1-3电路模型和电路定律.doc

王莉老师电路分析讲义 Lecture of vice Professor Wang Li三、实际电源的模型RSUSUIab 1. 电压源模型电路U(V)I(A)UUSI 伏安特性曲线图(a) 2. 电流源模型电路ISRSIUISIUU(V)I(A) 图(b) 3. 等效互换 在图(a)中，设a、b间端电压为U，端电流为I。 则 两边除以，得 令（IS是电压源模型短路时的短路电流）。ISRSIURSUSUIab则对应图(b)。即 结论：电压源模型与电流源模型可以等效互换。 需注意的几个问题： 注意极性的不变（对外电路等效）； 两个网络等值转换指的是在连接端口上，或是其连接端钮以外的电路中是等值的。两个模型中的内部情况一般并不等值。这是局部等值； 电流源和电压源之间不能相互转换，因为它们是性质完全不同的两个理想电源。 推广：电压源与电阻串联的电路可以和一个电流源与电阻并联的电路等效互换。这个电阻不一定是电源的内阻。1.8 受控源 电路中的理想电源分为两类，一类叫做独立电源，另一类叫做受控电源。 受控源也称非独立电源。 独立电源电源的端电压或端电流始终保持规定值的电源。如前面介绍的电压源与电流源。 独立源作为电路的输入，或叫激励，在独立源的激励下，电路中产生的电流、电压等，统称为响应。 受控源其电压或电流（包括大小、方向）受电路中其它部分的电流或电压控制。u1i2gu1 根据控制量是电压还是电流，受控的是电压源还是电流源，受控源分为四种：u2u1u1 i1i2i1 电压控制电压源（VCVS） 电压控制电流源（VCCS）u2i1ri1 电流控制电压源（CCVS） 电流控制电流源（CCCS）其中 转移电压比（无量纲） 转移电导 （单位：西门子S） 转移电阻（单位：欧姆W） 转移电流比（无量纲）受控电源在电路中的作用： 受控电源主要用来模拟在电子器件中所发生的电磁现象，即用来表示一条支路中的一个变量与另一条支路中的一个变量之间的耦合关系。becibicibrbebce例 借助于受控电源表示的晶体三级管的交流等值电路。 晶体三级管 共发射极小信号等值电路rbe是基极与发射极之间的输入电阻b为三极管的电流放大倍数 在电路分析中，对受控源的处理与独立电源并无原则区别，唯一要注意的是：不要把受控电源的控制量消除掉。（即在用电源模型相互转换简化电路时，控制量不能找不到了）。1.9 基尔霍夫定律（kirchhoffs Law） 1848年由kirchhoff提出，分析一切集中参数电路的依据，是属于整个电路的基本规律。 电路中各支路电流和支路电压，必然要受两类约束： 元件的特性对元件的电流、电压的约束 基尔霍夫定律对整个电路的电流、电压的约束（也叫拓扑约束）E3dabcE1E2fgh一、几个网络术语 节点三个或三个以上电路元件的公共连接点，上图中有4个节点（在网络图论中，也把两个元件的公共连接点叫节点，f、g、h近代节点）。支路一个或几个二端元件，依次连接在两个节点之间，这段电路称为支路。上图中有6条支路。 回路电路中的任一闭合路径。上图中有7个回路。 网孔回路中没有支路的回路（网孔是回路，是不再包含其它回路的回路）。 下面介绍基尔霍夫定律。基尔霍夫定律包含两个内容，一是电流定律（用于约束节点电流）；二是电压定律（用于约束回路中电压）。二、基尔霍夫电流定律（kirchhoffs current Law，简写KCL） 1. KCL陈述一E3dabcE1E2I1I2I3I12I23I31 在集中参数电路的任一节点上，在任一时刻，流出节点的电流之代数和等于零。（按照惯例，取流出的电流为正，流进的电流为负）。 即例 对上图 节点a： b： c： 2. KCL陈述二 在集中参数电路的任一节点上，在任一时刻，流出的电流等于流入的电流。 例：节点a： E3dabcE1E2I1I2I3I12I23I313. 广义KCL 在上图中，封闭面S包围节点a、b、c，将3个节点的KCL方程相加，得 上式是封闭面S上的KCL方程。广义KCL表述为： 在集中参数电路中任一假设的封闭面上，在任一时刻，流出的电流之代数和等于0。 封闭面包围的部分，也叫广义节点。 4. KCL的实质 KCL是电荷守恒原理在电路理论中的具体表述。 电荷在电路中流动，既不会消失，也不会堆积，电路中的节点也不能积贮电荷，因此每一瞬间流入节点的电荷等于同一瞬间流出节点的电荷，也就是流入节点的电流等于流出节点的电流。 5. KCL的特性 在集中参数电路中，KCL将连接在同一节点，或是位于同一封闭面上的各支路电流，给出了一个约束关系。即。 KCL适用于任何集中参数电路，即不管电路是线性的、还是非线性的，定常的，还是时变的，含源的，还是无源的，KCL都是适用的。即：KCL是与电路元件性质无关的。 KCL是不受电流变化规律约束的。不管电流按照什么规律变化，在电路的任一节点（或封闭面上），在任一时刻t，它们都受KCL的约束。三、基尔霍夫电压定律（Kirchhoffs Voltage Law，简写KVL） 1. KVL陈述 在集中参数电路的任一回路中，在任一时刻，沿着指定的回路参考方向，各元件上电压之代数和等于零。即 基尔霍夫电压方程/或回路电压方程 首先需要指定一个绕行回路的方向，（即建立KVL方程时的观察路线，可以为顺时针，也可以为逆时针方向）当电压参考方向与绕行方向相同时，在此电压前面取“”号；电压参考方向与绕行方向相反者，则在此电压前面取“”号。 E3dabcE1E2I1I2I3I12i23I31U1U3U12U23 例 在上图中，对回路1列KVL方程：（顺时针绕行） 2. KVL的实质 KVL是能量守恒定律在集中参数电路中的表现形式。即单位正电荷在任一回路中移动一周，电场力做功之代数和等于零。 3. KVL的特性 在集中参数电路中，KVL对回路中各个元件上的电压给出了一个约束关系，即； KVL是与电路元件性质无关的。亦即这一关系适用于任何集中参数电路