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(完整word)电路邱关源电子教案第一章
第一章电路的基本定律与分析方法
第1节 电路和电路模型
一、 电路
1、定义：由各种电气设备或元件按一定方式连接构成的电流的通路，具有电能的传输、转换和信号的传递、处理等功能.
2、组成：电源、负载、中间环节
例：手电筒

电路模型
二、 电路模型
定义：将实际电路中的元器件理想化，以理想电路元件（R、L、C、电源）模拟替代,由一些理想电路元件组成的电路就是实际电路的电路模型。简称电路。
理想电路元件：有某种确定的电磁性能的理想元件
第2节电流和电压的参考方向
一、 电流的参考方向（，I）
电流：带电粒子有规则的定向运动.
电流的实际方向：规定正电荷的运动方向。

在简单电路中，电流的实际方向不难判断;但是，复杂电路或电路中的电流随时间变
化时,其电流的实际方向往往很难事先判断。为了分析电路的方便,故引入了参考方向。
电流的参考方向：人为的假定。（为了分析电路方便)
相同
电流的参考方向与实际方向的关系：
相反
选定了参考方向以后,电流有了正负之分,成为一个代数量。
电流参考方向的两种表示方法：
（1）箭头：箭头的指向为电流的参考方向。

(2）双下标：如 ， 电流的参考方向由A指向B.

单位:、、、。
二、电压的参考方向
电压:两点之间的电位之差。
电压的实际正方向：由高电位指向低电位，即电位真正降低的方向。
电压的参考方向：人为的假定,假设的电位降低方向.
相同
电压的参考方向与实际方向的关系:
相反

电压参考方向的三种表示方法:
（1） 用箭头表示

（2) 用双下标表示

（3） 用正负极性表示

电压的单位:、、、.
三、关联参考方向

关联参考方向 非关联参考方向
我们在分析电路时，一般采用关联参考方向。若选取关联参考方向，只需标出一种参考方向即可.
第3节电功率和能量
一、 电功率(）
1、定义：单位时间内电场力所做的功。
2、大小： 单位:W
3、电路吸收或发出功率的判断
（1）u, i 取关联参考方向：

吸收正功率 (实际吸收)
表示元件吸收的功率
吸收负功率 (实际发出)
(2)u, i 取非关联参考方向:

发出正功率 （实际发出）
表示元件发出的功率
发出负功率 （实际吸收）
判断一个元件是吸收还是发出功率时，也可用以下的方法:
(1）电压U和电流I的实际方向一致,元件实际吸收功率.
（2)电压U和电流I的实际方向相反，元件实际发出功率.
例1：方框代表电源或负载,电流和电压的参考方向如图所示。通过测量可知：.
（1） 标出各电流的实际方向和极性。
（2)判断哪几个方框是电源,哪几个方框是负载。
(3）检验其功率是否平衡？
解：（1）如图所示。
（2）1、4为电源，2、3为负载。
（3），

经检验，功率平衡。
注：对一完整的电路，发出的功率＝消耗的功率
二、能量

单位：J
第4节 电阻元件
一、电阻元件
1、电路符号:
2、～ 之间的约束关系：
满足欧姆定律:即 （、取关联参考方向）

伏安特性
R 称为电阻，单位：W (欧)
称为电导，单位: S(西门子)
注：若、取非关联参考方向，

则有：

二、功率和能量
1、功率

吸收功率
注：上述结果说明电阻元件在任何时刻总是消耗功率的。
2、能量
从 到电阻消耗的能量：
三、 电阻的开路与短路
1、短路

伏安特性
2、开路

伏安特性
三、 非线性电阻元件

伏安特性

第6节电压源和电流源
一、电压源
1、定义：其端电压总能保持定值或一定的时间函数关系的元件。
2、电路符号：

3、电压源的电压、电流关系
（1）电源两端的电压由电源本身决定；与外电路无关,与流经它的电流小无关。
（2）通过电压源的电流由外电路决定。

注意：电压源不能短路。
4、电压源的功率
电压、电流的参考方向非关联时，电压源发出的功率为：

二、电流源
1、定义:其输出电流总能保持定值或一定的时间函数关系的元件。
2、电路符号：

3、电流源的电压、电流关系
（1）电流源的输出电流由电源本身决定；与外电路无关，与它两端电压无关。
(2）电流源的电压由外电路决定。

注意：电流源不能开路！
4、电流源的功率
电压、电流的参考方向非关联时，电流源发出的功率为：

例：电路如图所示。求：(1）电流源的端电压u和电压源的电流i。(2）求两电源的功率。

第8节受控电源
定义:其大小和方向不是给定的，而是受电路中某个电压或电流控制的元件.
一、电路符号

受控电压源 受控电流源
二、 分类
根据控制量是电压u 或电流i ，受控源可分四种类型:
1、电压控制的电压源(VCVS） 2、电流控制的电压源 （CCVS）

3、电压控制的电流源(VCCS) 4、电流控制的电流源 (CCCS）

三、受控源与独立源的比较
1、独立源的大小和方向由电源本身决定，与电路中其它电压、电流无关，而受控源则由控制量决定.
2、分析含受控源的电路时，可以把受控源作为独立源处理，但必须注意受控源的大小是取决于控制量的.

例1：已知，，求电流i。 例2：已知，求

解:， 解：，

第9节 基尔霍夫定律
一、基本概念
支路:电路中的每一分支(通过同一电流的分支）。
支路电流:一条支路流过一个电流。
结点：电路中两条以上支路的连接点。
回路：由支路组成的闭合路径。

图1 图2
该电路:6条支路, 4个节点, 7个回路。
二、 基尔霍夫电流定律(KCL）
1、在集总参数电路中，任意时刻，流出任一结点的支路电流等于流入该结点的支路电流.
即:
例：在图1中，则有 （1)
由（1)得
2、在集总参数电路中，任意时刻，通过任一结点的电流的代数和等于零。
即：
关键：“+”、“-”号的选取：若流出结点的电流前面取“+”号；
则流入结点的电流前面取“-”号.
例：

对“1” （1）
若：.求 对“2” (2）
解：=2+(—3)—5-（—2）=-4A 对“3” （3）
（1）+（2）+（3）得：

3、推广的基尔霍夫定律：在任意时刻，通过一个闭合面的支路电流的代数和等于零.
即：
注意：（1）KCL是对支路电流间的约束，与支路上是什么元件无关。
（2)KCL方程是按电流参考方向列写，与电流实际方向无关；故列写方程时应先选
参考方向。
三、基尔霍夫电压定律（KVL）
1、在集总电路中,任何时刻，沿任一回路,所有支路电压的代数和等于零。
即：
关键：前“+”“—”的选取：若支路电压的参考方向与回路的绕行方向一致,前取“+”；
若支路电压的参考方向与回路的绕行方向相反,前取“-"。
例:

图3 图4 图5
对该回路，则有： ,上式仍成立。
列写KVL方程时，应先：
（1）标定各元件电压参考方向
（2)选定回路绕行方向,顺时针或逆时针。
2、扩展的基尔霍夫电压定律
KVL既可用于任何闭合回路，也可用于其它任何不闭合路径(广义回路).
注意：（1）KVL是对回路电压间的约束，与回路各支路上接的是什么元件无关
(2）KVL方程是按电压参考方向列写，与电压实际方向无关。
例1：图5任意元件构成的回路.已知，求和。
图5 图6
解:由KVL知:

故：=-5—（-4)—（-3）=2V
应用扩展的KVL知:

故:
例2:图6所示电路中，电阻。求。
解：由KVL得：，

由KCL得：
解得：
例3：图7电路中，已知，。求.

图7 图8
解:对结点1列写KCL得：
即:
对回路列写KVL得：
即:
解得：

例4:电路如图8所示，已知：,求U。
解：对左回路由KVL知： 且 解得：
对右回路由扩展的KVL知:

1—11。电路如图所示，其中。
求:（1)2A电流源和10V电压源的功率；
（2）如果要求2A电流源的功率为零，在AB线段内应插入何种元件？分析此时各元件的功率；
（3）如果要求10V电压源的功率为零,则应在BC间并联何种元件?分析此时元件的功率.解:(1）
(2）在AB段内串联一大小为10的电源.
此时，两端的电压为0;

（3）在BC段内并联一大小为2A的电流源或并联一大小为的电阻；此时，流过 的电流为0

1—12(a）.求图示电路中每个元件的功率。

解：吸收功率
吸收功率，发出功率

1-14电路如图所示，试求：（1）电流和（2）电压

（a） （b）
解:(1) （2）

对a点，由KCL知：

1—15(2):已知求。

解:
，
1-22试求及.
解：，，，

（1）i=5A （2）u=—5-20+10=-15V

(3） i=3A （4)u=12V

(5) I=-3A; (6) U=10V;

(7) （8)
u=4V

, 吸收功率

(9） (10) U=—2V
，
=
（11）求图示电路中的电压U和电流I，并求受控源吸收的功率。

解:，,
，