集总电路中电压电流的约束关系课件.ppt

1、(1-1)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分1第一章第一章 集总参数电路中电压、电流的约束关系集总参数电路中电压、电流的约束关系第二章第二章 网孔分析和节点分析网孔分析和节点分析第三章第三章 叠加方法与网络函数叠加方法与网络函数第四章第四章 分解方法及单口网络分解方法及单口网络第一部分第一部分 总论和电阻电路分析总论和电阻电路分析(1-2)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路

2、中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分2第一章第一章 集总参数电路中电压、电流的约束关系集总参数电路中电压、电流的约束关系1-1 1-1 电路及集总电路模型电路及集总电路模型1-2 1-2 电路变量电路变量 电流、电压及功率电流、电压及功率1-3 1-3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1-4 1-4 电阻元件电阻元件1-5 1-5 电压源电压源1-6 1-6 电流源电流源1-7 1-7 受控源受控源1-8 1-8 分压公式和分流公式分压公式和分流公式1-9 1-9 两类约束两类约束 KCLKCL、KVLKVL方程的独力性方程的独力性1-10 1-10 支路分析支路分析(1-3)结束

3、电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分3学习目的：学习目的：掌握直流电路的基本概念和基本定律。掌握直流电路的基本概念和基本定律。学习重点：学习重点：会用基尔霍夫定律列写电路方程会用基尔霍夫定律列写电路方程 学习难点：学习难点：电压源和电流源模型的特点，功率的电压源和电流源模型的特点，功率的产生和消耗。产生和消耗。(1-4)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系20

4、22年12月17日13时14分41-1 1-1 电路及集总电路模型电路及集总电路模型 一、电路一、电路若干个电气设备或电子器件，按照一定的方式连接起来，构若干个电气设备或电子器件，按照一定的方式连接起来，构成的通路。成的通路。电源负载连接导线二、电路的作用二、电路的作用(1-5)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分53 负载负载1 电源电源2 中间环节中间环节1.能量的输送与转换能量的输送与转换2.信号的传递和处理信号的传递和处理输电线输电线信号源信号源负载

5、负载(1-6)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分6三、集总参数元件、集总电路三、集总参数元件、集总电路1.集总参数元件：当实际电路的尺寸远小于正常最高工作频率集总参数元件：当实际电路的尺寸远小于正常最高工作频率所对应的波长时，电路中的实际器件可用集总参数元件表示，所对应的波长时，电路中的实际器件可用集总参数元件表示，又称器件模型。又称器件模型。表征元件的主要性能，忽略其次要性质，仅显示单一的电磁现表征元件的主要性能，忽略其次要性质，仅显示单一的电磁现象。象

6、。2.主要的集总参数元件（器件模型）主要的集总参数元件（器件模型）电阻元件电阻元件R：耗能元件，不存储能量。：耗能元件，不存储能量。电容元件电容元件C：存储电场能量，不消耗能量。：存储电场能量，不消耗能量。电感元件电感元件L：存储磁场能量，不消耗能量。：存储磁场能量，不消耗能量。电压源、电流源：提供能量。电压源、电流源：提供能量。(1-7)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分73.实际元件的电路模型实际元件的电路模型（1 1）不同的实际电路部件，只要具有相同

7、的主要电磁性能）不同的实际电路部件，只要具有相同的主要电磁性能在一定条件下，可用同一个模型表示。例如，灯泡、电炉、在一定条件下，可用同一个模型表示。例如，灯泡、电炉、电阻等在低频电路中都可用电阻模型表示。电阻等在低频电路中都可用电阻模型表示。（2 2）同一个实际电路元件，在不同的应用条件下，它的模）同一个实际电路元件，在不同的应用条件下，它的模型可以有不同的形式。型可以有不同的形式。i例如：一个白炽灯在有电流通过时例如：一个白炽灯在有电流通过时R 消耗电消耗电能能（电阻性）（电阻性）产生产生磁场磁场储存磁场能量储存磁场能量（电感性）（电感性）L(1-8)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息

8、学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分84.4.集总电路（电路模型）集总电路（电路模型）将实际电路中各个部件都用其模型符号表示，所做出将实际电路中各个部件都用其模型符号表示，所做出的电路图，称为电路模型或电路原理图。的电路图，称为电路模型或电路原理图。电源负载连接导线实际电路实际电路电路模型电路模型 电路分析理论所研究的对象都是由电路分析理论所研究的对象都是由理想电路元件理想电路元件组成的实际组成的实际电路的电路的电路模型电路模型。SERSRL+_无阻无阻导线导线(1-9)结束电路分析基础电路分析基

9、础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分9dtdqti)(A1-2.1-2.电路变量电流、电压及功率电路变量电流、电压及功率一、电流一、电流1.1.电流的形成：电荷有规则的定向运动。电流的形成：电荷有规则的定向运动。2.2.定义：单位时间内通过导体横截面的电荷量。数学表达式定义：单位时间内通过导体横截面的电荷量。数学表达式4.4.单位：安培（单位：安培（A A）；千安（）；千安（kAkA）；毫安（）；毫安（mAmA）；微安）；微安3.3.分类：直流、时变电流（包括交流）分类：直流、时变电

10、流（包括交流）(1-10)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分104.4.电流方向电流方向1 1）实际方向：正电荷运动的方向。）实际方向：正电荷运动的方向。2 2）参考方向：人为假定的电流方向，电路图上用箭头表示。）参考方向：人为假定的电流方向，电路图上用箭头表示。规定：当参考方向与实际电流方向相同时，电流为正值，规定：当参考方向与实际电流方向相同时，电流为正值，否则为负值。否则为负值。实际测量时实际测量时例例1 1：设：设1A的电流由的电流由a a向向b

11、b流过元件，试问如何表示这一电流？流过元件，试问如何表示这一电流？(1-11)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分11解：有两种表示方式解：有两种表示方式（1 1）i i1 1应表示为应表示为i11A（2 2）i i2 2应表示为应表示为i21A(1-12)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分12dqdwtu)(二、电压二

12、、电压1.1.定义：将单位正电荷从定义：将单位正电荷从a a点移动到点移动到b b点所点所获得获得或或失去失去的的能量。数学表达式：能量。数学表达式：其中：，单位焦耳（其中：，单位焦耳（J J），），单位库仑（单位库仑（c c），），单位伏特（单位伏特（v v）。）。dwdq)(tu2.2.极性极性实际极性：电压降低的方向。实际极性：电压降低的方向。参考极性：人为假定的方向。电路图中在两端用参考极性：人为假定的方向。电路图中在两端用“+”+”、“-”-”表示。表示。(1-13)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路

13、中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分13在指定电压的参考方向后，根据电压值的正负，能确切在指定电压的参考方向后，根据电压值的正负，能确切断定电压的实际方向。断定电压的实际方向。例例2 2如图所示元件两端电压为如图所示元件两端电压为1v1v，若已知正电荷由该元，若已知正电荷由该元件的件的b b点移向点移向a a点且获得能量，试标出电压的真实极性。点且获得能量，试标出电压的真实极性。试为该电压选择参考极性，并写出相应的电压表达式。试为该电压选择参考极性，并写出相应的电压表达式。(1-14)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流

14、的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分14三、关联的参考方向三、关联的参考方向若电流参考方向从若电流参考方向从a a到到b b，电压的参考方向，电压的参考方向a a为高电位，为高电位，b b为低电位，此参考方向为关联参考方向。即电流与电为低电位，此参考方向为关联参考方向。即电流与电压参考方向一致。在电路中只需标出电流或电压的参压参考方向一致。在电路中只需标出电流或电压的参考极性中的任何一种。考极性中的任何一种。思考如何测量电路中的电压和电流？如何测量电路中的电压和电流？(1-15)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集

15、总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分15dtdwtp)(四、功率四、功率1.1.定义：单位时间内电路所做功的大小。定义：单位时间内电路所做功的大小。数学表达式：数学表达式：dw)(tp其中其中 为功，单位焦耳；为功，单位焦耳；为功率，单位瓦特。为功率，单位瓦特。(1-16)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分16dtdqi dqdwu iudtdqdqdwdtdwtp)(2.2.功率与电压

16、电流之间的关系功率与电压电流之间的关系 采用关联方向，如图采用关联方向，如图由于由于所以所以(1-17)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分17)()()(titutp若参考方向非关联，则若参考方向非关联，则即：即：（1 1）在参考方向关联条件下）在参考方向关联条件下 p(t)=u(tp(t)=u(t)i(ti(t)若若p(tp(t)为正值，则表示电路吸收功率。为正值，则表示电路吸收功率。若若p(tp(t)为负值，则表示该电路产生功率。为负值，则表示该电路产

17、生功率。（2 2）在参考方向非关联时）在参考方向非关联时 p(t)=-u(tp(t)=-u(t)i(ti(t)若若p(tp(t)为正，表示吸收功率。为正，表示吸收功率。若若p(tp(t)为负，表示产生功率。为负，表示产生功率。以上两公式求得的功率均为电路吸收的功率。以上两公式求得的功率均为电路吸收的功率。(1-18)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分18例例3.P103.P10页例页例1-21-2（1 1）解：参考极性关联解：参考极性关联 p=ip=iu

18、u1 1=2=21=2W 1=2W 吸收吸收参考方向不关联参考方向不关联 p=-ip=-iu u2 2=-2=-2(-1)=2W (-1)=2W 吸收吸收解：由图得：解：由图得：p=-up=-u2 2i=-4i=-4 i=4/(-1)=-4A i=4/(-1)=-4A 注：负号表示电流实际方向由注：负号表示电流实际方向由a a指向指向b b。已知产生功率为已知产生功率为4W4W。求电流。求电流。（2 2）(1-19)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分191

19、-31-3基尔霍夫定律基尔霍夫定律名词解释：名词解释：(1)支路：流过同一个电流的分支。支路：流过同一个电流的分支。(2)节点：三个或三个以上支路的连节点：三个或三个以上支路的连接点接点(3)回路：电路中的任一闭合路径称回路：电路中的任一闭合路径称为回路。为回路。(4)网孔：内部不含有其他支路的回网孔：内部不含有其他支路的回路。路。显然，任一网孔都是回路，但回显然，任一网孔都是回路，但回路不一定是网孔。路不一定是网孔。(1-20)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13

20、时14分20一、基尔霍夫电流定律（一、基尔霍夫电流定律（KCLKCL）理论基础：电荷守恒定律（电荷既不能创造也不能消失）理论基础：电荷守恒定律（电荷既不能创造也不能消失）1 1、定律的基本内容（表述）、定律的基本内容（表述）对于任一集总电路中的对于任一集总电路中的任一节点任一节点，在任何时刻在任何时刻，流，流出或流进该节点的所有支路电流的出或流进该节点的所有支路电流的代数和代数和为零，其数为零，其数学表达式为：学表达式为：Kkkti10)(其中，其中，k k为节点处支路数为节点处支路数 ik为流出（或流入）节点的第为流出（或流入）节点的第k k条支路电流。条支路电流。k=1k=1，2 2，3

21、3。(1-21)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分212 2、习惯上规定流入节点的电流取正号，流出节点的电流取、习惯上规定流入节点的电流取正号，流出节点的电流取负号负号3 3、列、列KCLKCL方程步骤方程步骤（1 1）先在电路图上设定支路电流的参考方向。先在电路图上设定支路电流的参考方向。（2 2）按）按“流入节点的电流代数和流入节点的电流代数和”方式写出方式写出KCLKCL方程。方程。(1-22)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章

22、章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分224 4、KCL的推广的推广 KCL不仅适用于节点，对电路中任一假设闭合不仅适用于节点，对电路中任一假设闭合曲面都成立。曲面都成立。0321iii(1-23)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分23321443210iiiiiiii例：例：P14P14页例页例1-3.1-3.已知：已知：i i1 15A5A，i i2 2=2A=2A，i i

23、3 3=-3A=-3A求：求：i i4 4？解：对节点解：对节点a a，由，由KCLKCL可得可得i i4 4-5-52 2(-3)(-3)-6A-6A由上例可知，方程中各项前的正负号取决于电流的参考方向由上例可知，方程中各项前的正负号取决于电流的参考方向对节点的相对关系（流出为负），另外是电流本身的正负号，对节点的相对关系（流出为负），另外是电流本身的正负号，两者不能混淆。两者不能混淆。【两套符号【两套符号】(1-24)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分

24、24P-19 练习题：练习题：12作业作业：P-12 练习题：练习题：11 or P-52 1-3选择部分选择部分(1-25)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分255、关于、关于KCL的几点说明的几点说明(1)KCL阐明了电路中与任一节点有关的各电流之间的关系，阐明了电路中与任一节点有关的各电流之间的关系，其反映的是电流连续性原理。其反映的是电流连续性原理。(2)KCL具有普遍适用性。既适用于任一瞬时任何变化的电流具有普遍适用性。既适用于任一瞬时任何变化的

25、电流，也适用于由各种不同元件构成的电路。，也适用于由各种不同元件构成的电路。(3)KCL不仅适用于任一节点，而且还适用于电路中任何一个不仅适用于任一节点，而且还适用于电路中任何一个假定的闭合面（广义节点）。假定的闭合面（广义节点）。(4)应用应用KCL列任一节点的电流方程时，列任一节点的电流方程时，一定一定要先在电路图要先在电路图上上标出电流的参考方向。标出电流的参考方向。(1-26)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分26二、基尔霍夫电压定律（二、基尔霍夫

26、电压定律（KVL）理论基础：电荷守恒和能量守恒理论基础：电荷守恒和能量守恒1 1、KVLKVL基本内容基本内容 对任一集总电路，在任意时刻，沿任意闭合路径绕行一对任一集总电路，在任意时刻，沿任意闭合路径绕行一周，各支路电压的周，各支路电压的代数和代数和为零。其数学表达式：为零。其数学表达式：Kkktu10)(其中，其中，u uk k(t(t)为第为第k k条支路电压。条支路电压。k=1,2,3k=1,2,3 k k为回路中的支路数。为回路中的支路数。(1-27)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约

27、束关系2022年12月17日13时14分272、列、列KVL方程的步骤方程的步骤 （1）设定各支路电压的参考方向，指定回路的绕行方向。设定各支路电压的参考方向，指定回路的绕行方向。（2）然后按绕行方向沿回路巡行一周，当支路电压的参）然后按绕行方向沿回路巡行一周，当支路电压的参考方向与回路的绕行方向一致时，该支路电压前面取考方向与回路的绕行方向一致时，该支路电压前面取“+”号；相反时，取号；相反时，取“-”号。号。0654321uuuuuu例：例：(1-28)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关

28、系2022年12月17日13时14分28 021xuuu21uuux对电路中任何假设的闭合回路对电路中任何假设的闭合回路KVLKVL也成立。也成立。3 3、KVL的推广的推广任意两点之间的电压与路径无关任意两点之间的电压与路径无关(1-29)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分290654321uuuuuu例：例：P17 P17 例例1-4 1-4，已知各元件的电压，已知各元件的电压，u1=u6=2V,u2=u3=3V,u4=-7V,u1=u6=2V,u2=

29、u3=3V,u4=-7V,求求u5u5。代入数据代入数据-(2v)+3v+3v+(-7v)-u5-2v=0-(2v)+3v+3v+(-7v)-u5-2v=0U5=-5vU5=-5v注意两套正、负号：注意两套正、负号：各支路电压值本身也有正、负之分；各支路电压值本身也有正、负之分；支路电压参考方向和回路绕行方向是否一致支路电压参考方向和回路绕行方向是否一致(1-30)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分30例例2：求图示电路中的求图示电路中的U1、U2、U3

30、。12V+6VU2U32VU1 U1+2+6=0 U1=6+2=8 VU3 6 12=0 U3=6+12=18 V U2+U1 U3=0 解：回路绕行方向为顺时针解：回路绕行方向为顺时针 U2=U1 U3=8 18 =10 V(1-31)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分31(1)KVL阐明了电路中与任一回路有关的各电压之间的关系，阐明了电路中与任一回路有关的各电压之间的关系，此定律反映了能量守恒原理。此定律反映了能量守恒原理。(2)KVL具有普遍适用性。

31、既适用于任一瞬时，任何变化的电具有普遍适用性。既适用于任一瞬时，任何变化的电压，也适用于由各种不同元件构成的电路。压，也适用于由各种不同元件构成的电路。(3)KVL不仅适用于电路中任一闭合的回路，而且还可以推广不仅适用于电路中任一闭合的回路，而且还可以推广应用于任何一个假定闭合的一段电路。应用于任何一个假定闭合的一段电路。(4)应用应用KVL时应注意时应注意,首先选定回路的绕行方向及元件的电压首先选定回路的绕行方向及元件的电压方向。方向。规定与回路绕行方向一致的电压前面取正号规定与回路绕行方向一致的电压前面取正号,与回路与回路绕绕 行方向相反的电压前面取负号。行方向相反的电压前面取负号。4、关

32、于关于KVL的几点说明：的几点说明：(1-32)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分321-4 1-4 电阻元件电阻元件 电路元件是构成电路的基本单元，具有电路元件是构成电路的基本单元，具有N个引出端的元件称个引出端的元件称为为N端元件。根据能否向外电路提供能量，分为端元件。根据能否向外电路提供能量，分为N端有源和端有源和N端无源元件。电阻元件是电能消耗器件的理想化模型。端无源元件。电阻元件是电能消耗器件的理想化模型。一、电阻定义一、电阻定义 电阻元件的定义

33、是：一个二端元件，如果在任一时刻，其电阻元件的定义是：一个二端元件，如果在任一时刻，其端电压端电压u与流经它的电流与流经它的电流i之间之间的关系能用的关系能用u-i平面上的一条平面上的一条曲线确定，就称其为电阻元件，简称电阻。曲线确定，就称其为电阻元件，简称电阻。(1-33)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分33线性、时变电阻线性、时变电阻非线性、非时变电阻非线性、非时变电阻线性、非时变电阻线性、非时变电阻非线性、时变电阻非线性、时变电阻主要涉及主要涉及(

34、1-34)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分34二、欧姆定律二、欧姆定律设电阻元件上电流电压为关联参考方向，设电阻元件上电流电压为关联参考方向，流过电阻的电流与流过电阻的电流与电压成正比，与电阻成反比。电压成正比，与电阻成反比。元件端电压与流经它的电流之间的关系，称为伏安关系元件端电压与流经它的电流之间的关系，称为伏安关系(简简记为记为VCR)VCR)又称元件约束。由于又称元件约束。由于VCRVCR可用来表征元件的外可用来表征元件的外特性，故也称为伏安特性

35、。特性，故也称为伏安特性。(1-35)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分35 其中其中R为常量，称为电阻元件的电阻，单位为欧姆，由欧为常量，称为电阻元件的电阻，单位为欧姆，由欧姆定律定义的电阻称为线性电阻。姆定律定义的电阻称为线性电阻。)()(tGuti)()(tRitu用电导表示的欧姆定律用电导表示的欧姆定律 若参考方向非关联，则若参考方向非关联，则)()(tituR)()(tRituRtuti)()(电导：电阻的倒数，符号电导：电阻的倒数，符号G G，

36、单位西门子，单位西门子(1-36)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分36三、非线性电阻元件（三、非线性电阻元件（VARVAR关系）关系）其特性由整条伏安特性曲线来表征，不能笼统的说是其特性由整条伏安特性曲线来表征，不能笼统的说是多少欧的电阻多少欧的电阻(1-37)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分37四、电阻元件的性质

37、四、电阻元件的性质由由VAR关系曲线可知：关系曲线可知：（1 1）在任一时刻，电阻的电压是由同一时刻的电流所决定的。）在任一时刻，电阻的电压是由同一时刻的电流所决定的。R R为无记忆元件。为无记忆元件。其伏安特性曲线不仅有其伏安特性曲线不仅有线性线性和和非线性非线性区分，而且还有区分，而且还有与原点对称和不对称之分。与原点对称和不对称之分。（2 2）双向性）双向性(1-38)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分38 对原点对称说明，元件对不同方向的电流或不同

38、极性对原点对称说明，元件对不同方向的电流或不同极性的电压其表现是一样的，这种性质为线性电阻所具备，的电压其表现是一样的，这种性质为线性电阻所具备，称为称为“双向性双向性”。对原点不对称说明，元件对不同方向的电流或不同极对原点不对称说明，元件对不同方向的电流或不同极性的电压其表现是不一样的，这种性的电压其表现是不一样的，这种“单向性单向性”性质为性质为非线性电阻所具备。非线性电阻所具备。(1-39)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分39 五、线性电阻电路的短

39、路和开路五、线性电阻电路的短路和开路1 1、开路开路当R=或G=0，称为开路。此时无论端电压为何值，其端电流恒为零；(1-40)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分402 2、短路、短路当R=0或G=，称为短路。此时无论端电流为何值，其端电压恒为零。(1-41)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分41六、电阻元件的功率六、

40、电阻元件的功率GtitRitp)()()(22)()()(22tGuRtutp 在电压与电流为关联参考方向下在电压与电流为关联参考方向下 当当0R0)(tp 此时电阻元件是耗能元件此时电阻元件是耗能元件(1-42)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分42电阻为负值，在关联电阻为负值，在关联参考方向下，功率也参考方向下，功率也为负值，说明该元件为负值，说明该元件是产生功率的，给电是产生功率的，给电路提供能量。称为负路提供能量。称为负电阻。电阻。(1-43)结束

41、电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分43七、无源性七、无源性0)()()(diutwt如果元件在所有如果元件在所有t t-及所有及所有i、u的可能组合，当且的可能组合，当且仅当其吸收的能量为仅当其吸收的能量为时，则此元件称为无源元件，如果元件不是无源的，时，则此元件称为无源元件，如果元件不是无源的，则称为有源元件。则称为有源元件。一般正电阻为无源元件，负电阻则为有源元件。一般正电阻为无源元件，负电阻则为有源元件。(1-44)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信

42、息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分44(1-45)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分45 电气元件、设备的额定值：是为了保证元件、设备既安电气元件、设备的额定值：是为了保证元件、设备既安全可靠而又充分发挥性能的正常运行，由制造厂家给全可靠而又充分发挥性能的正常运行，由制造厂家给出的一些限定值。例如，电阻的使用功率，电容器的出的一些限定值。例如，电阻的使用功

43、率，电容器的使用电压，电机的额定电流等。根据给出的额定值，使用电压，电机的额定电流等。根据给出的额定值，有时还可推导出其它额定值。有时还可推导出其它额定值。例如，一个标有例如，一个标有1/4W、10k的电阻。的电阻。表示该电阻的阻值为表示该电阻的阻值为10k、额定功率为、额定功率为1/4W，由，由p=I2R的关系，还可求得它的额定电流为的关系，还可求得它的额定电流为5mA。(1-46)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分461 1、定义：、定义：一个二端元件

44、，如果端电压总能保持为规定的电压一个二端元件，如果端电压总能保持为规定的电压us(t)，而与通过它的电流无关，就称其为电压源。，而与通过它的电流无关，就称其为电压源。1-5 1-5 电压源电压源电压源的电路符号如图（电压源的电路符号如图（a）所示，图中的）所示，图中的us(t)为电压源的为电压源的端电压，端电压，“+”、“-”号表示其参考极性。号表示其参考极性。如果如果us不随时间变化，即电压值为常数，则称为直流电压不随时间变化，即电压值为常数，则称为直流电压源。为了区别，也常用源。为了区别，也常用(b)所示符号表示。所示符号表示。(1-47)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1

45、 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分472、电压源具有以下几个特点：、电压源具有以下几个特点：(1)电压源的端电压完全由自身的特性决定，与流经电压源的端电压完全由自身的特性决定，与流经它的电流的方向、大小无关，即与外部电路无关。它的电流的方向、大小无关，即与外部电路无关。(2)电压源的电流由它与外接电路共同决定。随着流电压源的电流由它与外接电路共同决定。随着流经电压源电流的实际方向不同，电压源可以对外电路经电压源电流的实际方向不同，电压源可以对外电路提供电能，真正起电源作用；也可以作为其它电源的提供电能，真

46、正起电源作用；也可以作为其它电源的负载从外电路接受能负载从外电路接受能量。量。(1-48)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分48(3)在任一时刻在任一时刻tk，电压源的伏安特性是一条经过，电压源的伏安特性是一条经过u=us(tk)点且平行于点且平行于i轴的直线，如图所示。轴的直线，如图所示。(4)当电压源电压当电压源电压us(t)为零时，其伏安特性与为零时，其伏安特性与i轴重合，电轴重合，电压源相当于短路。压源相当于短路。(1-49)结束电路分析基础电路分

47、析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分49(a)凡是与电压源并联的元件，其两端的电压均等于电压源的电凡是与电压源并联的元件，其两端的电压均等于电压源的电压，即压，即 U=US。+_+_USU=USIR1 R2I1I23、关于电压源的几点结论：、关于电压源的几点结论：（b）不同的电压源元件是不允许直接并联的。）不同的电压源元件是不允许直接并联的。(1-50)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电

48、流的约束关系2022年12月17日13时14分50+_+_US=US1+US2I(c)多个电压源串联时，可合并成一个等效的电压源。多个电压源串联时，可合并成一个等效的电压源。+_+US1US2I等效等效+_+_US1US2I等效等效+_+_US=US1-US2I(1-51)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分51例例1-7p271-7p27页，如图所示电路，求电流页，如图所示电路，求电流i i及电压及电压u uabab解：解：0114322uuuuuuss4

49、22uuuusab(1-52)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分524 4、实际电压源模型、实际电压源模型 可用理想电压源模型串联一内阻作为实际电压源模型。可用理想电压源模型串联一内阻作为实际电压源模型。rurtUiritUuss)()(例：例：1-8 1-91-8 1-9(1-53)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系2022年12月17日13时14分

50、531-6 1-6 电流源电流源 1 1、定义：、定义：如果一个二端元件，其输出电流总能保持为规定的电流如果一个二端元件，其输出电流总能保持为规定的电流is(t),而而与它的端电压无关，就称其为电流源。与它的端电压无关，就称其为电流源。电流源电路符号如图电流源电路符号如图a所示，其输出电流所示，其输出电流is一般是时间的函数。一般是时间的函数。如果输出电流为常数如果输出电流为常数Is，则称为直流电流源。如图，则称为直流电流源。如图b所示所示(1-54)结束电路分析基础电路分析基础信息学院信息学院第第1 1章章 总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系总论和集总参数电路中电压、电流的约束关系20