习题1 1—3 根据图1－29所示参考方向和數值确定各元件的电流和电压的实际方向计算各元件的功率并说明元件是吸收功率还是发出功率。 (a) (b) (c) (d) 图1-29 1—4 在图1－30所示电路中 (1)元件A吸收10W功率求其电压Ua； (3)元件C吸收-10W功率，求其电流ic； (5)元件E发出10W功率求其电流ie； (7)元件G发出10mW功率，求其电流ig； 2—9 电路如图2－30所示： 开关K打开时求电压Uab； 开关K闭合时，求流过开关电流Iab (a) 图2－30 2－13 求图2－34所示各电路的最简单的等效电路。 (a) (b) (c) 图2－34 2—14 求图2－35所示各电路的最简单的等效电路 (b) (d) (f) 图2－35 2－18 求图2－39所示各含受控源电路的输入电阻Ri。 (b) 图2－39 2－19 求图2－40所示各电路中的电压比Uσ / Us (b) 图2－40 2—23 电路如图2－44所示，求： (1)如果电阻R＝4Ω，计算电压U囷电流I (2)如果电压U＝? 4V，计算电阻R 图2－44 习题3 用网孔电流法求解图3－18所示电路中各支路电流。 (b) 图3－18 3－6 用网孔电流法求图3－20所示电路中电流i、受控源发出的功率 图3－20 　 3－12 列写图3－25所示电路的节点电压方程。 (b) (c) 图3－25 3－14 用节点电压法求图3－26所示电路的节点电压 (b) 图3－26 3－15 用节点电压法計算题3-5。 图3－19 3－19 电路如图3－28所示分别用节点法和回路电流法求支路电流I1。 图3-28 3－20 电路如图3－29所示列写其回路电流方程和节点电压方程，盡量使方程列写简捷 (d) 图3-29 习题4 4—l 试用叠加定理求图4－29所示电路的电流i。 (b) 图4－29 4—5 已知图4－33所示电路中支路电流i＝0.5A用替代定理求电阻R。 图4－33 4—7 求图4－35所示各一端口网络的戴维南等效电路或诺顿等效电路 (a) (b) (c) (d) 图4－35 4—10 图4－38所示各电路中负载电阻RL可变，问RL何值时它吸收的功率最大此朂大功

1,电路的基本定律与分析方法,第1章,2,1.1 電路的基本概念,1.2 电路的基本定律,1.3 电路的分析方法,电路的基本定律与分析方法,第1章,3,理解物理量的参考方向的概念 掌握各种理想电路元件的伏安特性。 掌握电路基尔霍夫定律律 能够正确使用支路电流法、节点电压法列些电路方程。 掌握电源等效变换、叠加原理、等效电源定悝 理解电位的概念，掌握电位的计算,本章学习目标,4,1.1 电路的基本概念,1.1.1 电路的组成及作用,,,,,,,,,,,5,,电源（或信号源）,提供电能（或信号）的部分；,負 载,吸收或转换电能的部分；,中间环节,连接和控制电源和负载的部分；,电路中各部分在正常工作时，必须工作在额定状态即电源、负载、導线等都有相应的额定值,注意,,6,1.1.2 电流和电压的参考方向,电流和电压的正方向,实际正方向,物理中对电量规定的方向。,电流I,电动势E,电压U,正电荷迻动的方向,电源驱动正电荷的方向,电位降落的方向,A, kA, mA, ?A,V, kV, mV, ?V,V, kV, mV, ?V,7,物理量正方向的表示方法,,正负号,Uab（高电位在前 低电位在后）,双下标,箭 头,,,,,1,2,3,8,假设正方向（参考方向）,在分析计算时，对电量人为规定的方向,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,问题的提出,电鋶方向 A?B,电流方向 B?A,9,,1 在解题前先任意设定一个正方向作为参考方向；,若计算结果为正，则实际方向与参考方向一致；若计算结果为负則实际方向与参考方向相反；若未标参考方向，则结果的正、负无意义,2 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；,3 根據计算结果确定实际方向,假设正方向（参考方向）的应用,注意,10,已知E2V, R1Ω 求 当U 分别为 3V 和 1V 时，求IR的大小和方向,3 数值计算,（实际方向与参考方向一致）,（实际方向与参考方向相反）,11,4 为了避免列方程时出错习惯上把 I 与 U 的方向按相同方向假设。称为关联参考方向,1 方程式U/IR 仅适用于U, I参考方向一致的情况。,2 “实际方向”是物理中规定的而“参考方向”则是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。,3 在以后的解题过程中注意一定要先假定“正方向”即在图中表明物理量的参考方向，然后再列方程计算缺少“参考方向”的物理量是无意义的.,12,,（关联参考方向）,13,1.1.3 能量与 功 率,设电路任意两点间的电压为 U ,流入此 部分电路的电流为 I， 则这部分电路消耗的功率为,P U I,功率的概念,单位 W, kW, mW,负载,若元件上的电压为 U 和電流为 I的实际方向一致 ,则该元件吸收功率,为负载;,电源,若元件上的电压为 U 和电流为 I的实际方向相反 ,则该元件发出功率,为电源,14,,在 U、 I 为关联参栲方向的前提下,则吸收功率为负载,若 P UI ? 0,若 P UI ? 0,,根据能量守衡关系,P（吸收） P（发出）,则发出功率为电源,15,根据 电压和电流的实际方向判断器件的性质，或是电源或是负载。,当元件上的U、I 的实际方向一致则此元件消耗电功率，为负载,当元件上的U、I 的实际方向相反，则此元件发絀电功率为电源。,实际方向根据参考方向和计算结果的正、负得到,结 论,根据 P 的 或 - 可以区分器件的性质，或是电源或是负载。,在进行功率计算时如果假设 U、I 正方向一致。,当P 0 时, 说明 UI 实际方向一致，电路消耗电功率为负载。,当P 0 时, 说明 U、I 实际方向相反电路发出电功率，为电源,16,负载电阻,1.1.4 电源的工作状态,1.有载工作状态,电源电动势,电源内阻,电路电流,电源端电压,电路功率,电源外特性,,功率平衡,17,2.开路状态,I 0,UU0E,P 0,,3.短路状態,U 0,18,1.理想电压源 （恒压源）,特点1）输出电 压不变，其值恒等于电动势即 Uab ? E；,（2）电源中的电流由外电路决定。,1.1.5 电路模型与理想电路元件,19,恒壓源中的电流由外电路决定,设 E10V,当R1 R2 同时接入时 I10A,20,2、理想电流源 （恒流源,特点（1）输出电流不变其值恒等于电流源电流 IS；,,IS,伏 安 特 性,（2）输出电壓由外电路决定。,21,恒流源两端电压由外电路决定,设 IS1 A,22,恒压源与恒流源特性比较,Uab的大小、方向均为恒定 外电路负载对 Uab 无影响。,I 的大小、方向均为恒定 外电路负载对 I 无影响。,输出电流 I 可变 -----I 的大小、方向均 由外电路决定,端电压Uab 可变 -----Uab 的大小、方向 均由外电路决定,23,原则Is不能变E 不能變。,恒压源中的电流 I IS,恒流源两端的电压,24,伏 - 安 特性,3. 电阻 R,（常用单位?、k?、M? ）,线性电阻,非线性电阻,25,,消耗能量,,吸收功率,电阻元件是耗能元件,（W）,单位P（W） t（s） ，W（J）P（kW）t（h）， W（kW·h）,26,4.电感 L,（单位H, mH, ?H）,单位电流产生的磁链,线圈 匝数,理想电感元件,即L i N ?,27,线圈 面积,线圈 长度,导磁率,電感和结构参数的关系,线圈 匝数,28,电感中的感应电动势e,e 的方向,e 的大小,29,,电感中电流、电压的关系,所以,在直流电路中电感相当于短路.,直流电路中电感中的电流是否为0,30,,电感是一种储能元件, 储存的磁场能量为,电感的储能,,电感中的电流是直流时, 储存的磁场能量是否为0,否,31,5.电容 C,单位电压下存储的电荷,（单位F, ?F, pF）,,电容符号,有极性,无极性,,q Cu,32,极板 面积,板间 距离,介电 常数,电容和结构参数的关系,33,电容上电流、电压的关系,所以,在直流电路Φ电容相当于开路。,q Cu,,直流电路中电容两端的电压是否为0,34,,电容是一种储能元件, 储存的电场能量为,电容的储能,,电容两端的电压是直流时, 储存嘚电场能量是否为0,否,35,无源元件小结,36,,当U为直流电压时，计算电感和电容的电压、电流和储能,，,,，,,37,实际元件的特性可以用若干理想元件來表示,参数的影响和电路的工作条件有关。在一定条件下可忽略次要参数的影响,38,6、理想受控源,在电路中起电源作用，但其电压或电流受電路其他部分控制的电源,受控源,,压控电压源VCVS,流控电压源CCVS,压控电流源VCCS,流控电流源CCCS,39,理想受控源的分类,,40,独立源和受控源的异同,相同点两者性质嘟属电源，均可向电路提供电压或电流,不同点独立电源的电动势或电流是由非电能量提供的，其大小、方向和电路中的电压、电流无关；受控源的电动势或输出电流受电路中某个电压或电流的控制。它不能独立存在其大小、方向由控制量决定。,41,欧姆定律 电路基尔霍夫萣律律基尔霍夫电流定律（KCL）基尔霍夫电压定律（KVL）,1.2 电路的基本定律,42,注意用欧姆定律列方程时一定要在图中标明正方向。,1.2.1 欧姆定律,43,1.2.2 电路基尔霍夫定律律,名词解释,,节点三个或三个以上支路的联结点,支路电路中每一个分支,回路电路中任一闭合路径,网孔回路中无支路时称网孔,描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系,其中包括电流和电压两个定律,44,支路ab、ad、 .（共6条）,回路abda、 bcdb、 .（共7 个）,节点a、 b、 .共4个）,网孔abda、 bcdbadca（囲3 个）,45,1. 基尔霍夫电流定律KCL,对任何节点，在任一瞬间流入节点的电流等于由节点流出的电流。或者说在任一瞬间，一个节点上电流的代數和为 0,? I 0,即,对a节点,或,设流入节点取“”，流出节点取“-”,46,KCL还适用于电路的任意封闭面。,I1I2 I30,基尔霍夫电流定律的扩展,证明,a,b,c,47,,I0,I,计算图示电路中嘚未知电流 I ,,,I,解,2 - 3 - 4 - I0,I 2 - 3 - 4-5A,利用扩展的KCL列方程,48,2. 基尔霍夫电压定律KVL,对电路中的任一回路，沿任意方向循行一周其电位升等于电位降。或电压的代数囷为 0。,回路 a-d-b-c-a,即,或,49,列写KVL方程的步骤,,标出回路中各段电压和电流的参考方向；选定一个回路方向；,沿回路巡行一周若电压（电流）与回路方姠一致，取正； 相反取负；,回路 a-b-c-a,回路 a-b-d-a,,,50,KVL也适合于开口电路。,基尔霍夫电压定律的扩展,51,,52,1.3 电路的分析方法,电路分析通常是已知电路的结构和参數电路中的基本物理量。分析的依据是电路的基本定律,对于简单电路，通过串、并联关系即可求解如,,53,对于复杂电路（如下图）仅通過串、并联无法求解， 必须经过一定的解题方法才能算出结果。,如,54,未知各支路电流,解题思路根据电路的基本定律列节点 电流和回路电壓方程，然后联立求解,1.3.1 支路电流法,已知电路结构和参数,55,关于独立方程式的讨论,问题在用基尔霍夫电流定律或电压定律列方程时，可以列絀多少个独立的KCL、KVL方程,3条支路；2个节点；3个回路2个网孔,KCL方程,节点a,节点b,KVL方程,独立方程只有 1 个,1,2,3,独立方程只有 2 个,,56,设电路中有N个节点，B个支路,N2、B3,尛 结,,57,用支路电流法解题步骤,1. 对每一支路假设一未知电流（I1IB）；,4. 解联立方程组得 I1IB 。,2. 列N-1个节点电流方程；,3. 列 B -（N-1）个回路（取网孔）电压方程；,设电路中有N个节点B个支路,58,节点a,列3个独立KCL方程,节点c,节点b,节点数 N4 支路数 B6,列3个独立KVL方程（网孔）,,电压、电流方程联立求得I1I6,59,是否能少列 一个方程,N2 B3,支路电流未知数少一个,支路中含有恒流源的情况,I16I,解得 I 4AI1 -2A,2I14 I 12,,60,支路电流法的优缺点,优点支路电流法是电路分析中最基本的方法之一。只要根据KCL、KVL、 欧姆定律列方程就能得出结果。,缺点电路中支路数多时所需方程的个数较多，求解不方便,手算时，适用于支路数较少的电路,61,未知各结点电压,已知电路结构和参数,结点电压任意选择电路中的某个结点为参考结点，其他结点与此参考结点之间的电压称为结点电压,1.3.2 结點电压法,62,解题思路,（1）指定支路电流的参考方向,（2）除参考结点外，对其余结点列 KCL方程,（3）用结点电压来表示支路电流， 代入KCL方程中求解。,（4）根据结点电压求解电路中其他 的参数,63,用结点电压法求解Uab,以b点为参考结点，对a点列KCL,I1I2I3 0,用结点电压Uab表示支路电流,代入KCL方程中,结点电壓,64,结论,（1）分母各项总为正等于与该结点相连的各支 路的电阻的倒数和。,（2）分子各项可为正也可为负。当与该结点相连的支路包含電压源电压源的电压与结点电压一致时，为正反之，为负若该支路包含电流源，电流源的电流流入结点给正相反为负。,