電路的基本概念及分析方法

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1、第1章電路分析方法1.1電路基本物理量1.2電路基本元件1.3基爾霍夫定律1.4電路分析方法1.5電路定理1.6電路過渡過程分析電路分析的主要任務在于解得電路物理量，其中最基本的電路物理量就是電流、電壓和功率。1.1電路基本物理量為了某種需要而由電源、導線、開關(guān)和負載按一定方式組合起來的電流的通路稱為電路。電路的主要功能：一：進行能量的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配。二：實現(xiàn)信號的傳遞、存儲和處理。1.1.1電流電荷的定向移動形成電流。電流的大小用電流強度表示，簡稱電流。電流強度：單位時間內(nèi)通過導體截面的電荷量。大寫I表示直流電

2、流小寫i表示電流的一般符號正電荷運動方向規(guī)定為電流的實際方向。電流的方向用一個箭頭表示。任意假設的電流方向稱為電流的參考方向。如果求出的電流值為正，說明參考方向與實際方向一致，否則說明參考方向與實際方向相反。1.1.2電壓、電位和電動勢電路中a、b點兩點間的電壓定義為單位正電荷由a點移至b點電場力所做的功。電路中某點的電位定義為單位正電荷由該點移至參考點電場力所做的功。電路中a、b點兩點間的電壓等于a、b兩點的電位差。電壓的實際方向規(guī)定由電位高處指向電位低處。與電流方向的處理方法類似，可任選一方向為電壓的參考方向例

3、：當ua=3Vub=2V時u1=1V最后求得的u為正值，說明電壓的實際方向與參考方向一致，否則說明兩者相反。u2=－1V對一個元件，電流參考方向和電壓參考方向可以相互獨立地任意確定，但為了方便起見，常常將其取為一致，稱關(guān)聯(lián)方向；如不一致，稱非關(guān)聯(lián)方向。如果采用關(guān)聯(lián)方向，在標示時標出一種即可。如果采用非關(guān)聯(lián)方向，則必須全部標示。電動勢是衡量外力即非靜電力做功能力的物理量。外力克服電場力把單位正電荷從電源的負極搬運到正極所做的功，稱為電源的電動勢。電動勢的實際方向與電壓實際方向相反，規(guī)定為由負極指向正極。1.1.3電功

4、率電場力在單位時間內(nèi)所做的功稱為電功率，簡稱功率。功率與電流、電壓的關(guān)系：關(guān)聯(lián)方向時：p=ui非關(guān)聯(lián)方向時：p=－uip＞0時吸收功率，p＜0時放出功率。例：求圖示各元件的功率.（a）關(guān)聯(lián)方向，P=UI=5×2=10W，P>0，吸收10W功率。（b）關(guān)聯(lián)方向，P=UI=5×(－2)=－10W，P<0，產(chǎn)生10W功率。（c）非關(guān)聯(lián)方向，P=－UI=－5×(－2)=10W，P>0，吸收10W功率。1.2電路基本元件常見的電路元件有電阻元件、電容元件、電感元件、電壓源、電流源。電路元件在電路中的作用或者說它的性質(zhì)是用其端

5、鈕的電壓、電流關(guān)系即伏安關(guān)系（VAR）來決定的。1.2.1無源元件伏安關(guān)系（歐姆定律）：關(guān)聯(lián)方向時：u=Ri非關(guān)聯(lián)方向時：u=－Ri1．電阻元件符號：功率：電阻元件是一種消耗電能的元件。伏安關(guān)系：2．電感元件符號：電感元件是一種能夠貯存磁場能量的元件，是實際電感器的理想化模型。Ｌ稱為電感元件的電感，單位是亨利（Ｈ）。只有電感上的電流變化時，電感兩端才有電壓。在直流電路中，電感上即使有電流通過，但ｕ＝０，相當于短路。3．電容元件電容元件是一種能夠貯存電場能量的元件，是實際電容器的理想化模型。伏安關(guān)系：符號：只有電容上

6、的電壓變化時，電容兩端才有電流。在直流電路中，電容上即使有電壓，但ｉ＝０，相當于開路，即電容具有隔直作用。C稱為電容元件的電容，單位是法拉（F）。1.2.2有源元件1．電壓源與電流源（1）伏安關(guān)系電壓源：u=uS端電壓為us，與流過電壓源的電流無關(guān)，由電源本身確定，電流任意，由外電路確定。電流源：i=iS流過電流為is，與電源兩端電壓無關(guān)，由電源本身確定，電壓任意，由外電路確定。（2）特性曲線與符號電壓源電流源2．受控源（1）概念受控源的電壓或電流受電路中另一部分的電壓或電流控制。（2）分類及表示方法VCVS電壓控

7、制電壓源VCCS電壓控制電流源CCVS電流控制電壓源CCCS電流控制電流源VCVSi1=0u2=?u1CCVSu1=0u2=ri1VCCSi1=0i2=gu1CCCSu1=0i2=βi1如采用關(guān)聯(lián)方向：p=u1i1+u2i2=u2i2（3）受控源的功率1.3基爾霍夫定律電路中通過同一電流的每個分支稱為支路。3條或3條以上支路的連接點稱為節(jié)點。電路中任一閉合的路徑稱為回路。圖示電路有3條支路，2個節(jié)點，3個回路。1.3.1基爾霍夫電流定律（KCL）在任一瞬時，流入任一節(jié)點的電流之和必定等于從該節(jié)點流出的電流之和。在任

8、一瞬時，通過任一節(jié)點電流的代數(shù)和恒等于零。表述一表述二可假定流入節(jié)點的電流為正，流出節(jié)點的電流為負；也可以作相反的假定。所有電流均為正。KCL通常用于節(jié)點，但是對于包圍幾個節(jié)點的閉合面也是適用的。例：列出下圖中各節(jié)點的KCL方程解：取流入為正以上三式相加：i1＋i2＋i3＝0節(jié)點ai1－i4－i6＝0節(jié)點bi2＋i4－i5＝0節(jié)點ci3＋i5＋i6＝01.3