西安交大电路课件1完整版

1、 引 言 下 页上 页 l为什么学？为什么学？ l学什么？学什么？ l怎么学？怎么学？ l课程的意义课程的意义 工程意义工程意义 理论理论 电工电工 路路 场场 电路电路 磁路磁路 集中参数电路集中参数电路 分布参数电路分布参数电路 分析分析 综合综合 理论意义理论意义 下 页 电气和电子工程是将物理学家的自然现象模型电气和电子工程是将物理学家的自然现象模型 和数学家的数学工具结合在一起构成电系统，并运和数学家的数学工具结合在一起构成电系统，并运 用电系统以满足实际生产和生活的需要。用电系统以满足实际生产和生活的需要。 上 页 下 页 产生、传送产生、传送 和分配电力和分配电力 电力电力 对电

2、信号对电信号 进行处理进行处理 信号信号 处理处理 用电信号用电信号 控制生产过程控制生产过程 控制控制 产生、传送产生、传送 和分配信息和分配信息 通讯通讯 用电信号用电信号 处理信息处理信息 计算机计算机 5个主要的个主要的 电系统电系统 上 页 下 页 注意注意 5种系统之间的学科相互联系和相互作用，是电种系统之间的学科相互联系和相互作用，是电 气与电子工程成为具有挑战性和令人兴奋的专业气与电子工程成为具有挑战性和令人兴奋的专业 的原因之一；的原因之一； 上 页 电气与电子工程师的任务是不断改善和精炼目前电气与电子工程师的任务是不断改善和精炼目前 的系统，并为满足不断变化的社会需求去设计

3、开的系统，并为满足不断变化的社会需求去设计开 发新系统，并把它们融合为一体。发新系统，并把它们融合为一体。 下 页上 页 电路 信号与系统模拟电子技术 自动控制原理 数字电子技术 计算机组成电力电子技术 数字信号处理 通信原理 测试技术 PLC应用 单片机原理 与应用 集成电路设计 通信电子电路现代通信技术 电力拖动 电机学 电力系统PLD应用 DSP原理与应用 下 页上 页 理解概念理解概念 掌握方法掌握方法 亲自动手亲自动手 灵活运用灵活运用 下 页上 页 电电 路路 模模 型型 已已 知知 条条 件件 分分 析析 的的 问问 题题 确定确定 分析分析 方案方案 进进 行行 分分 析析 最

4、最 后后 结结 论论 验证验证 结果结果 yes no 电电 路路 模模 型型 已已 知知 条条 件件 分分 析析 的的 问问 题题 确定确定 分析分析 方案方案 进进 行行 分分 析析 最最 后后 结结 论论 验证验证 结果结果 yes no 电路分析电路分析 下 页上 页 电路设计电路设计 弄清弄清 问题问题 形成形成 目标目标 找出找出 各种各种 可能可能 方案方案 最最 后后 结结 论论 good no 判断判断 证明证明 选择选择 方案方案 修正修正 改进改进 方案方案 弄清弄清 问题问题 形成形成 目标目标 找出找出 各种各种 可能可能 方案方案 最最 后后 结结 论论 good

5、no 判断判断 证明证明 选择选择 方案方案 修正修正 改进改进 方案方案 分析试验分析试验 下 页上 页 l课程的性质和地位课程的性质和地位电类专业的技术基础课电类专业的技术基础课 l学习内容学习内容 l学习方法学习方法 l参考书参考书 讲课学时：讲课学时：64h64h；实验学时实验学时: : 16h 16h（实验与上机）（实验与上机） 掌握必要的数学基础知识。掌握必要的数学基础知识。 联立方程组的求解；线性常微分方程的求解；联立方程组的求解；线性常微分方程的求解； 复数运算；傅立叶变换。复数运算；傅立叶变换。 系统性强，前后内容联系紧密。及时总结、牢固系统性强，前后内容联系紧密。及时总结、

6、牢固 掌握所学内容。掌握所学内容。 多研究例题，从解题过程总结电路分析方法。多研究例题，从解题过程总结电路分析方法。 重视电路实验。重视电路实验。 MATLAB、OrCAD/PSpice、Multisim软件的使用。软件的使用。 1.1.做一定数量的习题。做一定数量的习题。 学好电路课程的基本要求学好电路课程的基本要求 下 页上 页返 回 下 页 什么是大学求学时最重要的东西什么是大学求学时最重要的东西 上 页 1. 用人单位对应聘者最看重的因素用人单位对应聘者最看重的因素 l 能力能力(解决问题的能力、解决问题的能力、社会实践和实习兼职情况社会实践和实习兼职情况) l 专业、毕业的院校。专业

7、、毕业的院校。 l 英语、计算机水平。英语、计算机水平。 l 性格、爱好、特长。性格、爱好、特长。 下 页上 页 b. 理论用于实践的能力。理论用于实践的能力。 f. 组织、协调、合作的能力。组织、协调、合作的能力。 a. 对知识的理解和消化能力。对知识的理解和消化能力。 e. 克服困难、承受压力能力。克服困难、承受压力能力。 2. 走过大学该收获什么？走过大学该收获什么？ d. 思辨、创新的思辨、创新的能力。能力。 c. 总结、归纳的能力。总结、归纳的能力。 各方面能力的提高各方面能力的提高 下 页 3 . 大学的最终目标：锤炼人格、学会做人。大学的最终目标：锤炼人格、学会做人。 责任意识（

8、对自己、家人、社会负责）、诚责任意识（对自己、家人、社会负责）、诚 信意识。与人友好相处，和谐共事。首先做人，信意识。与人友好相处，和谐共事。首先做人， 其次成才。其次成才。 l参考书参考书 l几点要求几点要求 第第1 1章章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律 电路和电路模型电路和电路模型 1.1电阻元件电阻元件1.5 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向 1.2电压源和电流源电压源和电流源1.6 电功率和能量电功率和能量 1.3受控电源受控电源1.7 电路元件电路元件 1.4基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.8 首首 页页 本章重点本章重点 1. 1. 电压、电流的参考方向电压、电流的参考

9、方向 3. 3. 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 l 重点重点： 2. 2. 电阻元件和电源元件的特性电阻元件和电源元件的特性 返 回 1.1 1.1 电路和电路模型电路和电路模型 1.1.实际电路实际电路 功能功能a a 能量的传输、分配与转换；能量的传输、分配与转换； b b 信息的传递、控制与处理。信息的传递、控制与处理。 建立在同一电路理论基础上。建立在同一电路理论基础上。 由电工设备和电气器件按预期由电工设备和电气器件按预期 目的连接构成的电流的通路。目的连接构成的电流的通路。 下 页上 页 共性共性 返 回 下 页上 页返 回 换流变压器换流变压器 换流变压器换流变压器 逆变器逆变器 整

10、流器整流器 交流电力交流电力 系统系统1 交流电力交流电力 系统系统2 整流站整流站逆变站逆变站 电压直流线路电压直流线路 直流输电系统直流输电系统 下 页上 页返 回 微波站微波站 微波站微波站 交换中心交换中心交换中心交换中心 电话线电话线 电缆或光缆电缆或光缆电缆或光缆电缆或光缆 电话线电话线 发射天线发射天线 接收天线接收天线 通信卫星通信卫星 下 页上 页返 回 2. 2. 电路模型电路模型 负负 载载 电电 源源 电源负载 s R L R s U 电路图电路图 下 页上 页返 回 L R s U s R 电路图电路图 负载负载 电电 源源 反映实际电路部件的主要电磁反映实际电路部件

11、的主要电磁 性质的理想电路元件及其组合。性质的理想电路元件及其组合。 l理想电路元件理想电路元件 有某种确定的电磁性能的理想有某种确定的电磁性能的理想 元件。元件。 l电路模型电路模型 5种基本的理想电路元件：种基本的理想电路元件： 电阻元件：电阻元件：表示消耗电能的元件表示消耗电能的元件 电感元件：电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件表示产生磁场，储存磁场能量的元件 电容元件：电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件表示产生电场，储存电场能量的元件 电压源和电流源：电压源和电流源：表示将其它形式的能量转变成表示将其它形式的能量转变成 电能的元件。电能的元件。 l 理想基本电路元件有三

12、个特征：理想基本电路元件有三个特征： （ （a a）只有两个端子； 只有两个端子； （ （b b）可以用电压或电流按数学方式描述； 可以用电压或电流按数学方式描述； （c c）不能被分解为其他元件。 不能被分解为其他元件。 下 页上 页 注意 返 回 l 具有相同的主要电磁性能的实际电路部件，具有相同的主要电磁性能的实际电路部件， 在在 一定条件下可用同一电路模型表示；一定条件下可用同一电路模型表示； l 同一实际电路部件在不同的应用条件下，其电路同一实际电路部件在不同的应用条件下，其电路 模型可以有不同的形式。模型可以有不同的形式。 下 页上 页 例例电感线圈的电路模型电感线圈的电路模型 注

13、意 返 回 1.2 1.2 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向 电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁 链、能量、电功率等。在线性电路分析中人们主要链、能量、电功率等。在线性电路分析中人们主要 关心的物理量是电流、电压和功率。关心的物理量是电流、电压和功率。 1.1.电流的参考方向电流的参考方向 t q t q ti t d d lim)( 0 def l电流电流 l电流强度电流强度 带电粒子有规则的定向运动带电粒子有规则的定向运动 单位时间内通过导体横截面的电荷量单位时间内通过导体横截面的电荷量 下 页上 页返 回 l方向方向 规定正电荷的运动

14、方向为电流的实际方向规定正电荷的运动方向为电流的实际方向 l单位单位 1kA=103A 1mA=10-3A 1 A=10-6A A（安培）、（安培）、 kA、mA、A 元件元件( (导线导线) )中电流流动的实际方向只有两种可能中电流流动的实际方向只有两种可能: : 实际方向实际方向 A B 实际方向实际方向 A B 对于复杂电路或电路中的电流随时间变对于复杂电路或电路中的电流随时间变 化时，电流的实际方向往往很难事先判断。化时，电流的实际方向往往很难事先判断。 下 页上 页 问题问题 返 回 l参考方向参考方向 大小大小 方向方向( (正负）正负） 电流电流( (代数量代数量) ) 任意假定

15、一个正电荷运动的方任意假定一个正电荷运动的方 向即为电流的参考方向。向即为电流的参考方向。 i 0 i 0 参考方向参考方向 U + 参考方向参考方向 U + 0 吸收正功率吸收正功率 ( (实际吸收实际吸收) ) P0 发出正功率发出正功率 ( (实际发出实际发出) ) P0 发出负功率发出负功率 ( (实际吸收实际吸收) ) l u, i 取非取非关联参考方向关联参考方向 下 页上 页 + + - -i u + + - - i u 返 回 例例 求图示电路中各求图示电路中各 方框所代表的元件吸方框所代表的元件吸 收或产生的功率。收或产生的功率。 下 页上 页 已知： U1=1V, U2=

16、-3V，U3=8V, U4= -4V, U5=7V, U6= -3V，I1=2A, I2=1A,，I3= -1A 5 6 4 1 2 3 I2 I3 I1 + + + + + + U6 U5 U4 U3 U2 U1 返 回 解解 ）（发出发出W221 111 IUP 22 1 ( 3)26WPU I （吸吸收收） （吸收）W1628 133 IUP （吸收）W3) 1()3( 366 IUP 55 3 7( 1)7WPU I （吸吸收收） 442 ( 4) 14WPU I （吸吸收收） 对一完整的电路，满足：对一完整的电路，满足：发出的功率吸收的功率发出的功率吸收的功率 下 页上 页 5 6

17、4 1 2 3 I2 I3 I1 + + + + + + U6 U5 U4 U3 U2 U1 注意注意 返 回 下 页上 页 1.4 1.4 电路元件电路元件 电路元件是电路中最基本的组成单元。理电路元件是电路中最基本的组成单元。理 想基本电路元件有三个特征：想基本电路元件有三个特征： l 只有两个端子；只有两个端子； l 可以用与端子有关的电压或电流按数学可以用与端子有关的电压或电流按数学 方式描述（称为端子特性）；方式描述（称为端子特性）； l 不能被分解为其他元件。不能被分解为其他元件。 1. 1. 电路元件电路元件 返 回 5种基本的理想电路元件：种基本的理想电路元件： 电阻元件：电阻

18、元件：表示消耗电能的元件表示消耗电能的元件 电感元件：电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件表示产生磁场，储存磁场能量的元件 电容元件：电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件表示产生电场，储存电场能量的元件 电压源和电流源：电压源和电流源：表示将其它形式的能量转变成表示将其它形式的能量转变成 电能的元件。电能的元件。 下 页上 页 注意 如果表征元件端子特性的数学关系式如果表征元件端子特性的数学关系式 是线性关系，该元件称为线性元件，否则称是线性关系，该元件称为线性元件，否则称 为非线性元件。为非线性元件。 返 回 2.2.集总参数电路集总参数电路 由集总元件构成的电路由集总元件构成的

19、电路 集总元件集总元件假定发生的电磁过程都集中在假定发生的电磁过程都集中在 元件内部进行。元件内部进行。 集总条件集总条件 d 下 页上 页 集总参数电路中集总参数电路中u、i 可以是时间的函可以是时间的函 数，但与空间坐标无关。因此，任何时刻，流数，但与空间坐标无关。因此，任何时刻，流 入两端元件一个端子的电流等于从另一端子流入两端元件一个端子的电流等于从另一端子流 出的电流；端子间的电压为单值量。出的电流；端子间的电压为单值量。 注意 返 回 下 页上 页 例例 i i z 两线传输线的等效电路两线传输线的等效电路 当两线传输线的长度当两线传输线的长度 l 与电磁波的波长满足：与电磁波的波

20、长满足： l 返 回 + + - - u(t) l 短线短线 )(tu + + - - )(ti L C R G 集总参数电路中集总参数电路中 电场电场C 磁场磁场 L 热热R 导线导线只流通电流只流通电流 下 页上 页返 回 + + - - u(t) l 集总参集总参 数电路数电路 下 页上 页 i i z 当两线传输线的长度当两线传输线的长度 l 与电磁波的波长满足：与电磁波的波长满足： l 返 回 + + - - u(t) l 长线长线 当传输线的长度当传输线的长度 l ，称为长线，电磁波的滞，称为长线，电磁波的滞 后效应不可忽视，沿线传播的电磁波不仅是时间的后效应不可忽视，沿线传播的电

21、磁波不仅是时间的 函数，而且是空间坐标的函数，必须函数，而且是空间坐标的函数，必须用用分布参数电分布参数电 路来描述。路来描述。 下 页上 页返 回 ),(tzu + + + - - ),(tzi ) tz,u(z - - ),(tzzi zL 0 zC 0 zR 0 zR 0 zL 0 zC 0 分布参分布参 数电路数电路 下 页上 页返 回 乔治西蒙欧姆 (17871854年) 德国物理学家。 欧姆：欧姆：18031803年考入埃尔兰根大学，未年考入埃尔兰根大学，未 毕业就在一所中学教书。毕业就在一所中学教书。18111811年又回到埃年又回到埃 尔兰根完成了大学学业，于尔兰根完成了大学学

22、业，于18131813年获得哲年获得哲 学博士学位。学博士学位。18171817年，他的年，他的几何学教科几何学教科 书书一书出版。同年应聘在科隆大学预科一书出版。同年应聘在科隆大学预科 教授物理学和数学。在该校设备良好的实教授物理学和数学。在该校设备良好的实 验室里，作了大量实验研究，完成了一系验室里，作了大量实验研究，完成了一系 列重要发明。他最主要的贡献是通过实验列重要发明。他最主要的贡献是通过实验 发现了电流公式，后来被称为欧姆定律。发现了电流公式，后来被称为欧姆定律。 其定义是：其定义是：在电路中两点间，当通过在电路中两点间，当通过1 1安安 培稳恒电流时，如果这两点间的电压为培稳恒

23、电流时，如果这两点间的电压为1 1 伏特，那么这两点间导体的电阻便定义为伏特，那么这两点间导体的电阻便定义为 1 1欧姆。欧姆。 1.5 1.5 电阻元件电阻元件 2.2.线性时不变电阻元件线性时不变电阻元件 l 电路符号电路符号 R 电阻元件电阻元件 对电流呈现阻力的元件。其特性可对电流呈现阻力的元件。其特性可 用用ui平面上的一条曲线来描述：平面上的一条曲线来描述： 0),(iuf i u 任何时刻端电压与电流成正比的电阻元件。任何时刻端电压与电流成正比的电阻元件。 1.1.定义定义 伏安伏安 特性特性 下 页上 页 0 返 回 l ui 关系关系 R 称为电阻，单位：称为电阻，单位： (

24、Ohm) 满足欧姆定律满足欧姆定律 GuRui iuR l 单位单位 G 称为电导，单位称为电导，单位：S (Siemens) u、i 取关联取关联 参考方向参考方向 Riu 下 页上 页 伏安特伏安特 性为一性为一 条过原条过原 点的直点的直 线线 u i 0 R u i + 返 回 如电阻上的电压与电流参考方向非关如电阻上的电压与电流参考方向非关 联，公式中应冠以负号；联，公式中应冠以负号； 说明线性电阻是无记忆、双向性的元说明线性电阻是无记忆、双向性的元 件。件。 欧姆定律欧姆定律 只适用于线性电阻只适用于线性电阻( R 为常数为常数）；）； 则欧姆定律写为则欧姆定律写为u R i i

25、G u 公式和参考方向必须配套使用！公式和参考方向必须配套使用！ 下 页上 页 注意 R u i - + 返 回 3.3.功率和能量功率和能量 电阻元件在任何时刻总是消耗功率的。电阻元件在任何时刻总是消耗功率的。 p u i (R i) i i2 R - u2/ R p u i i2R u2 / R l 功率功率 R u i + +- - 下 页上 页 表明 R u i - -+ + 返 回 u i 从从 t0 到到 t 电阻消耗的能量：电阻消耗的能量： t t t t R uipW 00 dd 4.4.电阻的开路与短路电阻的开路与短路 l 能量能量 l 短路短路 0 0ui Gor R 0

26、l 开路开路 0 0ui 0 Gor R u i 下 页上 页 R i u + u + i 0 0 返 回 5. 5. 非线性电阻非线性电阻 6.6.时变电阻时变电阻 i uO i u 1 t 2 t O 下 页上 页返 回 下 页上 页 可调电阻可调电阻 返 回 固定电阻固定电阻贴片电阻贴片电阻 分流电阻分流电阻 可调电阻可调电阻 下 页上 页返 回 7. 7. 实际问题实际问题 电路中的所有部件均有电阻，当电流流过电路中的所有部件均有电阻，当电流流过 时以热能的形式损耗能量。时以热能的形式损耗能量。 直流导线电阻直流导线电阻 l R A 1kA 50Hz 1kA 2000Hz 1kA 50

27、00Hz 下 页上 页返 回 导线中交流电流的导线中交流电流的 集肤效应集肤效应 交流电流在真空开关触头上的分布交流电流在真空开关触头上的分布 下 页上 页返 回 1.6 1.6 电压源和电流源电压源和电流源 l电路符号电路符号 1.1.理想电压源理想电压源 l定义定义 i S u + _ 下 页上 页 其两端电压总能保持定值或一定其两端电压总能保持定值或一定 的时间函数，其值与流过它的电的时间函数，其值与流过它的电 流流 i 无关的元件叫理想电压源。无关的元件叫理想电压源。 返 回 电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关； 与流经它的电流方向、大小

28、无关。与流经它的电流方向、大小无关。 通过电压源的电流由电源及通过电压源的电流由电源及 外电路共同决定。外电路共同决定。 l理想电压源的电压、电流关系理想电压源的电压、电流关系 u i S u 直流电压源直流电压源 的伏安关系的伏安关系 下 页上 页 例例 R i - + S u 外电路外电路 R u i S )( 0Ri )0( Ri 电压源不能短路！电压源不能短路！ 0 返 回 l电压源的功率电压源的功率 电压、电流参考方向非关联；电压、电流参考方向非关联； + _ i u + _ S u iuP S 电流（正电荷电流（正电荷 ）由低电）由低电 位向高电位移动，外力克服电场力作位向高电位移

29、动，外力克服电场力作 功，电源发出功率。功，电源发出功率。 iuP S 发出功率，起电源作用发出功率，起电源作用 物理意义：物理意义： 下 页上 页 + _ i u + _ S u 电压、电流参考方向关联；电压、电流参考方向关联； 物理意义：物理意义：电场力做功，电源吸收功率电场力做功，电源吸收功率 iuP S 吸收功率，充当负载吸收功率，充当负载 返 回 例例 计算图示电路各元件的功率计算图示电路各元件的功率 解解V5)510( R u A1 5 5 R u i R W515 2 RiP R W10110 10 iuP SV W515 5 iuP SV 发出发出 吸收吸收 吸收吸收 满足满足

30、：P（发发）P（吸吸） 下 页上 页 5R i +_ R u + _ 10V5V - + 返 回 其输出电流总能保持定值或一定的其输出电流总能保持定值或一定的 时间函数，其值与它的两端电压时间函数，其值与它的两端电压u 无关的元件叫理想电流源。无关的元件叫理想电流源。 l 电路符号电路符号 2.2.理想电流源理想电流源 l 定义定义 u S i + _ 下 页上 页 l 理想电流源的电压、电流关系理想电流源的电压、电流关系 电流源的输出电流由电源本身决定，与外电路无电流源的输出电流由电源本身决定，与外电路无 关；与它两端电压方向、大小无关。关；与它两端电压方向、大小无关。 返 回 电流源两端的

31、电压由电源及外电路共电流源两端的电压由电源及外电路共 同决定。同决定。 u i S i 直流电流源的直流电流源的 伏安关系伏安关系 下 页上 页 0例例 R u - + S i 外电路外电路 S Riu )0( 0Ru )( Ru 电流源不能开路！电流源不能开路！ 返 回 可由稳流电子设备产生，如晶体管的集电极可由稳流电子设备产生，如晶体管的集电极 电流与负载无关；光电池在一定光线照射下光电电流与负载无关；光电池在一定光线照射下光电 子被激发产生一定值的电流等。子被激发产生一定值的电流等。 下 页上 页 实际电流源的产生：实际电流源的产生： l 电流源的功率电流源的功率 u + _ S i S

32、 uiP 电压、电流的参考方向非关联；电压、电流的参考方向非关联； 发出功率，起电源作用发出功率，起电源作用 S uiP 电压、电流的参考方向关联；电压、电流的参考方向关联； u + _ S i 吸收功率，充当负载吸收功率，充当负载 S uiP 返 回 例例计算图示电路各元件的功率计算图示电路各元件的功率 解解 A2Sii V5u W1052 2 uiP SA W10)2(5 5 iuP SV 发出发出 发出发出 满足满足：P（发）（发）P（吸）（吸） 下 页上 页 u 2A i+ _ 5V - + 返 回 下 页上 页 1. 1. 实际电压源实际电压源 实际电压源也不允许短路。因其内阻小，实

33、际电压源也不允许短路。因其内阻小， 若短路，电流很大，可能烧毁电源。若短路，电流很大，可能烧毁电源。 us u i0 考虑内阻考虑内阻 伏安特性：伏安特性：iRuu SS 一个好的电压源要求一个好的电压源要求0 S R i + _ u + _ S u S R 注意 返 回 实际电流源也不允许开路。因其内阻大，实际电流源也不允许开路。因其内阻大， 若开路，电压很高，可能烧毁电源。若开路，电压很高，可能烧毁电源。 is u i0 2. 2. 实际电流源实际电流源 考虑内阻考虑内阻 伏安特性：伏安特性： S S R u ii 一个好的电流源要求一个好的电流源要求 S R 下 页上 页 注意 返 回

34、S i S Ru i + _ 实际电源实际电源 干电池 钮扣电池 1. 1. 干电池和钮扣电池（化学电源）干电池和钮扣电池（化学电源） 干电池电动势干电池电动势1.5V，仅取决于（糊状）化学材料，其大，仅取决于（糊状）化学材料，其大 小决定储存的能量，化学反应不可逆。小决定储存的能量，化学反应不可逆。 钮扣电池电动势钮扣电池电动势1.35V V，用固体化学材料，化学反应不可逆。，用固体化学材料，化学反应不可逆。 下 页上 页返 回 氢氧燃料电池示意图 2. 2. 燃料电池（化学电源）燃料电池（化学电源） 电池电动势电池电动势1.23V。以氢、氧作为燃料。约。以氢、氧作为燃料。约40-45%的化

35、学能的化学能 转变为电能。实验阶段加燃料可继续工作。转变为电能。实验阶段加燃料可继续工作。 下 页上 页返 回 3. 3. 太阳能电池（光能电源）太阳能电池（光能电源） 一块太阳能电池电动势一块太阳能电池电动势0.6V。太阳光照射到。太阳光照射到P-N结上，结上， 形成一个从形成一个从N区流向区流向P区的电流。约区的电流。约 11%的光能转变为电的光能转变为电 能，故常用太阳能电池板。能，故常用太阳能电池板。 一个一个50cm2太阳能电池的电动势太阳能电池的电动势0.6V,电流电流0.1A 太阳能电池示意图 太阳能电池板太阳能电池板 下 页上 页返 回 蓄电池示意图 4. 4. 蓄电池（化学电

36、源）蓄电池（化学电源） 电池电动势电池电动势2V。使用时，电池放电，当电解液浓度小。使用时，电池放电，当电解液浓度小 于一定值时，电动势低于于一定值时，电动势低于2V，常要充电，化学反应可逆。，常要充电，化学反应可逆。 下 页上 页返 回 直流稳压源直流稳压源 下 页上 页返 回 发电机组发电机组 下 页上 页返 回 风力发电风力发电 下 页上 页返 回 工业风力发电现场工业风力发电现场 下 页上 页返 回 水轮发电机转子水轮发电机转子 下 页上 页返 回 中国核电站分布中国核电站分布 下 页上 页返 回 1.7 1.7 受控电源受控电源( (非独立源非独立源) ) l 电路符号电路符号 +

37、受控电压源受控电压源 1.1.定义定义 受控电流源受控电流源 电压或电流的大小和方向不是给定电压或电流的大小和方向不是给定 的时间函数，而是受电路中某个地方的电压的时间函数，而是受电路中某个地方的电压(或电或电 流流)控制的电源，称受控源。控制的电源，称受控源。 下 页上 页返 回 电流控制的电流源电流控制的电流源 ( CCCS ) : : 电流放大倍数电流放大倍数 根据控制量和被控制量是电压根据控制量和被控制量是电压u 或电流或电流i，受控源，受控源 可分可分四种类型：四种类型：当被控制量是电压时，用受控电压当被控制量是电压时，用受控电压 源表示；当被控制量是电流时，用受控电流源表示。源表示

38、；当被控制量是电流时，用受控电流源表示。 2.2.分类分类 四端元件四端元件 12 ii 输出：受控部分输出：受控部分输入：控制部分输入：控制部分 下 页上 页 i1 + _ u2 i2 _ u1 i1 + 返 回 g: 转移电导转移电导 电压控制的电流源电压控制的电流源 ( ( VCCS ) ) 12 gui 电压控制的电压源电压控制的电压源 ( ( VCVS ) ) 12 uu : 电压放大倍数电压放大倍数 gu1 + _ u2 i2 _ u1 i1 + 下 页上 页 i1 u1 + _ u2 i2 _ u1 + _ 返 回 电流控制的电压源电流控制的电压源 ( ( CCVS ) ) 12

39、 riu r : 转移电阻转移电阻 例例 b i c i bc ii 电路模型电路模型 ib icib 下 页上 页 ri1 + _ u2 i2 _ u1 i1 + _ 返 回 3.3.受控源与独立源的比较受控源与独立源的比较 独立源电压独立源电压( (或电流或电流) )由电源本身决定，与电由电源本身决定，与电 路中其它电压、电流无关，而受控源电压路中其它电压、电流无关，而受控源电压( (或或 电流电流) )由控制量决定。由控制量决定。 独立源在电路中起独立源在电路中起“激励激励”作用，在电路中产作用，在电路中产 生电压、电流，而受控源是反映电路中某处的生电压、电流，而受控源是反映电路中某处的

40、 电压或电流对另一处的电压或电流对另一处的电压或电流电压或电流的控制关系的控制关系 ，在电路中不能作为，在电路中不能作为“激励激励”。 下 页上 页返 回 例例求：电压求：电压u2 解解 Ai2 3 6 1 V iu 4610 65 12 5i1 + _ u2 _ i1 + +- 3 u1=6V 下 页上 页返 回 1.8 1.8 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律 （ KCL）和基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电压定律( KVL )。它反映了。它反映了 电路中所有支路电压和电流所遵循的基本规律电路中所有支路电压和电流所遵循的基本规律 ，是分析

41、集总参数电路的基本定律。基尔霍夫，是分析集总参数电路的基本定律。基尔霍夫 定律与元件特性构成了电路分析的基础。定律与元件特性构成了电路分析的基础。 下 页上 页返 回 德国物理学家基尔霍夫德国物理学家基尔霍夫 （Gustav Robert Kirchhoff）于）于 18451845年提出了现以他名字命名年提出了现以他名字命名 的电路定律，当时他还只是一的电路定律，当时他还只是一 位在读的大学生，相对于欧姆位在读的大学生，相对于欧姆 定律，他给出的定律从根本上定律，他给出的定律从根本上 解决了复杂电路的求解问题。解决了复杂电路的求解问题。 Gustav Robert Kirchhoff （18

42、24-1887） 下 页上 页返 回 1.1.几个名词几个名词 电路中通过同一电流的分支。电路中通过同一电流的分支。 元件的连接点称为结点。元件的连接点称为结点。 b=3 a n=4 b + _ R1 uS1 + _ uS2 R2 R3 支路支路 电路中每一个两端元件就叫电路中每一个两端元件就叫 一条支路。一条支路。 i3 i2 i1 结点结点 b=5 下 页上 页 或三条以上支路的连接点称或三条以上支路的连接点称 为结点。为结点。 n=2 注意 两种定两种定 义分别用在不同义分别用在不同 的场合。的场合。 返 回 由支路组成的闭合路径。由支路组成的闭合路径。 两结点间的一条通路。由支路两结点

43、间的一条通路。由支路 构成构成 对对平面电路平面电路，其内部不含任，其内部不含任 何支路的回路称网孔。何支路的回路称网孔。 l=3 12 3 路径路径 回路回路 网孔网孔 网孔是回路，但回路不一定是网孔。网孔是回路，但回路不一定是网孔。 下 页上 页 + _ R1 uS1 + _ uS2 R2 R3 注意 返 回 给出电路的结点、支路和网孔数。给出电路的结点、支路和网孔数。 下 页上 页返 回 BC A D E F G 3 2 1 0 n=4 例例 b=7 l=4 1 2 3 0 A C DEFG B 12 30 A B CD E F G 下 页上 页返 回 BC A D E F G 3 2

44、1 0 变变 形形 变变 形形 2.2.基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 (KCL) 令流出为令流出为“+”，有：，有： 例例 在集总参数电路中，任意时刻，对任意结点流在集总参数电路中，任意时刻，对任意结点流 出（或流入）该结点电流的代数和等于零。出（或流入）该结点电流的代数和等于零。 m ti 1b 0)(出入 ii or 流进流进 的电的电 流等流等 于流于流 出的出的 电流电流 1 i 5 i 4 i 3 i 2 i 0 54321 iiiii 54321 iiiii 下 页上 页返 回 0 641 iii 例例 0 542 iii 0 653 iii 三式相加得：三式相加得： 0 32

45、1 iii KCL可推广应用于电路中包围多个结点可推广应用于电路中包围多个结点 的任一闭合面。的任一闭合面。 下 页上 页 1 3 2 5 i 6 i 4 i 1 i 3 i 2 i 表明 返 回 KCL是电荷守恒和电流连续性原理在电路中是电荷守恒和电流连续性原理在电路中 任意结点处的反映；任意结点处的反映； KCL是对结点处支路电流加的约束，与支路是对结点处支路电流加的约束，与支路 上接的是什么元件无关，与电路是线性还是上接的是什么元件无关，与电路是线性还是 非线性无关；非线性无关； KCL方程是按电流参考方向列写的，与电方程是按电流参考方向列写的，与电 流实际方向无关。流实际方向无关。 下

46、 页上 页 明确 返 回 3 3. .基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 (KVL) m tu 1b 0)(升降 uuor U3 U1 U2 U4 下 页上 页 标定各元件电压参标定各元件电压参 考方向考方向 选定回路绕行方向，选定回路绕行方向， 顺时针或逆时针顺时针或逆时针. . I1 + US1 R1I4 _ + US4 R4 I3 R3 R2 I2 _ 在集总参数电路中，任一时刻，沿任一回路，在集总参数电路中，任一时刻，沿任一回路， 所有支路电压的代数和恒等于零。所有支路电压的代数和恒等于零。 返 回 U1US1+U2+U3+U4+US4= 0 U2+U3+U4+US4=U1+US1 或：

47、或： R1I1+R2I2R3I3+R4I4=US1US4 下 页上 页 U3 U1 U2 U4 I1 + US1 R1I4 _ + US4 R4 I3 R3 R2 I2 _ KVL也适用于电路中任一假想的回路。也适用于电路中任一假想的回路。注意 返 回 例例 Sba UUUU 21 KVL的实质反映了电路遵从能量守恒定律的实质反映了电路遵从能量守恒定律; ; KVL是对回路中的支路电压加的约束，与回路是对回路中的支路电压加的约束，与回路 各支路上接的是什么元件无关，与电路是线性各支路上接的是什么元件无关，与电路是线性 还是非线性无关；还是非线性无关； KVL方程是按电压参考方向列写，与电压实际方程是按电压参考方向列写，与电压实际 方向无关。方向无关。 下 页上 页 明确 a Us b _ _ - + + + U2 U1 返 回 4. 4. KCL、KVL小结小结： KCL是对支路电流的线性约束，是对支路电流的线性约束，KVL是对回是对回 路电压的线性约束。路电压的线性约束。 KCL、KV