集总参数电路中电压、电流的约束关系.ppt

电路分析基础,讲述人：付克昌办公室：科教楼控制工程系102室E-mail：kcfucx教师课件：付克昌密码：abc123,课程性质：电类学科基础课课程目标：理解基本概念、基本定律、基本定理；掌握基本分析方法。教授方法：讲授、讨论学时：64学时教材：电路分析基础李瀚荪编高等教育出版社参考书：电路邱关源编高等教育出版社电路分析导论吴锡龙编高等教育出版社,学习方法与要求：1）深刻理解:基本概念、基本定律、基本定理。2）熟练掌握各种电路的基本分析方法并灵活运用。3）认真听课，做好笔记。讲课内容会与教科书不一样。4）学和练有机结合。5）阅读参考书和电子资源。成绩评定：教、考分离，考试80%（闭卷考试），平时20%。作业要求:每周上交一次。,电路分析基础的基本结构全书分上、下册,共三篇：上册：总论和电阻电路的分析；动态电路的时域分析。第一篇：电阻电路分析（14章）第二篇：动态电路的时域分析（57章）下册：动态电路的相量分析法和S域分析法。第三篇：动态电路的相量分析（812章）一个假设（集总假设）两类约束（KCL、KVL，VCR）三大基本方法（叠加、分解、变换域）,第一篇总论和电阻电路的分析,第一章集总参数电路中电压电流的约束关系,常用电路元件：,基本概念：,基本变量：,基本定律：,集总参数电路、集总参数元件、两类约束等。,电压、电流、功率。,常用电路元件的VCR定律；基尔霍夫定律。,重点：电流、电压的参考方向与关联参考方向，基尔霍夫定律。,电阻元件、独立电压源和独立电流源、受控源。,1-1电路及集总电路模型,一、电路（网络）,实际电路,由电阻器、电容器、电感、电容等实际部件或晶体管等实际器件按一定方式连接而构成的电流通路。主要由电源、负载和中间环节组成。,1.定义：,电容器,线圈,电阻器,晶体管,运算放大器,电池,实际电路中常见的组成部件和器件,2.作用（1）能量转换：实现电能传送、转换等。（2）信号处理：实现电信号产生、加工、传输、变换等。,电气图用元件图形符号表示的各部、器件相互连接关系的图。,3、分类：,线性非线性,激励与响应满足叠加性和齐次性的电路。,时变时不变,电路元件参数不随时间变化。,集总参数分布参数,实际电路几何尺寸远小于最高工作频率所对应的波长的电路。（d0，表明实际方向与参考方向一致。反之:若电流i的实际方向与参考方向不一致，则若i0，表示功率的真实方向与参考方向一致。反之:若功率的真实方向与参考方向相反，则P05）无记忆元件：i(t)=u(t)G,G单位：S(西门子),1-5电压源,1、定义：能独立向外电路提供恒定电压的二端元件。,2、符号表示,3、伏安关系：平行于i轴的一条直线。,+Us-,4、特点：恒压不恒流,Us,（端电压u与i无关，电流i由外电路确定）。,Us=10v,1-6电流源,1、定义：能独立向外电路提供恒定电流的二端元件。,2、符号表示,3、伏安关系：平行于u轴的一条直线。,Is,4、特点：恒流不恒压,Is,（电流i与u无关，端电压u由外电路确定）。,Is=2A,1-7受控源,1、定义：依靠其它支路的电流或电压向外电路提供恒定电流或电压的元件。,2、电路结构特征：具有两条支路：电流源或电压源所在支路受控支路控制电流或电压所在支路控制支路,线性非线性,时变时不变,3、分类：,4、线性时不变受控源电路模型：,（1）电压控制电压源,（2）电压控制电流源,VoltageControlledVoltageSource,（VCVS),（VCCS),VoltageControlledCurrentSource,I1=0U2=U1,I1=0I2=gU1,例:电子三极管,例:场效应管,i1,U2,U2,（3）电流控制电压源,（4）电流控制电流源,I1,I1,I1,I1,CurrentControlledVoltageSource,（CCVS),（CCCS),CurrentControlledCurrentSource,U1=0U2=I1,U1=0I2=I1,例:直流发电机,例:晶体三极管,5、线性时不变受控源特点：,（1）非独立的电源：不能独立向外电路提供能量。,（2）具有两重性：电源性、电阻性。,注意：独立电源在电路中可以独立地起“激励”作用，是实际电路电能或电信号的“源泉”。,受控源是描述电子器件中某一支路对另一支路控制作用的理想模型，本身不直接起“激励”作用。,-2-2I-2I-6U+10=0,由KVL，有,-4I-6U=-8,又有,U=2I+2,联立解得,U=1.5v,I=-0.25A,受控源:,(具有电源性),P=6UI,=-2.25W,若受控源:6UU,U,U=4vI=1A,(具有电阻性),例1-11：图示电路，求电压U、电流I和受控源功率。,解：,1、分压电路,串联电阻电路对总电压有分压作用：,分压公式：,1-8分压公式和分流公式,并联电阻电路对总电流有分流作用：,2.分流电路,分流公式：,1-9两类约束,两类约束的概念：,（1）拓扑约束（KCL，KVL）：与电路支路性质无关，只取决于电路的连接结构。,（2）支路约束（支路VCR)：取决于支路元件的性质。,说明：利用两类约束可以直接列写电路方程求解电路，因此这两类约束是电路分析的基本依据。,I1,I2,I3,I4,I2=3A,I3=-1A,u=2I2-2,=4v,由KVL，有,u-U1-2I3+2=0,U1=8vI4=1A,I1=I+I4,由KCL，有,=2A,由KVL，有,U1=3U1RI1,故R=8,例1-12：图示电路，求电压u、电流I1和电阻R。,解：,us,us=30v,u=20v,i=2A,R=10,Pus=-90w发出90w,P4u1=24w发出-24w,练习：图示电路，i1=3A,u2=4V。求电流i、电压u、us和电阻R,并求电源、受控源发出的功率。,电路及电路模型：电路作用、分类、理