集总电路中电压、电流的约束关系(05电气).ppt

电路原理,主讲教师：姬绪论,本课程的地位,电路原理是通信、信息工程、计算机、自控等电子类专业的主干技术基础课。要通过本课程的学习使学生掌握电路的基本理论、分析计算电路的基本方法和进行实验的基本技能，为后续课程准备必要的电路知识。,其中许多重要概念要求透彻理解，不少基本分析方法要求牢固掌握。,该课程不仅理论体系严谨，内容引人入胜，而且会从中学会一种思维方法，养成一种科学作风，使人终生受益。,本课程的内容,以电路模型为基础，编写描述电路的方程式，通过响应的求解、分析，认识已知电路的功能和特性。根据所分析电路的不同可分为：,主要参考书,邱关源编电路高教出版社周长源编电路分析基础高教出版社燕庆明编电路分析教程高教出版社,如何学好本课程？,抓住二个主要环节,处理好三个基本关系,课堂听课课后复习,教学配合，评教评学,听课与笔记作业与复习自学与互学,第一章集总电路中电压、电流的约束关系,1.1电路模型,1.2电路变量,1.3连接约束关系,1.4元件约束关系,1.5两类约束分析电路,主要内容：,第1节电路模型,一.实际电路与电路模型,求I=?PL=?,电路分析的目的：通过求解响应，认识已知电路的功能和固有属性。（技术指标）,实际电路：是由实际电气器件互相连接而成，是构成各种电子系统的基本构件。,电路模型：是由理想电路元件与理想导线互相连接而成。,实际电路,电路模型,实际器件（电阻器，电容器，电感线圈，晶体管，集成电路等）,电路元件（电阻元件，电容元件，电感元件，受控源，理想运放等）,抽象近似严格定义,器件建模：1.保留主要电磁特性,2.一个器件可多个元件模型表示,集总化条件：,二.集总参数电路,设实际电路的最大尺寸为l，电路中的电磁信号（电压或电流）的波长为，则电路的集总化条件可以表示为l,用光速c去除不等式的两边，可得0w0通常“电阻”指线性非负电阻值的电阻元件无源元件。,电阻元件的功率和能量,(u和i取关联参考方向),注意电阻两端的电压与电流为非关联参考方向，因此，功率实际取值与参考方向的选取无关。,例已知：R=2（），u=5(V)求：i，p=?,解:,由u=Ri得,二.独立电源,独立电源是在电路中能独立提供能量的元件，常作为信号源输入或称为激励。,电压源（理想电压源）,在任意时刻，元件两端的电压为一个确定值，与流过其电流无关。,时变：u=us(t)直流：u=Us,电流源（理想电流源）,在任意时刻，流过元件的电流为一个确定值，与其端电压无关。,时变：i=is(t)直流：i=Is,光电池和某些电子电路的特性可以用电流源表征,（3）独立源为有源元件，可提供能量。（注意也可以从外电路接收能量）,（1）独立源可以纳入一般电阻元件，但特性曲线不过原点，不服从欧姆定律。通常与电阻区别对待。,（2）电压源上的电流（或电流源上的电压）取决于外电路。,讨论,两种实际电源模型的等效转换（有伴电源）,(a),(b),is=us/R,us=Ris,注意：1.R=0以及R=时转换不成立2.转换中注意电源极性,三.受控源,受控源：元件的电压（或电流）受其它支路上电压或电流控制。,受控电压源：元件的电压与控制量X成比例关系，电流为任意值。,受控电流源：元件的电流与控制量X成比例关系，电压为任意值。,控制量x可以是某支路的电压或电流，控制支路与受控支路构成双端口元件模型，共有4种组合：,VCVS,VCCS,CCVS,CCCS,(1)受控源与独立源不同，其电源值依赖于其他变量，一般不能单独作为电路的激励源。,讨论,(2)受控源是有源元件，在一定条件下可以向电路提供能量。,(3)受控源在特定条件下又表现出线性元件的性质。,(4)在列写电路方程时受控源可以先作为独立源处理。,(5)受控源可以构成实际电子器件和集成运算放大器等的小信号模型。,第5节用两类约束求解电路,一.支路变量法（2b法、1b法）,电路分析(b条支路、n个节点）,分析目的：完全确定电路各个支路电压和电流，共2b个变量,分析依据：相互独立的两类约束条件，共得到2b个独立方程（KCL:n-1个方程、KVL:b-n+1个方程、VAR:b个方程）,观察法直接列方程求取支路变量,1.确定必要的变量，标出其参考方向,2.列写必要的方程,3.从已知量逐步求出未知量,请同学们课后自学该部分内容。,解：在电路中标出电流变量i1、i2、i3的参考方向,例求：开路电压uab=?,对节点c应用KCL：i2i1i3=0i2=i1=i,对回路acda应用KVL：2i+4i+6=0i=1(A),对闭合路径abca应用KVL：uab4(12)=0uab=2(V),i3=0,c,b,a,I1,例求U和I。,解：设a,b,c及I1如图,解：应用KCL：,联立求解得：,应用欧姆定律：,例,求：ia，ib，u=?,二.电阻分压与分流,电阻串并联,串联：,电流相同，电压相加,并联：,电压相同，电流相加,电