电路与电子学基础

1、电路与电子学基础电路与电子学基础第一章第一章 电路分析导论电路分析导论 1.1 电路及其模型电路及其模型1.2 电路基本元件电路基本元件1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.4 等效变换等效变换1.1 1.1 电路及其模型电路及其模型 1.1.1 电路的作用，组成与模型电路的作用，组成与模型 作用：实现电能的传输与分配或电信号的传输作用：实现电能的传输与分配或电信号的传输 与处理。与处理。 组成：必须有电源和负载，两者由导线连接成闭组成：必须有电源和负载，两者由导线连接成闭 合电路。合电路。 模型：由具有单一电磁现象的理想电路元件或它模型：由具有单一电磁现象的理想电路元件或它 们的组合（即实际电

2、路器件的模型）们的组合（即实际电路器件的模型） 相相 互连接而成的电路。如：互连接而成的电路。如：电路模型电路模型1.1.2 电路分析的基本变量电路分析的基本变量 电流（电压）的参考方向：参考方向可以任意选择。电流（电压）的参考方向：参考方向可以任意选择。 但一经选定，就不再改变。分析电路时，在选定但一经选定，就不再改变。分析电路时，在选定 参考方向下，要根据电量计算结果值的正或负来参考方向下，要根据电量计算结果值的正或负来 确定它的实际方向：确定它的实际方向：电位电路图：电位电路图：电路的工作状态，可以通过电路各点电路的工作状态，可以通过电路各点 的的 电位反映出来。特别是在电子电路的分析中

3、，电位反映出来。特别是在电子电路的分析中， 经常要计算经常要计算、检测各点的电位。所检测各点的电位。所 以，电子电以，电子电 路图中经常采用电位电路图的画法。如：路图中经常采用电位电路图的画法。如：功率的计算：功率的计算： 当当u u、i i采用关联参考方向时，采用关联参考方向时，p=ui;p=ui; 而当而当u u、i i采用非关联参考方向时，则采用非关联参考方向时，则p=-uip=-ui。 规定两种情况下规定两种情况下, , 算得的功率值算得的功率值: : 若若p p0 0，表示元件（或电路）吸收的功率；，表示元件（或电路）吸收的功率； 若若p p0 0，表示元件（或电路）发出的功率。，表

4、示元件（或电路）发出的功率。1.2 电路基本元件电路基本元件 1.2.1 电阻元件电阻元件线性定常电阻的特点线性定常电阻的特点：（1 1）端电压）端电压u u与通过的电流与通过的电流i i成正比，成正比，R R是常数。是常数。（2 2）双向性：伏安特性以原点对称。）双向性：伏安特性以原点对称。（3 3）耗能性：它的功率总是消耗的。说明电阻不仅是无）耗能性：它的功率总是消耗的。说明电阻不仅是无 源元件，而且是耗能元件。源元件，而且是耗能元件。（4 4）无记忆性。）无记忆性。1.2.2 电感元件电感元件线性电感有如下特点：线性电感有如下特点： （1 1）其磁链）其磁链正比于产生磁链的电流正比于产生

5、磁链的电流i i，即，即=Li，L L 是一个是一个 正实常数。它与正实常数。它与、i i无关无关。 （2 2）双向性：韦安特性以原点对称）双向性：韦安特性以原点对称。 （3 3）动态性：线性电感的电压与该时刻电流的变化率有关）动态性：线性电感的电压与该时刻电流的变化率有关 （成正比），而与该时刻的电流无关。所以，称它是动（成正比），而与该时刻的电流无关。所以，称它是动 态元件。态元件。 （4 4）记忆性）记忆性：电感电流有电感电流有“记忆记忆”电感电压的作用。电感电压的作用。 （5 5）储能性：电感是一种储能元件。）储能性：电感是一种储能元件。1.2.3 电容元件电容元件线性电容有如下特点：

6、线性电容有如下特点： （1 1）q q正比于正比于u u，即，即q=Cuq=Cu，C C是一个常量，称为电容量。是一个常量，称为电容量。 （2 2）双向性：库伏特性以原点对称，说明特性与端钮接法无双向性：库伏特性以原点对称，说明特性与端钮接法无 关。关。 （3 3）动态性：任一时刻通过电容的电流取决于该时刻电容两）动态性：任一时刻通过电容的电流取决于该时刻电容两 端电压的变化率端电压的变化率( (成正比成正比) )，而与该时刻的电压无关。，而与该时刻的电压无关。 （4 4）记忆性：电容电压有）记忆性：电容电压有“记忆记忆”电容电流的作用。电容电流的作用。 (5) (5) 储能性：电容是储能元件

7、，也是一无源元件。储能性：电容是储能元件，也是一无源元件。1.2.4 电源元件和实际电源模型电源元件和实际电源模型 理想电压源：理想电压源：理想电流源理想电流源:实际电压源模型：实际电压源模型： uoc=us , i sc=u s/R s实际电流源模型：实际电流源模型： isc=iS , uoc =isR s1.2.5 受控源受控源 VCVS: i1=0, u2 =u1 VCCS: iVCCS: i1 1=0, i=0, i2 2=gu=gu1 1 CCVS: u CCVS: u1 1=0, u=0, u2 2=ri=ri1 1 CCCS: u CCCS: u1 1=0, i=0, i2 2=

8、 =i i1 1 1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1.3.1 1.3.1 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(KCL)(KCL) 任一集中参数电路中，在任一时刻，通过任一节点的电流的任一集中参数电路中，在任一时刻，通过任一节点的电流的 代数和等代数和等于零。即：于零。即：i ik k=0 =0 或或i i入入 i i出出1.3.2 1.3.2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)(KVL)对于任一集中参数电路中的任一回路，在任一时刻，沿对于任一集中参数电路中的任一回路，在任一时刻，沿着回路的所有支路电压的代数和为零：着回路的所有支路电压的代数和为零：u uk k=0=0 1.4 等效变换

9、等效变换 1.4.1 等效和等效变换等效和等效变换 等效变换是指，当电路中的某一部分用一个新的电路结等效变换是指，当电路中的某一部分用一个新的电路结构（称为等效电路）代替后，未被代替部分的电压和电构（称为等效电路）代替后，未被代替部分的电压和电流均应保持不变，即等效电路以外部分电压、电流的伏流均应保持不变，即等效电路以外部分电压、电流的伏安关系不变，也即对等效电路外部伏安特性等效。安关系不变，也即对等效电路外部伏安特性等效。1.4.2 等效分析法等效分析法 电阻的串联电阻的串联 串联等效电阻串联等效电阻R=RR=Rk k u uk k=uR=uRk k/R, k=1,2,/R, k=1,2,n

10、,n p p1 1:p:p2 2=R=R1 1:R:R2 2=u=u1 1:u:u2 2电阻的并联电阻的并联 并联等效电导并联等效电导G=GG=Gk k i ik k=uG=uGk k=iG=iGk k/G/G i i1 1:i:i2 2=p=p1 1:p:p2 2=G=G1 1:G:G2 2电阻的电阻的- -等效变换等效变换 形电阻形电阻= =形电阻两两乘积之和形电阻两两乘积之和/ /形不相邻电阻形不相邻电阻 形电阻形电阻= =形相邻电阻的乘积形相邻电阻的乘积/ /形电阻之和形电阻之和输入电阻输入电阻R Rinin=u/i =u/i （u u, ,i i取关联参考方向时）取关联参考方向时）R Rinin=-u/i=-u/i（u,iu,i