1、电工技术第第1 1章章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律本章教学内容本章教学内容1.1 电路和电路模型电路和电路模型 1.2 电路变量电路变量 1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1.4 电阻电路元件电阻电路元件 本章重点内容本章重点内容u 电路模型。电路模型。u 电流、电压的参考方向。电流、电压的参考方向。u 电路中的电流、电压受到的两类约束。一类约束电路中的电流、电压受到的两类约束。一类约束 来自元件的相互联接方式，即基尔霍夫定律；另一类来自元件的相互联接方式，即基尔霍夫定律；另一类约束来自元件的性质，即元件的伏安关系。约束来自元件的性质，即元件的伏安关系。1.1 电路和电路模型电路和电
2、路模型u 电路的概念电路的概念若干个电气设备或器件按照一定方式组合起来，构成电流若干个电气设备或器件按照一定方式组合起来，构成电流的通路，称为的通路，称为电路电路。u 电路的组成电路的组成为电路工作提供能量的为电路工作提供能量的电源；电源；在电能作用下完成电路功能的在电能作用下完成电路功能的用电设备或元器件；用电设备或元器件；连接电源和用电设备的连接电源和用电设备的导线；导线；控制电源接入的控制电源接入的开关开关等。等。例如手电筒电路。例如手电筒电路。1.1 电路和电路模型（续电路和电路模型（续1）u 电路的功能电路的功能客观上电路提供了电荷流动的通路，电荷携带着电能在电路客观上电路提供了电荷
3、流动的通路，电荷携带着电能在电路中流动，从电源带走电能，而在用电元器件中又释放电能，中流动，从电源带走电能，而在用电元器件中又释放电能，因此电路的工作伴随着能量的运动。根据电路的工作场合和因此电路的工作伴随着能量的运动。根据电路的工作场合和工作目的及我们的着眼点，电路主要有下列作用：工作目的及我们的着眼点，电路主要有下列作用：实现电能的传输和转换实现电能的传输和转换，如输电电路和照明电路等。，如输电电路和照明电路等。实现信号的传输、处理和储存实现信号的传输、处理和储存，如收音机电路、滤波，如收音机电路、滤波电路、计算机电路等。电路、计算机电路等。1.1 电路和电路模型（续电路和电路模型（续2）
4、u 为什么要引入电路模型？为什么要引入电路模型？构成实际电路的元器件种类繁多，形状各异，给分析和设构成实际电路的元器件种类繁多，形状各异，给分析和设计带来困难。计带来困难。只有对各种元器件的特性建立了数学模型，才可能对电路只有对各种元器件的特性建立了数学模型，才可能对电路进行深入分析。例如，对于最简单的手电筒，这样一个电进行深入分析。例如，对于最简单的手电筒，这样一个电路，就包含了电池、电珠、开关、导体等部分。如果要把路，就包含了电池、电珠、开关、导体等部分。如果要把这个电路介绍给他人，一种方法是直接把实物展示给对方，这个电路介绍给他人，一种方法是直接把实物展示给对方，另一种方法是十分逼真地将
5、它画下来给对方看，尽管如此，另一种方法是十分逼真地将它画下来给对方看，尽管如此，我们仍然不能十分明了地将这个电路的工作情况表达出来我们仍然不能十分明了地将这个电路的工作情况表达出来（用语言或文字）。（用语言或文字）。难以想象，如果每个电路都要如此处理，摆在我们面前的难以想象，如果每个电路都要如此处理，摆在我们面前的将是怎样的情形！将是怎样的情形！u 什么是电路模型？什么是电路模型？对实际电路的特性进行分析、抽象，将电路的主要性能用对实际电路的特性进行分析、抽象，将电路的主要性能用数学方法表达出来，再利用一些具有特定、理想化特性的数学方法表达出来，再利用一些具有特定、理想化特性的元件（理想元件）
6、重构出来的电路，称为原电路的模型。元件（理想元件）重构出来的电路，称为原电路的模型。电路模型反映了原电路工作的主要特性，并且这些特性是电路模型反映了原电路工作的主要特性，并且这些特性是已经数学化了的，便于用数学方法进行分析。已经数学化了的，便于用数学方法进行分析。电路模型中，构成电路的不再是千差万别的各种实际元器电路模型中，构成电路的不再是千差万别的各种实际元器件，而是数量有限的理想元件，具有很好的规范性。有利件，而是数量有限的理想元件，具有很好的规范性。有利于设计、交流。于设计、交流。构成电路模型的理想元件数量应尽可能少，否则，电路模构成电路模型的理想元件数量应尽可能少，否则，电路模型将失去
7、其存在的价值。型将失去其存在的价值。1.1 电路和电路模型（续电路和电路模型（续3）1.1 电路和电路模型（续电路和电路模型（续4）u 怎样建立电路模型？怎样建立电路模型？对电路中的每个元器件特性建立数学模型。对电路中的每个元器件特性建立数学模型。用理想元件实现每个元器件的特性，构成元器件的电用理想元件实现每个元器件的特性，构成元器件的电路模型。路模型。把所有元器件的电路模型按照原电路结构连接起来，把所有元器件的电路模型按照原电路结构连接起来，形成电路的模型。形成电路的模型。注：对元器件数学模型的建立不是本课程的内容范围，有关注：对元器件数学模型的建立不是本课程的内容范围，有关的知识可参考相应
8、的资料或元器件生产厂提供的资料。的知识可参考相应的资料或元器件生产厂提供的资料。1.1 电路和电路模型（续电路和电路模型（续5）u 基本理想电路元件的种类基本理想电路元件的种类 理想理想电阻元件电阻元件：消耗电能的元件；消耗电能的元件；理想理想电感元件电感元件：产生磁场、储存磁场能量的元件；产生磁场、储存磁场能量的元件；理想理想电容元件电容元件：产生电场、储存电场能量的元件；产生电场、储存电场能量的元件；理想理想电源元件电源元件(电压源、电流源电压源、电流源)：将其它形式的能量转变成：将其它形式的能量转变成电能的元件。电能的元件。在电路分析中，在电路分析中，常常将理将理想电路元件简称为电路元件
9、。想电路元件简称为电路元件。常用的常用的电路元件只有几种，它们可以用来表征千千万万种实际器件。电路元件只有几种，它们可以用来表征千千万万种实际器件。1.1 电路和电路模型（续电路和电路模型（续6）u 手电筒电路的电路模型手电筒电路的电路模型1.1 电路和电路模型（续电路和电路模型（续7）当实际电路的尺寸远小于其使用时的最高工作频率所对应的当实际电路的尺寸远小于其使用时的最高工作频率所对应的波长时，可以无须考虑电磁量的空间分布，相应的电路元件波长时，可以无须考虑电磁量的空间分布，相应的电路元件称为称为集总参数元件集总参数元件。由集总参数元件组成的电路，称为实际。由集总参数元件组成的电路，称为实际
10、电路的集总参数电路模型或简称为电路的集总参数电路模型或简称为集总参数电路集总参数电路。描述电路。描述电路的方程一般是代数方程或常微分方程。的方程一般是代数方程或常微分方程。u 集总参数电路与分布参数电路集总参数电路与分布参数电路 如果电路中的电磁量是时间和空间的函数，使得描述电路的如果电路中的电磁量是时间和空间的函数，使得描述电路的方程是以时间和空间为自变量的代数方程或偏微分方程，则方程是以时间和空间为自变量的代数方程或偏微分方程，则这样的电路模型称为这样的电路模型称为分布参数电路分布参数电路。电路集总化条件：实际电路的各向尺寸远小于电路工作频率电路集总化条件：实际电路的各向尺寸远小于电路工作
11、频率所对应的电磁波波长，即所对应的电磁波波长，即。d1.1 电路和电路模型（续电路和电路模型（续8）例例1 我国电力用电的频率是我国电力用电的频率是50Hz，则该频率对应的波，则该频率对应的波长长 可见，对以此为工作频率的实验室设备来说，其尺寸可见，对以此为工作频率的实验室设备来说，其尺寸远小于这一波长，因此它能满足集总化条件。而对于远小于这一波长，因此它能满足集总化条件。而对于数量级为数量级为103km的远距离输电线来说，则不满足集总的远距离输电线来说，则不满足集总化条件，不能按集总参数电路处理。化条件，不能按集总参数电路处理。例例2 对无线电接收机的天线来说，如果所接收到信号对无线电接收机
12、的天线来说，如果所接收到信号频率为频率为400MHz，则对应的波长为，则对应的波长为 因此，即使天线的长度只有因此，即使天线的长度只有0.1m，也不能把天线视为，也不能把天线视为集总参数元件。集总参数元件。km600050/103/8fcm75.0)10400/(103/68fc1.2 电路变量电路变量分析电路需要对电路进行数学描述，这种描述是由分析电路需要对电路进行数学描述，这种描述是由电路的一些物理量，如电压、电流、电荷、磁通、电路的一些物理量，如电压、电流、电荷、磁通、功率和能量等来表示的。这些物理量统称为电路变功率和能量等来表示的。这些物理量统称为电路变量或网络变量。量或网络变量。在电
13、路分析中，人们主要关心的物理量是电流、电在电路分析中，人们主要关心的物理量是电流、电压和功率。压和功率。电压和电流是描述电路特性的两个基本变量。电压和电流是描述电路特性的两个基本变量。1.2.1 电流及其参考方向电流及其参考方向u电流：单位时间内通过导体横截面的电量。电流：单位时间内通过导体横截面的电量。tqiddu电流的单位：安培（电流的单位：安培（A）A10kA10MA1A10mA10A16363u电流的实际方向：规定为正电荷运动的方向。电流的实际方向：规定为正电荷运动的方向。u电流的参考方向：电流的参考方向：任意假定的正电荷运动的方向任意假定的正电荷运动的方向。通常用带有箭标的线段表示，
14、也可以采用双下标通常用带有箭标的线段表示，也可以采用双下标字母表示，如字母表示，如IAB表示电流的参考方向由表示电流的参考方向由A端指向端指向B端端。1.2.1 电流及其参考方向（续电流及其参考方向（续1）当电流的实际方向与参考方向一致时，电流的数值就为当电流的实际方向与参考方向一致时，电流的数值就为正值；反之，当电流的实际方向与参考方向相反时，则电流正值；反之，当电流的实际方向与参考方向相反时，则电流的数值为负值。的数值为负值。在电流的参考方向已选定的情况下，根据电流值的正或在电流的参考方向已选定的情况下，根据电流值的正或负，就可以判断出它的实际方向。负，就可以判断出它的实际方向。1.2.1
15、 电流及其参考方向（续电流及其参考方向（续2）u 电流的测量电流的测量实验和工程中采用电流表测量电流，电流表必须串实验和工程中采用电流表测量电流，电流表必须串接在被测电路中。接在被测电路中。电流的参考方向由电流表接线方式决定电流的参考方向由电流表接线方式决定 （即（即“+”接线柱指向接线柱指向“-”接线柱）。接线柱）。1.2.2 电压及其参考方向电压及其参考方向u 电压：电场力将单位正电荷由电压：电场力将单位正电荷由A点移动到点移动到B点所作的点所作的功定义为功定义为A、B两点间的电压，也称电位差。两点间的电压，也称电位差。qwuddu 电压的单位：伏特（电压的单位：伏特（V）V10kV10M
16、V1V10mV10V16363u 电压的实际方向：电压的实际方向：高电位点指向低电位点的方向高电位点指向低电位点的方向。u 电压的参考方向：电压的参考方向：任意假定的电位降低的方向。任意假定的电位降低的方向。通常通常用正负极性表示，也可以采用双下标字母或用正负极性表示，也可以采用双下标字母或带有箭标的线段表示。带有箭标的线段表示。1.2.2 电压及其参考方向（续电压及其参考方向（续1）当电压的实际方向与参考方向一致时，电压的数值就为当电压的实际方向与参考方向一致时，电压的数值就为正值；反之，当电压的实际方向与参考方向相反时，则电压正值；反之，当电压的实际方向与参考方向相反时，则电压的数值为负值
17、。的数值为负值。1.2.2 电压及其参考方向（续电压及其参考方向（续2）u 电压的测量电压的测量实验和工程中采用电压表测量电压，电压表必须和实验和工程中采用电压表测量电压，电压表必须和被测支路并联。被测支路并联。电压的参考方向由电压表接线方式决定电压的参考方向由电压表接线方式决定 （即（即“+”接线柱指向接线柱指向“-”接线柱）。接线柱）。1.2.2 电压及其参考方向（续电压及其参考方向（续3）u 电位：电路中某点的电位就是该点与参考点之间的电位：电路中某点的电位就是该点与参考点之间的电压。电压。规定参考点的电位为零。规定参考点的电位为零。电路中某点的电位会因所选参考点不同而不同。电路中某点的
18、电位会因所选参考点不同而不同。电压与参考点的选择无关。电压与参考点的选择无关。UAB=UA-UB 在电子电路中，有时不画出直流电源，而只标出各点的电位在电子电路中，有时不画出直流电源，而只标出各点的电位值。值。1.2.2 电压及其参考方向（续电压及其参考方向（续4）u 关联参考方向关联参考方向元件或支路的电压、电流元件或支路的电压、电流采用相同的参考方向称采用相同的参考方向称为关联参考方向。反之，称为非关联参考方向。为关联参考方向。反之，称为非关联参考方向。1.2.2 电压及其参考方向（续电压及其参考方向（续5）注意：注意：分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。分析电路前必须选定电压和电流的
19、参考方向。参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注 (包括方向和包括方向和符号符号)，在计算中不得任意改变。，在计算中不得任意改变。参考方向不同时，其表达式相差一负号，但电压、参考方向不同时，其表达式相差一负号，但电压、电流的实际方向不变。电流的实际方向不变。1.2.3 功率和能量功率和能量u 功率：某一段电路吸收或提供能量的速率。功率：某一段电路吸收或提供能量的速率。当任意一个二端电路元件的电压和电流取关联参当任意一个二端电路元件的电压和电流取关联参考方向时，其吸收的功率为考方向时，其吸收的功率为 uip 如果如果p0，则该则该二端电路元件二端电路元件
20、实际吸收功率实际吸收功率；如如果果p0，则该则该二端电路元件二端电路元件实际发出功率实际发出功率。u 功率单位：瓦特（功率单位：瓦特（W）。）。当任意一个二端电路元件的电压和电流取非关联当任意一个二端电路元件的电压和电流取非关联参考方向时，其吸收的功率为参考方向时，其吸收的功率为 uip1.2.3 功率和能量（续功率和能量（续1）例例1 求图示电路中各方框所代表的元件吸收或发出的求图示电路中各方框所代表的元件吸收或发出的功率。功率。已知已知：U1=1V,U2=-3V，U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3V，I1=2A,I2=1A,I3=-1A。1.2.3 功率和能量（续功率和能量（
21、续2）（发发出出W2W21111IUP22 1(3)2W6WPU I （吸吸收收）（吸吸收收W16W28133IUP）（吸吸收收W3W)1()3(366IUP55 37(1)W7WPU I （吸吸收收）44 2(4)1W4WPU I （吸吸收收）解解：已知已知：U1=1V,U2=-3V，U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3V，I1=2A,I2=1A,，I3=-1A。对一完整的电路：对一完整的电路：吸收的功率发出的功率吸收的功率发出的功率1.2.3 功率和能量（续功率和能量（续3）u 能量：功率对时间的积分。能量：功率对时间的积分。u 能量的单位：焦耳（能量的单位：焦耳（J）。）。1
22、.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律古斯塔夫罗伯特基尔霍夫(Gustav Robert Kirchhoff，1824-1887)，德国物理学家、化学家和天文学家，主要从事光谱、辐射和电学等方面的研究，均有卓越的建树。基尔霍夫的两条电路定律发展了欧姆定律,对电路理论有重大贡献，是基尔霍夫于1845年发表的研究成果，当时他是一位年仅是一位年仅2121岁的大学岁的大学生生。任何一个电路都是由若干元件连接任何一个电路都是由若干元件连接而成，具有一定的几何结构形式，电而成，具有一定的几何结构形式，电路中的电压、电流应受到连接方式的路中的电压、电流应受到连接方式的约束，将这类约束称为约束，将这类约束称为拓扑约束
23、拓扑约束或或几几何约束何约束。基尔霍夫定律概括了这类约束关系。基尔霍夫定律概括了这类约束关系。基尔霍夫定律包括基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律和和基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律，是分析集总参是分析集总参数电路的基本定律。基尔霍夫定律与数电路的基本定律。基尔霍夫定律与元件特性构成了电路分析的元件特性构成了电路分析的基本依据基本依据。1.3 基尔霍夫定律（续基尔霍夫定律（续1）支路支路(branch)：电路中通过同：电路中通过同一电流的分支。一电流的分支。b=6结点结点(node)：电路中三条或三：电路中三条或三条以上支路的联接点称为结点。条以上支路的联接点称为结点。n=4回路回
24、路(loop)：电路中由两条以：电路中由两条以上支路构成的任一闭合路径称上支路构成的任一闭合路径称为回路。为回路。l=7网孔网孔(mesh)：内部不含有其它：内部不含有其它支路的回路称为网孔。支路的回路称为网孔。m=3u 几个基本电路术语几个基本电路术语1.3 基尔霍夫定律（续基尔霍夫定律（续2）例例1 求图示电路的支路数求图示电路的支路数b、结点数、结点数n和网孔数和网孔数m。n=4解：解：m=4b=7回路数回路数l？1.3.1 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律u基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律（KCL）KCL表述：任何集总参数电路中，任意时刻流入（或表述：任何集总参数电路中，任意时刻流入（
25、或流出）任意一个结点的所有支路电流的代数和总是为流出）任意一个结点的所有支路电流的代数和总是为零。用数学式子表示为零。用数学式子表示为结点0i054321iiiii以流入为正，则以流入为正，则以流出为正，则以流出为正，则054321iiiii1.3.1 基尔霍夫电流定律（续基尔霍夫电流定律（续1）例例2 列写图示列写图示电路的电路的KCL方程。方程。解：解：0D0C0B0A765741643531iiiiiiiiiiii结点结点结点结点值得注意的是，只有定义了电流的参考方向，才能列写基尔霍夫电流定律方程。1.3.1 基尔霍夫电流定律（续基尔霍夫电流定律（续2）广义广义KCL：任何集总参数电路中
26、，任意时刻流进任意：任何集总参数电路中，任意时刻流进任意一个封闭曲面的所有支路电流的代数和总是为零。一个封闭曲面的所有支路电流的代数和总是为零。闭合面0i0321iii电路理论中也把穿过该电路理论中也把穿过该闭合曲面的所有支路集闭合曲面的所有支路集合称为一个合称为一个割集割集。KCL是对结点处支路电流加的约束，与支路是对结点处支路电流加的约束，与支路上接的是什么元件无关，与电路是线性还是非线上接的是什么元件无关，与电路是线性还是非线性无关。性无关。KCL方程是按电流参考方向列写的，与电流方程是按电流参考方向列写的，与电流实际方向无关。实际方向无关。明确1.3.1 基尔霍夫电流定律（续基尔霍夫电
27、流定律（续3）1.3.1 基尔霍夫电流定律（续基尔霍夫电流定律（续3）u KCL方程的独立性方程的独立性 一般地讲，对具有一般地讲，对具有n个节点的电路，可列出个节点的电路，可列出n-1个独个独立的立的KCL方程。方程。0D0C0B0A321653542641iiiiiiiiiiii结点结点结点结点 以上以上4 4个方程中任选个方程中任选3 3个个都是相互独立的。都是相互独立的。1.3.1 基尔霍夫电流定律（续基尔霍夫电流定律（续4）能提供独立的能提供独立的KCL方程的节点，称为方程的节点，称为独立节点独立节点。值得注意的是，独立节点是由值得注意的是，独立节点是由 n1个节点构成的一组个节点构
28、成的一组节点，这节点，这n1个节点的个节点的KCL方程是互相独立的。具有方程是互相独立的。具有n个节点的电路，任意个节点的电路，任意 n1个节点均构成独立节点个节点均构成独立节点。1.3.2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律u基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律（KVL）KVL表述：任何集总参数电路中，任意时刻绕任意一表述：任何集总参数电路中，任意时刻绕任意一个回路一周所有支路电压的代数和总是为零。用数学个回路一周所有支路电压的代数和总是为零。用数学式子表示为式子表示为回路0u选回路的绕行方向为顺时针选回路的绕行方向为顺时针0654321uuuuuu选回路的绕行方向为逆时针选回路的绕行方向为逆时针
29、0654321uuuuuu1.3.2 基尔霍夫电压定律（续基尔霍夫电压定律（续1）例例3 列写图示列写图示电路的电路的KVL方程。方程。解：解：04030201641653542321uuuuuuuuuuuu回路回路回路回路值得注意的是，只有定义了电压的参考方向，才能列写基尔霍夫电压定律方程。1.3.2 基尔霍夫电压定律（续基尔霍夫电压定律（续2）u广义广义KVL：在集总参数电路中，任意两点：在集总参数电路中，任意两点A、B之间之间的电压的电压UAB等于沿等于沿A到到B的任一路径上所有支路电压的的任一路径上所有支路电压的代数和。代数和。例如：下图电路中结点例如：下图电路中结点 A 和和 之间存
30、在之间存在 3 条路径，计算条路径，计算 和和 结点之间的电压时可采用其中任意一条路经。结点之间的电压时可采用其中任意一条路经。56AB321AB4ABUUUUUUUUU 广义KVL为我们进行电路分析的电压计算提出了一个重要原则：若我们经某条路径计算电压出现困难时，可尝试通过另外一条路径进行计算，所得结果不变。1.3.2 基尔霍夫电压定律（续基尔霍夫电压定律（续3）例例4 求下图中的未知电压求下图中的未知电压。解：解：V907211uuV8010222uuV17010733uu选择适当的回路选择适当的回路KVL是对回路中支路电压加的约束，与支路上接是对回路中支路电压加的约束，与支路上接的是什么
31、元件无关，与电路是线性还是非线性无的是什么元件无关，与电路是线性还是非线性无关。关。KVL方程是按电压参考方向列写的，与电压实际方程是按电压参考方向列写的，与电压实际方向无关。方向无关。明确1.3.2 基尔霍夫电压定律（续基尔霍夫电压定律（续4）u KVL方程的独立性方程的独立性 一般地讲，对具有一般地讲，对具有b条支路，条支路，n个节点的电路，可列个节点的电路，可列出出b-(n-1)个独立的个独立的KVL方程。方程。1.3.2 基尔霍夫电压定律（续基尔霍夫电压定律（续5）u KVL方程的独立性方程的独立性 一般地讲，对具有一般地讲，对具有b条支路，条支路，n个节点的电路，可列个节点的电路，可
32、列出出b(n1)个独立的个独立的KVL方程。方程。能提供独立的能提供独立的KVL方程的回路，称为方程的回路，称为独立回路独立回路。值。值得注意的是，独立回路是由得注意的是，独立回路是由b(n1)个回路构成的一组个回路构成的一组回路，这回路，这b(n1)个回路的个回路的KVL方程是互相独立的。方程是互相独立的。独立回路可以这样选取：使所选的每一个回路中都独立回路可以这样选取：使所选的每一个回路中都包含有一个其它回路所不包含的新支路。包含有一个其它回路所不包含的新支路。1.4 电阻电路元件电阻电路元件 由线性时不变电阻、独立电源和线性时不变受由线性时不变电阻、独立电源和线性时不变受控电源组成的电路
33、称为线性时不变电阻电路，将其控电源组成的电路称为线性时不变电阻电路，将其简称为简称为电阻电路电阻电路。电阻元件电阻元件独立电源独立电源受控电源受控电源下面分别介绍：下面分别介绍：如果表征元件端子特性的数学关系式是线性关如果表征元件端子特性的数学关系式是线性关系，该元件称为系，该元件称为线性元件线性元件，否则称为，否则称为非线性元件非线性元件。1.4.1 电阻元件电阻元件u 电阻元件的定义：对电流呈现阻力的元件。其特性电阻元件的定义：对电流呈现阻力的元件。其特性 可用电压电流平面上的一条曲线来描述。可用电压电流平面上的一条曲线来描述。u 线性时不变电阻元件：任何时刻端电压与电流成正线性时不变电阻
34、元件：任何时刻端电压与电流成正比的电路元件。比的电路元件。1.4.1 电阻元件（续电阻元件（续1）电路符号电路符号电压电流关系（电压电流关系（VCR）：满足欧姆定律）：满足欧姆定律当电压、电流取关联参考方向当电压、电流取关联参考方向GuiRiu当电压、电流取非关联参考方向当电压、电流取非关联参考方向GuiRiu单位：电阻单位：电阻R的单位为欧姆（的单位为欧姆（）电导电导G的单位为西门子（的单位为西门子（S）1.4.1 电阻元件（续电阻元件（续2）功率功率0/22RuRiuip 电阻元件在任何时刻总是吸收功率的。能量：从能量：从t1到到t2电阻吸收的能量电阻吸收的能量21ttpdW电阻的开路与短
35、路电阻的开路与短路开路（开路（OC）00ui1.4.1 电阻元件（续电阻元件（续3）短路（短路（SC）00ui额定值：为了使电器设备及器件安全、可靠和经济额定值：为了使电器设备及器件安全、可靠和经济地工作，制造厂家都对每个电器设备和器件规定了工地工作，制造厂家都对每个电器设备和器件规定了工作时允许的最大电流、最高电压和最大功率等，这些作时允许的最大电流、最高电压和最大功率等，这些数值统称为数值统称为额定值额定值。在选用电器设备和器件时，应根。在选用电器设备和器件时，应根据额定值选用。据额定值选用。1.4.1 电阻元件（续电阻元件（续4）常见的实际电阻器常见的实际电阻器碳膜电阻、金属膜电阻、绕线
36、电阻、碳膜电阻、金属膜电阻、绕线电阻、贴片金属膜电阻、电位器、电炉贴片金属膜电阻、电位器、电炉1.4.2 独立电源独立电源 独立电源是实际电源的理想化模型，包括独立电源是实际电源的理想化模型，包括电压源电压源和和电流源电流源。独立电源在电路中起着。独立电源在电路中起着“激励激励”作用，将作用，将在电路中产生电压和电流，这些由独立电源引起的电在电路中产生电压和电流，这些由独立电源引起的电压和电流就是压和电流就是“响应响应”。一、电压源一、电压源定义：定义：一个二端元件，如果其端电压总是定值一个二端元件，如果其端电压总是定值US，或是一定的时间函数或是一定的时间函数uS(t)，而与通过它的电流无关
37、，而与通过它的电流无关，则该二端元件称为电压源。则该二端元件称为电压源。电路符号电路符号1.4.2 独立电源（续独立电源（续1）基本性质基本性质l其端电压其端电压u在任意时刻在任意时刻t与外接电路无关，或是定值与外接电路无关，或是定值US，或是一定的时间函数，或是一定的时间函数uS(t)；l其输出电流其输出电流i的大小随外接电路不同而变化的大小随外接电路不同而变化。RuiS)(0Ri)0(Ri 电压源不能短路1.4.2 独立电源（续独立电源（续2）蓄电池蓄电池直流稳压电源直流稳压电源常见的实际电压源常见的实际电压源1.4.2 独立电源（续独立电源（续3）发电机组发电机组1.4.2 独立电源（续
38、独立电源（续4）风力发电风力发电1.4.2 独立电源（续独立电源（续5）二、电流源二、电流源定义：定义：一个二端元件，如果其电流总是保持定值一个二端元件，如果其电流总是保持定值IS，或是一定的时间函数或是一定的时间函数iS(t)，而与它的端电压无关，则该，而与它的端电压无关，则该二端元件称为电流源。二端元件称为电流源。电路符号电路符号基本性质基本性质l其输出电流其输出电流i在任意时刻在任意时刻t与外接电路无关，或是定值与外接电路无关，或是定值IS，或是一定的时间函数，或是一定的时间函数iS(t)；l其端电压其端电压u的大小随外接电路不同而变化的大小随外接电路不同而变化。1.4.2 独立电源（续
39、独立电源（续6）SRiu)0(0Ru)(Ru 电流源不能开路常见的实际电流源常见的实际电流源太阳能电池太阳能电池恒流电源恒流电源1.4.2 独立电源（续独立电源（续7）例例1 求下图中各元件的功率求下图中各元件的功率。解：解：根据根据KVL可得电流源的端电压可得电流源的端电压V21528U电流源发出的功率电流源发出的功率W42221A2P电压源吸收的功率电压源吸收的功率W10255VP电阻吸收的功率电阻吸收的功率W322828P2A的电流源发出功率，起电源作用；5V的电压源吸收功率，充当负载。1.4.3 受控电源受控电源定义：电压或电流的大小和方向不是给定的时间函定义：电压或电流的大小和方向不
40、是给定的时间函数，而是受电路中某处的电压数，而是受电路中某处的电压(或电流或电流)控制的电源，控制的电源，称为称为受控电源受控电源。分类分类 根据控制量和被控制量是电压或电流，受控源可分根据控制量和被控制量是电压或电流，受控源可分四种类型：四种类型：l电压控制电流源（电压控制电流源（VCCS）l电压控制电压源（电压控制电压源（VCVS）l电流控制电流源（电流控制电流源（CCCS）l电流控制电压源（电流控制电压源（CCVS）1.4.3 受控电源（续受控电源（续1）12uu:电压放大倍数电压放大倍数12gui g:转移电导转移电导12riu r:转移电阻转移电阻12ii:电流放大倍数电流放大倍数1
41、.4.3 受控电源（续受控电源（续2）受控源与独立源的比较受控源与独立源的比较 独立源电压独立源电压(或电流或电流)由电源本身决定，与电路由电源本身决定，与电路中其他电压、电流无关，而受控源电压中其他电压、电流无关，而受控源电压(或电流或电流)由由控制量决定。控制量决定。独立源在电路中起独立源在电路中起“激励激励”作用，在电路中产作用，在电路中产生电压、电流，而受控源是反映电路中某处的电压生电压、电流，而受控源是反映电路中某处的电压或电流对另一处的电压或电流的控制关系，在电路或电流对另一处的电压或电流的控制关系，在电路中不能作为中不能作为“激励激励”。1.4.3 受控电源（续受控电源（续4）例例2 求下图中的电流求下图中的电流i和电压和电压u。A339i解：解：V393292iu
