)得直流电路中电容2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律33(2)功率与储能电容吸收的功率为ddupuiCut从时刻 t0到时刻 t，电容元件吸收的能量为000()()220()d()d()d()d11()()22ttu tCttu tduWpCuCuuCu tCu t2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律34电容吸收的能量，只与两个时刻

20、的电压值有关，而与其过程无关。21()2CWCut 若电容电压减小到零，则吸收的能量为21()2CWCu t设u(0)=0，则 负值表明电容在提供能量。电容能将过去吸收的能量完全释放出去。电容不耗能可以储能，但不产生能量。电容是一个无源元件。2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律35无源元件小结无源元件小结 理想元件的特性理想元件的特性（u 与与 i 的关系）的关系）LCRiRudtdiLudtduCi 2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律36R1LU为直流电压时为直流电压时,以上电路等效为以上电路等效为注意注意

21、 L、C 在不同电路中的作用在不同电路中的作用R1UR2+-UR2C+-2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律3714 电压源和电流源电压源和电流源 电路中的耗能器件或装置有电流流动时，会电路中的耗能器件或装置有电流流动时，会不断消耗能量，电路中必须有提供能量的器件或不断消耗能量，电路中必须有提供能量的器件或装置装置电源。常用的直流电源有干电池、蓄电电源。常用的直流电源有干电池、蓄电池、直流发电机、直流稳压电源和直流稳流电源池、直流发电机、直流稳压电源和直流稳流电源等。常用的交流电源有电力系统提供的正弦交流等。常用的交流电源有电力系统提供的正弦交流电源、

22、交流稳压电源和产生多种波形的各种信号电源、交流稳压电源和产生多种波形的各种信号发生器等。发生器等。为了得到各种实际电源的电路模型，为了得到各种实际电源的电路模型，定义两种理想的电路元件定义两种理想的电路元件独立电压源和独立独立电压源和独立电流源。电流源。2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律38 常用的干电池和可充电电池常用的干电池和可充电电池2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律39 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。示波器稳压电源2020/12/12

23、第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律40独立电压源有两种电路模型，理想电压源和实际电压源模型。独立电压源有两种电路模型，理想电压源和实际电压源模型。理想电压源的电路模型如图（理想电压源的电路模型如图（a a）所示。理想电压源的端）所示。理想电压源的端电压电压)(tu是一个给定的时间函数，不随流过电压源的电流是一个给定的时间函数，不随流过电压源的电流的大小而变化，即的大小而变化，即)()(tutus当当SsUtutu)()(SU为恒定值时，称为恒压源或直流电压源。为恒定值时，称为恒压源或直流电压源。，恒压源的伏安特性如图（恒压源的伏安特性如图（b b）所示）所示。，2020

24、/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律41电压随时间变化的电压源，称为电压随时间变化的电压源，称为时变电压源时变电压源。电压随时间周期性变化且平均值为零的时变电压随时间周期性变化且平均值为零的时变电压源，称为电压源，称为交流电压源交流电压源。电压源的电压与电流采用关联参考方向电压源的电压与电流采用关联参考方向时，其吸收功率为时，其吸收功率为 p=ui（大于零）（大于零）电压源的电压与电流采用关联参考方向电压源的电压与电流采用关联参考方向时，其发出功率为时，其发出功率为 p=ui（小于零）（小于零）2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概

25、念与基本定律42理想电压源的特点理想电压源的特点 （恒压源）（恒压源）特点特点：(1 1）输出电）输出电 压不变，其值恒等于电压源。压不变，其值恒等于电压源。即即 U Uabab U US S；（2 2）电源中的电流由外电路决定。）电源中的电流由外电路决定。伏安特性伏安特性IUabUSUSI+_abUab+_2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律43R/121020100i/A10510.50.10P/WP/W1005010510 例如图示电路中电阻值变化时，电压源的电压不变，例如图示电路中电阻值变化时，电压源的电压不变，电路中的电流电路中的电流 i 和

26、发出功率和发出功率 p 会发生变化。会发生变化。2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律44恒压源特性中不变的是：恒压源特性中不变的是：_US恒压源特性中变化的是：恒压源特性中变化的是：_I_ 会引起会引起 I I 的变化。的变化。外电路的改变外电路的改变I I 的变化可能是的变化可能是 _ 的变化，的变化，或者是或者是_ 的变化。的变化。大小大小方向方向+_I恒压源特性小结恒压源特性小结USUababR+_RUIS2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律45伏安特性伏安特性IUUSRo越大越大斜率越大斜率越大UIRO

27、+-US+_ 实际电压源的电路模型是由理想电实际电压源的电路模型是由理想电压源和它的内阻组成的。压源和它的内阻组成的。0IRUUS2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律46 电压源开路、短路和有载三种状态。电压源开路、短路和有载三种状态。伏安特性伏安特性IUUS （1）电压源有载工作电压源有载工作（开关合上）（开关合上）a.电压与电流电压与电流 关系关系 R0R时，时，U US IUROUSRdc+-ba+_R0R0IRUUS2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律47单位：单位：w、Kw 式中：式中：PS=USI-

28、是电压源产生的功率是电压源产生的功率 P0=R0I2-是电源内阻上所损耗的功率是电源内阻上所损耗的功率 P=UI-是电源输出的功率是电源输出的功率 b.功率与功率平衡功率与功率平衡 IUROUSRdc+-ba+_02RIIUUIS0pPPS2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律48c.电源与负载的判别电源与负载的判别 方法一：方法一：由电压电流的由电压电流的实际方向判别实际方向判别（如图）（如图）电源电源：和的实际方向：和的实际方向相反相反，电流从电源，电流从电源“+”端流出，发出功率端流出，发出功率 负载：负载：和的实际方向和的实际方向相同相同，电流从

29、电源，电流从电源“+”端流入，吸收功率端流入，吸收功率IUROUSRdc+-ba+_2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律49 方法二：方法二：由由 U、I 参考参考方向判别：方向判别：(1)(1)当当U U和和I I参考方向选择参考方向选择一致一致的前提下的前提下若若 P=UI 0“吸收功率吸收功率”（负载）（负载）aUb+_IR()当当U U和和I I参考方向选择参考方向选择不一致不一致的前提下的前提下若若 P=UI 0“发出功率发出功率”（电源）（电源）aIUb+-+_“吸收功率吸收功率”（负载）（负载）aUb+_IR若若 P=UI 0IUb+-+

30、_若若 P=UI 0“发出功率发出功率”（电源）（电源）2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律50（2）电压源开路（开关断开电压源开路（开关断开）I=0U=USP=0 IUROUSRdc+-ba+_开路电压开路电压0SP00p注意：空载状态注意：空载状态2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律51（3）电压源短路电压源短路 U=0I=IS=US/R0P=0 IUROUSRdc+-ba+_短路电流短路电流020RIpPS注意：电压源注意：电压源短路是一种事短路是一种事故状态故状态2020/12/12第一章第一章 电路基

31、本概念与基本定律电路基本概念与基本定律521.1.理想电流源理想电流源 （恒流源（恒流源)特点特点：（1 1）输出电流不变，其值恒等于电流源电流）输出电流不变，其值恒等于电流源电流 I IS S；IUabIS伏伏安安特特性性（2 2）输出电压由外电路决定）输出电压由外电路决定。abIUabIs+_ 独立电流源也分为理想电流源和实际电流源两种。独立电流源也分为理想电流源和实际电流源两种。2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律53恒流源两端电压由外电路决定恒流源两端电压由外电路决定设设:IS=1 A R=10 时，时，U=10 V R=1 时，时，U=1 V

32、则则:例例IUIsR+_2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律54恒流源特性小结恒流源特性小结恒流源特性中不变的是：恒流源特性中不变的是：_Is恒流源特性中变化的是：恒流源特性中变化的是：_Uab_ 会引起会引起 Uab 的变化。的变化。外电路的改变外电路的改变Uab的变化可能是的变化可能是 _ 的变化，的变化，或者是或者是 _的变化。的变化。大小大小方向方向RIUsababIUabIsR+_2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律55恒流源举例恒流源举例IcIbUcebcII 当当 I b 确定后，确定后，I c

33、就基本确定了。在就基本确定了。在 IC 基本恒定基本恒定的范围内的范围内，I c 可视为恒流源可视为恒流源(电路元件的抽象电路元件的抽象)。cebIb+-E+-晶体三极管晶体三极管UceIc2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律56电压源中的电流电压源中的电流如何决定如何决定？电流电流源两端的电压等源两端的电压等于多少于多少？例例IE R_+abUab=?Is原则原则：I Is s不能变，不能变，E E 不能变。不能变。EIRUab电压源中的电流电压源中的电流 I=I=IS恒流源两端的电压恒流源两端的电压+_2020/12/12第一章第一章 电路基本概念

34、与基本定律电路基本概念与基本定律57恒压源与恒流源特性比较恒压源与恒流源特性比较恒压源恒压源恒流源恒流源不不 变变 量量变变 化化 量量Uab的大小、方向均为恒定，的大小、方向均为恒定，外电路负载对外电路负载对 Uab 无影响。无影响。I 的大小、方向均为恒定，的大小、方向均为恒定，外电路负载对外电路负载对 I 无影响。无影响。输出电流输出电流 I 可变可变-I 的大小、方向均的大小、方向均由外电路决定由外电路决定端电压端电压Uab 可变可变-Uab 的大小、方向的大小、方向均由外电路决定均由外电路决定US+_abIUabUab=US（常数）（常数）+_aIbUabIsI=Is （常数）（常数

35、）+_2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律582.2.实际电流源模型实际电流源模型oabSRUIIIsUabI外特性外特性 电流源模型电流源模型RORO越大越大特性越陡特性越陡ISROabUabI+_实际电流源由理想电流源与实际电流源内阻并联而成实际电流源由理想电流源与实际电流源内阻并联而成2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律59（1 1）电流源的开路状态）电流源的开路状态 ISROabUabI+_ 实际电流源处于开路状实际电流源处于开路状态时，电流源的电流全部态时，电流源的电流全部流过电流源内阻流过电流源内阻

36、R R0 0，特点：特点：1.1.在内阻在内阻R R0 0两端产生高压；两端产生高压；2.2.电源产生的功率全部消耗在内阻上。电源产生的功率全部消耗在内阻上。0I0RIUSab0P0pPS2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律60（2 2）电流源的短路状态）电流源的短路状态 短路状态时，电流源的端电压，短路电流，短路状态时，电流源的端电压，短路电流，产生功率及输出功率为：产生功率及输出功率为：SII 0abU由上式可知：电流源不工作时应短路。由上式可知：电流源不工作时应短路。00pPPS2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念

37、与基本定律61（3 3）电流源的有载工作状态）电流源的有载工作状态R 电流源的有载工作电流源的有载工作状态如图所示，此时，状态如图所示，此时，电流源的输出电流，电流源的输出电流，输出电压，输出功率输出电压，输出功率如下：如下：RRRIIS002RIIUPabSabIRRRRU002020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律62【例【例1-5】在图】在图122中，中，AIVUSS2,4，试求当1R4,2RR时，输出电流时，输出电流?I并分析理想电压源并分析理想电压源和理想电流源的工作状态。和理想电流源的工作状态。图1-22时【解】（【解】（1）当）当1RARUI

38、S4电阻吸收的功率电阻吸收的功率WUIP16理想电流源发出的功率为理想电流源发出的功率为WIUPSS8由由SIII1理想电压源的电流为理想电压源的电流为：AI21理想电压源发出的功率为理想电压源发出的功率为：WIUPS81电源发出的功率等于电阻吸收的功率，电路中的功率平衡。电源发出的功率等于电阻吸收的功率，电路中的功率平衡。2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律63（2）当 2R时，ARUIS2电阻吸收的功率为：电阻吸收的功率为：WIUPS8电流源发出的功率电流源发出的功率：WIUPSS8由于电压源的电流为由于电压源的电流为：01I所以电压源不发出功率所

39、以电压源不发出功率。图1-22电流源的电流电流源的电流（3）当当 4R时时，ARUIS1电阻吸收的功率为：电阻吸收的功率为：WIUPS4AIS2所以电流源发出的功率为：所以电流源发出的功率为：WIUPSS8电压源的电流电压源的电流AIIIS11所以电压源发出功率所以电压源发出功率WIUPS412020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律644.额定值与实际值额定值与实际值（1）额定值概念：额定值概念：额定值是电器设备的生产厂家为额定值是电器设备的生产厂家为了使产品能在给定的工作条件下正常运行而规定的了使产品能在给定的工作条件下正常运行而规定的正常容许值。额定值

40、常标在电器设备的铭牌上，例正常容许值。额定值常标在电器设备的铭牌上，例通常以通常以U UN N、I IN N、P PN N表示额定电压、额定电流和额定功表示额定电压、额定电流和额定功率。在使用电器设备时注意一定要先看懂铭牌。率。在使用电器设备时注意一定要先看懂铭牌。（2 2）实际值概念）实际值概念：在使用时，电压、电流、功率的：在使用时，电压、电流、功率的实际值不一定等于它们的额定值。这也是一个重要的实际值不一定等于它们的额定值。这也是一个重要的概念。概念。例如：在一定电压下电源输出的功率和电流决定于负载的大例如：在一定电压下电源输出的功率和电流决定于负载的大小，所以电源通常不一定是处于额定工

41、作状态，但是一般不应小，所以电源通常不一定是处于额定工作状态，但是一般不应超过额定值。超过额定值。再如：对于电动机一类电器设备，它的实际功率和电流取再如：对于电动机一类电器设备，它的实际功率和电流取决于它轴上所带的机械负载的大小，通常也不一定处于额定状决于它轴上所带的机械负载的大小，通常也不一定处于额定状态态。2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律65 在电子电路中广泛使用各种晶体管、运算放大器等多在电子电路中广泛使用各种晶体管、运算放大器等多端器件。这些多端器件的某些端钮的电压或电流受到另一端器件。这些多端器件的某些端钮的电压或电流受到另一些端钮电压或

42、电流的控制。为了模拟多端器件各电压、电些端钮电压或电流的控制。为了模拟多端器件各电压、电流间的这种耦合关系，需要定义一些多端电路元件流间的这种耦合关系，需要定义一些多端电路元件(模型模型)。本节介绍的本节介绍的受控源是一种非常有用的电路元件，常用受控源是一种非常有用的电路元件，常用来模拟含晶体管、运算放大器等多端器件的电子电路来模拟含晶体管、运算放大器等多端器件的电子电路。从。从事电子、通信类专业的工作人员，应掌握含受控源的电路事电子、通信类专业的工作人员，应掌握含受控源的电路分析。分析。2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律66)312(0121riu

43、u)322(0121guii)332(0121iiu)342(0121uui每种受控源由两个线性代数方程来描述：每种受控源由两个线性代数方程来描述：CCVSCCVS：VCCSVCCS：CCCSCCCS：VCVSVCVS：r具有电阻量纲，称为转移电阻。具有电阻量纲，称为转移电阻。g具有电导量纲，称为转移电导。具有电导量纲，称为转移电导。无量纲，称为转移电流比。无量纲，称为转移电流比。亦无量纲，称为转移电压比。亦无量纲，称为转移电压比。2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律67 受控源受控源则描述电路中则描述电路中两条支路电压和电流间的一种约两条支路电压和电

44、流间的一种约束关系，束关系，它的存在可以改变电路中的电压和电流，使电路它的存在可以改变电路中的电压和电流，使电路特性发生变化。特性发生变化。受控源在电路中是否存在取决于控制量。受控源在电路中是否存在取决于控制量。独立电源独立电源是电路的输入或激励，它为电路提供按给定是电路的输入或激励，它为电路提供按给定时间函数变化的电压和电流，从而在电路中产生电压和电时间函数变化的电压和电流，从而在电路中产生电压和电流。流。2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律68第五节第五节 基尔霍夫电压、电流定律基尔霍夫电压、电流定律 基尔霍夫：德国物理学家，生于基尔霍夫：德国物理

45、学家，生于1824182418871887年，年，18471847年在欧姆定律的基础上又发表了两个定律。基尔霍夫年在欧姆定律的基础上又发表了两个定律。基尔霍夫电电流定律（流定律（KCLKCL）和）和基尔霍夫基尔霍夫电压定律（电压定律（KVLKVL）在生产实际中，会遇到一些不能直接利用电阻串并联公式在生产实际中，会遇到一些不能直接利用电阻串并联公式进行简化求解的电路，例如：进行简化求解的电路，例如：图中：图中：R R1 1、R R2 2、R R3 3三个电阻三个电阻既不是并联，也不是串联，既不是并联，也不是串联，没有办法直接利用欧姆定律没有办法直接利用欧姆定律简化求解，有待于简化求解，有待于KV

46、LKVL、KCLKCL与欧姆定律结合求解。与欧姆定律结合求解。2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律69一、介绍电路名词一、介绍电路名词 1.1.结点：在分支电路中，会聚结点：在分支电路中，会聚三条或三条三条或三条以以上导线的连接点。如图中的上导线的连接点。如图中的b b、d d两点。两点。2.2.支路：任意两结点之间支路：任意两结点之间一条不分叉的电路称为支路。一条不分叉的电路称为支路。如图中如图中badbad、bdbd、bcdbcd。3.3.回路：电路中任一闭合回路：电路中任一闭合路径称为回路。如图中路径称为回路。如图中abdaabda、bcdbbc

47、db、abcdaabcda三个回路三个回路2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律70支路：支路：ab、ad、.（共（共6条）条）回路：回路：abda、bcdb、.（共（共7 个）个）节点：节点：a、b、c、d (共共4个）个）例例节点数节点数 n=4支路数支路数 b=6US4US3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律71二、二、基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCL方程）方程）1.定律指出：定律指出：对于任何结点，在任一瞬间，流入结对于任何结点，在任一瞬

48、间，流入结点的电流之和等于从该结点流出的电流之和。或者说，点的电流之和等于从该结点流出的电流之和。或者说，在任一瞬间，任一个结点上电流的代数和恒为在任一瞬间，任一个结点上电流的代数和恒为 0。4231IIII基尔霍夫电流定律的基尔霍夫电流定律的依据依据：电流的连续性：电流的连续性 I=0即：即：I1I2I3I4例例或或：04231IIII2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律72基尔霍夫电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。基尔霍夫电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。闭合面闭合面:I1+I2=I3 例例I=02.基尔霍夫电流定律的扩展（广义结点）基尔霍

49、夫电流定律的扩展（广义结点）I=?E2E3E1+_RR1R+_+_R例例I1I2I3ABCI4I5I6A:I1=I4+I6B:I2+I4=I5C:I5+I6=I32020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律73二、基尔霍夫电压定律（二、基尔霍夫电压定律（KVL方程）方程）1.定律指出：在任一瞬间，定律指出：在任一瞬间，对于电路中的任一回路，沿对于电路中的任一回路，沿任意循行方向巡回一周，各部分电压的代数和恒等于任意循行方向巡回一周，各部分电压的代数和恒等于0。（其电位升等于电位降）。（其电位升等于电位降）例如：例如：回路回路 a-d-c-a电位升电位升电位降电

50、位降即：即：0U33435544RIUURIRI033435544RIUURIRI或或US4US3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律74US+_RabUabI2.基尔霍夫电压定律也适合开口电路。基尔霍夫电压定律也适合开口电路。例例+_IRUUabS电位升电位升电位降电位降2020/12/12第一章第一章 电路基本概念与基本定律电路基本概念与基本定律75结点电位的概念结点电位的概念：Va=5V a 点电位：点电位：ab1 5Aab1 5AVb=-5V b 点电位：点电位：在电路中任选一结点，设其电