电路基础(第一讲)

电路分析基础主讲老师：付淇李瀚荪编《电路分析基础》（第4版）

教材与教学参考书参考经典教材:邱关源编《电路》

李瀚荪编《简明电路分析基础》电路分析基础(教材)

相关的学习指导书（习题）课程位置及作用专业基础课课程特点内容多、基本概念多、习题多课程的学习方法课程的发展状况电路分析基础

经典电路理论形成于二十世纪初至60’s。经典的时域分析于30’s初已初步建立，并随着电力、通讯、控制三大系统的要求发展到频域分析与电路综合。六、七十年代至今发展了现代电路理论。它随着电子革命和计算机革命而飞跃发展，特点是：频域与时域相结合，并产生了拓扑、状态、逻辑、开关电容、数字滤波器、有源网络综合、故障诊断等新的领域。

作为首门电技术基础课，为学习电专业的专业基础课打下基础；也是电气电子工程师的必备知识；学习本课程还将有助于其他能力的培养（如严格的科学作风、抽象的思维能力、实验研究能力、总结归纳能力等）。电路分析基础电路的基本概念电路的基本定理或定律电路的基本分析方法

研究内容电路分析基础集总参数电路假设电路变量基尔霍夫定律几种电路元件（伏安关系VCR）分压公式、分流公式

两类约束支路分析Ch.1电路元件和电路定律主要内容电压、电流的参考方向基尔霍夫定律重点内容Ch.1电路元件和电路定律电路元件特性分压电路、分流电路电路和电路模型、集总假设提供能量：电网、电池传送和处理信号：音频、视频、放大测量电路：电流计、功率表、电压表、欧姆表存储信息：EPROM、RAM电路的作用和组成

电路的作用电路和电路模型、集总假设电路：电工设备构成的整体，它为电流的流通提供路径电路组成：主要由电源、中间环节、负载构成电源(source)：提供能量或信号（电池、发电机、信号发生器）负载(load)：将电能转化为其它形式的能量，或对信号进行处理（电阻、电容、晶体管）中间环节（intermediate）：一般由导线、开关等构成，将电源与负载接成通路（传输线）电路的基本组成电路和电路模型、集总假设电路模型由理想元件及其组合代表实际电路元件，与实际电路具有基本相同的电磁性质，称其为电路模型。电路模型是由理想电路元件构成的。电气图导线电池开关灯泡实际电路电路图（电路模型）电路和电路模型、集总假设集总参数元件与集总参数电路(Lumped)集总参数元件：只反映一种基本电磁现象，且可由数学方法加以精确定义。集总参数电路：由集总参数元件构成的电路。集总假设(理想化):

不考虑电场和磁场的相互作用，不考虑电磁波的传播现象。集总假设条件：实际电路的尺寸必须远小于电路工作频率下的电磁波的波长。（不满足时为分布参数电路，微波元器件、微波电路）。电路和电路模型、集总假设波长与频率关系，P5电力用电低频电路高频电路甚高频及更高频率电路电路和电路模型、集总假设实际电路电路模型计算分析电气特性电路分析电路综合电路分析与电路综合通过对电路模型的分析计算来预测实际电路的特性，从而改进实际电路的电气特性和设计出新的电路。电路模型是实际电路抽象而成，它近似地反映实际电路的电气特性。SI单位：安（培）A（Ampere）电流

(current)电流定义：电路变量电流、电压、功率电路变量描述电路电性能的可表示为时间函数的变量。常用：电流、电压、功率几个名词：恒定电流，直流（dc,DC）、时变电流、交变电流，交流（ac,AC）方向：正电荷运动的方向电流的参考方向参考方向：任意选定的一个方向作为电流的参考方向。i

参考方向例I1=1A10V10I1I1

=-1A10V10I1电路变量电流、电压、功率iab为什么要用参考方向？

在复杂电路中，特别是交流电路，电流的方向是随时变化的，电流的真实方向事先是很难确定的。需要假定一个参考方向，作为计算的标准。解决的方法：电流只有两个方向，可用正负号解决。i＞０电流方向与参考方向一致；i＜０电流方向与参考方向相反。注意：分析计算电路必须先设参考方向，参考方向一经设定就不可随意改动。在未标出参考方向的情况下，电流的正负是毫无意义的。电压

(voltage)电路变量电流、电压、功率SI单位：伏（特）V（Volt）电压定义：几个名词：恒定电压，直流电压、时变电压、交流电压低电位（负极）、高电位（正极）a—b：正电荷移动失去能量，a高b低，电压降a—b：正电荷移动获得能量，a低b高，电压升例U1=10V10V10+U110V10+U1U1=10V电压的参考方向或参考极性电路变量电流、电压、功率uab＋－小结分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注(包括方向和符号），在计算过程中不得任意改变。关联参考方向和非关联参考方向。关联参考方向非关联参考方向

参考方向也称为假定正方向，以后讨论均在参考方向下进行，不考虑实际方向。uab＋－iuab＋－i电路变量电流、电压、功率电功率（power）单位：瓦（特）W电路变量电流、电压、功率uab＋－i能量传输方向p吸收（消耗或储存）功率提供（产生）功率能量单位：焦（耳）J功率的计算1.u,i取关联参考方向p=uip

<0提供5W功率源性2.u,i取非关联参考方向

p=-

uip>0吸收5W功率负载性

例

U=5V，I=

-1AP=UI=5(-1)=-5W例

U=5V，I=-1AP=-UI=-5(-1)=5W电路变量电流、电压、功率对整个网络而言，功率总是平衡的，即

消耗功率＝发出功率！3A-5A2V4V(a)(b)(c)Pc=(4V)×(-5A)=-20W－-2V＋-3APa=(2V)×(3A)=6WPb=(-2V)×(-3A)=6W例计算图中各元件吸收的功率当计算功率数值完毕之后，我们要根据其定义的关联方向结合数值符号来确定是器件是吸收功率还是提供功率。电路变量电流、电压、功率电路变量电流、电压、功率例求图示电路中各方框所代表的元件消耗或产生的功率。已知：U1

=1V,U2=-3V,U3=8V,U4

=-4V,U5

=7V,U6

=-3VI1=2A,I2=1A,I3=-1A

解注对一完整的电路，总功率为零。I1564123I2I3++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1－国际单位制SI单位：教材11页基尔霍夫定律(Kirchhoff’sLaws)电路整体的基本规律：基尔霍夫定律是适用于任何集总参数电路的基本定律，其是电荷守恒和能量守恒在集总电路中的体现，包括电流定律和电压定律，分别对集总电路的电流和电压进行约束。电路的基本规律电路作为整体服从的规律：基尔霍夫定律电路的各个组成部分特性如何：元件特性基尔霍夫定律与元件特性是电路分析的核心。基尔霍夫定律几个名词支路(branch)：一个二端元件视为一条支路节点(node):支路的连接点称为节点，也称为结点回路(loop)：由支路组成的任一闭合路径网孔(mesh)：在回路内部不另含有支路的回路基尔霍夫电流定律

(KCL)教材13页-14页物理基础:电荷守恒，电流连续性。i1－i2＋

i3－i4=0••7A4Ai110A-12Ai2i1+i2–10–(–12)=0i2=1A

i1i4i2i3•例

4–7–i1=0i1=–3A

例基尔霍夫定律i1+i3=i2+i4两套符号?支路电流约束基尔霍夫定律1

32例三式相加得：KCL不仅适用于节点，也适用于包围几个节点的闭合面。注节点1：节点2：节点3：KCL的推广i1ABi3i2ABiiABi两条支路电流大小相等，一个流入，一个流出。只有一条支路相连，则i=0。基尔霍夫定律基尔霍夫定律能量守恒，电荷守恒（KCL）→(KVL)–U1－US1+U2＋U3+U4＋US2＝0顺时针方向绕行:基尔霍夫电压定律(KVL)基尔霍夫定律指定一个回路的绕行方向。首先：规定：凡电压的参考方向与回路绕行方向一致者，取“+”，反之，取“-”。（电压降取正，电压升取负）例U4+US1_+US2_U3U1U2回路电压约束基尔霍夫定律例题见p171－4注意两套符号。各元件的电压降方向与电路参考方向绕行是否一致推论：电路中任意两点间的电压等于两点间任一条路径经过的元件电压的代数和。基尔霍夫定律+US1_+US2_U3U1U2U4AB例KVL不仅适用于回路，还可以推广应用于任何一个假象闭合的一段电路