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1、电路分析基础课件欢迎学习电路分析基础 电路分析基础是通信、信息工程、计算机、自动控制等专业的主干技术基础课程。通过本课程的学习可使学生掌握电路的基本理论、基本分析方法和进行电路实验的基本技能，为后续专业课程打下必要的基础。电路分析理论体系严谨，内容贴近实际，学生在学习中不仅可学会一种思维方法，而且深入学习能养成科学的学习作风，从而终生受益。学习电路分析要求透彻理解其中的诸多重要概念，掌握其基本定理、定律分析电路的方法，并能运用它们分析和解决电路中的一些实际问题。第第1章章 电路的基本概念和基本定律电路的基本概念和基本定律1.6 1.6 电路电路的等效变换的等效变换1.3 1.3 电路的电路的基
2、本基本物理物理量量1.1 1.1 电路电路1.7 1.7 直流电路直流电路中的几个中的几个问题问题1.5 1.5 电压电压源源和电流源和电流源1.4 1.4 基尔基尔 霍夫定律霍夫定律1.2 1.2 电路的电路的基本组件基本组件本章学习目的及要求本章学习目的及要求 本章内容是贯穿全课程的重要理论本章内容是贯穿全课程的重要理论基础，要求在学习中给予足够的重视。基础，要求在学习中给予足够的重视。通过本章学习要求理解理想电路元件和通过本章学习要求理解理想电路元件和电路模型的概念；理解电压、电流、电电路模型的概念；理解电压、电流、电动势和电功率的概念；深刻理解和掌握动势和电功率的概念；深刻理解和掌握参
3、考方向在电路分析中的应用；牢固掌参考方向在电路分析中的应用；牢固掌握基尔霍夫定律及其应用；深刻领会电握基尔霍夫定律及其应用；深刻领会电路等效和掌握电路等效的基本方法。路等效和掌握电路等效的基本方法。1.1 电电 路路电力系统中电力系统中电力系统中电力系统中负载：负载：负载：负载：1.1.1 1.1.1 电路的组成及功能电路的组成及功能电路电路电路电路由实际元器件构成的由实际元器件构成的电流的通路电流的通路电流的通路电流的通路。电路组成电路组成电路组成电路组成电源：电源：电源：电源：可将其他形式的能量转换成电能、向可将其他形式的能量转换成电能、向电路提供电能的装置。电路提供电能的装置。可将电能转
4、换成其他形式的能量、在可将电能转换成其他形式的能量、在电路中接收电能的设备。电路中接收电能的设备。中间环节：中间环节：中间环节：中间环节：电源和负载之间不可缺少的连接、电源和负载之间不可缺少的连接、控制和保护部件统称为中间环节，控制和保护部件统称为中间环节，如导线、开关及各种继电器等。如导线、开关及各种继电器等。电路的功能电路的功能电路的功能电路的功能电子技术中电子技术中电子技术中电子技术中的电路可对电信号进行传递、变的电路可对电信号进行传递、变换、储存和处理。换、储存和处理。的电路可对电能进行传输、分配的电路可对电能进行传输、分配和转换。和转换。1.1.2 1.1.2 1.1.2 1.1.2
5、 电路模型电路模型电路模型电路模型 实际电气装置实际电气装置种类繁多，如自动控制设备，卫星接收种类繁多，如自动控制设备，卫星接收设备，邮电通信设备等；实际电路的几何尺寸相差甚大，设备，邮电通信设备等；实际电路的几何尺寸相差甚大，如电力系统或通信系统可能跨越省界、国界甚至是洲际的，如电力系统或通信系统可能跨越省界、国界甚至是洲际的，而集成电路芯片小的如同指甲。而集成电路芯片小的如同指甲。在电路分析中，为了方便于对实际电气装置的分析研在电路分析中，为了方便于对实际电气装置的分析研究，通常在一定条件下需要对实际电路采用模型化处理，究，通常在一定条件下需要对实际电路采用模型化处理，即用即用抽象的抽象的
6、理想电路元件理想电路元件理想电路元件理想电路元件及其组合近似地代替实际的器件，及其组合近似地代替实际的器件，从而构成了从而构成了与实际电路相对应的与实际电路相对应的电路模型电路模型电路模型电路模型。电源电源负负载载负负载载电电源源开关开关ISUS+_R0中间环节中间环节手电筒的实体电路手电筒的实体电路手电筒的实体电路手电筒的实体电路RL+U导线导线手电筒的电路模型手电筒的电路模型手电筒的电路模型手电筒的电路模型白炽灯的电白炽灯的电路模型可表路模型可表示为：示为：实际电路器件品种多，电磁特性多元而复杂，实际电路器件品种多，电磁特性多元而复杂，直接画在电路图中困难而繁琐，且不易定量描述。直接画在电
7、路图中困难而繁琐，且不易定量描述。iR R L消耗电消耗电消耗电消耗电能能能能的的电电特性可用特性可用电阻电阻电阻电阻元件元件元件元件表征表征产生产生产生产生磁场磁场磁场磁场的电的电特性可用特性可用电感电感电感电感元件元件元件元件表征表征由于白炽灯中由于白炽灯中耗能耗能的因素大大于产生的因素大大于产生磁场的因素磁场的因素，因此，因此L L 可以忽略。可以忽略。理想电路元件是实际电路器件的理想化和近理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性惟一、精确，可定量分析和计算。似，其电特性惟一、精确，可定量分析和计算。白炽灯电路白炽灯电路白炽灯电路白炽灯电路理想电路元件分有理想电路元件分有有源有
8、源和和无源无源两大类两大类RC+US电阻元件电阻元件电阻元件电阻元件只具只具耗能耗能耗能耗能的电特性的电特性电容元件电容元件电容元件电容元件只具有只具有储储储储存电能存电能存电能存电能的的电特性电特性理想电压源理想电压源理想电压源理想电压源输出电压恒输出电压恒输出电压恒输出电压恒定定定定，输出电输出电流由它和负流由它和负载共同决定载共同决定理想电流源理想电流源理想电流源理想电流源输出电流恒输出电流恒输出电流恒输出电流恒定定定定，两端电两端电压由它和负压由它和负载共同决定载共同决定L无源无源无源无源二端元件二端元件二端元件二端元件有源有源有源有源二端元件二端元件二端元件二端元件电感元件电感元件电
9、感元件电感元件只具有只具有储储储储存磁能存磁能存磁能存磁能的的电特性电特性IS电路分析基本理论的主要任务就是寻求实际电路电路分析基本理论的主要任务就是寻求实际电路共有的一般规律，电路模型则是用来探讨存在于具有共有的一般规律，电路模型则是用来探讨存在于具有不同特性的、各种真实电路中共同规律的工具。不同特性的、各种真实电路中共同规律的工具。利用电路模型研究问题的特点1.1.主要针对由理想电路元件构成的集总参数电路，主要针对由理想电路元件构成的集总参数电路，其中电磁现象可以用数学方式来精确地分析和计算；其中电磁现象可以用数学方式来精确地分析和计算；2.2.研究与实际电路相对应的电路模型，实质上就是研
10、究与实际电路相对应的电路模型，实质上就是探讨各种实际电路共同遵循的基本规律。探讨各种实际电路共同遵循的基本规律。集总参数电路元件的特征元件中所发生的电磁过程都集中在元件内部进行元件中所发生的电磁过程都集中在元件内部进行其次要因素可以忽略的理想电路元件；任何时刻从无其次要因素可以忽略的理想电路元件；任何时刻从无件两端流入和流出的电流恒等且元件端电压值确定。件两端流入和流出的电流恒等且元件端电压值确定。电源和负载的区分U、I非关非关非关非关联联联联方向时，方向时，假定元件假定元件是电源。是电源。元元件件I+U元元件件IU+为了便于分析电路，应预先在电路图上标示出电压、电流的方向，电路图上的电压、电
11、流方向称为参考方向参考方向，原则上可以任意假定。元件究竟是电源还是负载，应由元件上电压、电流的实际方向实际方向决定：实际方向关联时，元件是负载；实际方向非关联时，元件是电源。U、I关联关联关联关联方向时，方向时，假定元件假定元件 是负载。是负载。电路由哪几部分电路由哪几部分组成？各部分的组成？各部分的作用是什么？作用是什么？何谓理想电何谓理想电路元件？其路元件？其中中“理想理想”二字在实际二字在实际电路的含义电路的含义？集总参数集总参数元件有何元件有何特征？特征？如何在电路如何在电路中区分电源中区分电源和负载？和负载？试述电路的功试述电路的功能？何谓能？何谓“电电路模型路模型”？学好本课程，应
12、注意抓好两个主要环节：认真认真听课、细心复习。听课、细心复习。还要处理好三个基本关系：听课听课与笔记、作业与复习、自学与互学。与笔记、作业与复习、自学与互学。1.2 1.2 电路的基本组件电路的基本组件1.2.1 电阻组件电阻组件1.符号：R2.最基本作用：阻碍电流的流动。3.公式：单位：4.欧姆定律：u=Riuoi伏安特性曲线显然，R=u/i=tan 结论：电阻组件是一个耗能组件，它吸收电能，把电能转化为热能并消耗掉。电阻组件消耗的功率为：分析：当=0时，R=0，特性曲线与i轴重合，不论u有多大，i都为，这种情况称为 。短路 当=90时，R=，特性曲线与u轴重合，不论u有多大，i都为0，这种
13、情况称为 。开路1.2.2 电容组件电容组件1.基本概念基本概念 电路理论中的电容元件是实际电容器的理想化模型。如右下图所示，两块平行的金属极板就构成一个电容元件。在外电源的作用下，两个极板上能分别存贮等量的异性电荷形成电场，贮存电能。+US+q-qE可见，电容元件是是一种能聚集电荷，贮存电能的二端元件，当它两个极板间电压为零时，电电压为零时，电荷也为零荷也为零。电容元件的储能本领可用电容量C表示，即：式中：电荷量q的单位是库仑（C）；电压u的单位是伏特（V）；电容量C的单位为法拉（F）。单位换算：单位换算：1F=101F=106 6F=10F=101212pFpF，2.分类分类：有极性和无极
14、性3.公式公式：介电常数，d导电板之间的距离，s导电板的面积库伏特性曲线qou显然，q=Cu当接入电路是，通过电容的电流为：分析：当u不随时间变化时，则有 ，从而i=0，即没有电流流过电容组件，说明此时电容相当于开路。当u随时间t变化时，则有 ，因此 ，有电流流过电容组件。结论：电容组件具有通交流阻直流的作用。引申：电容是一个记忆组件，也是一个储能组件，当对电容组件的导电板上加高于导电板之间电压差的电压时，电容组件就会充电，存储电能。当给储存电能电容加负载时，电容组件就会放电，消耗电能。4.容抗的概念容抗的概念 其中：其中：IC=U C=U2f C=U/XC电容元件上电压、电流的有效值关系为：
15、电容元件上电压、电流的有效值关系为：电容元件上电压、电流的有效值关系为：电容元件上电压、电流的有效值关系为：电容元件上电压、电流的有效值关系为：电容元件上电压、电流的有效值关系为：容抗与哪些容抗与哪些因素有关？因素有关？XC与与频率频率成成反比反比反比反比；与；与电容量电容量C成成反比反比反比反比，因此频率越高电路中容抗越小，这被称因此频率越高电路中容抗越小，这被称作电容元件的通交作用，高频电路中电作电容元件的通交作用，高频电路中电容元件相当于短路。容元件相当于短路。直流情直流情况下容况下容抗为多抗为多大？大？直流下频率直流下频率f=0，所以，所以XC=。我们说。我们说电容元件电容元件相当于开
16、路相当于开路相当于开路相当于开路。（隔直作用）。（隔直作用）X XC称为电容元件上的容称为电容元件上的容称为电容元件上的容称为电容元件上的容抗，单位为欧姆抗，单位为欧姆抗，单位为欧姆抗，单位为欧姆()。容抗反映了电容元件对正弦交流电流的阻碍作用。容抗反映了电容元件对正弦交流电流的阻碍作用。只有在只有在一定频率一定频率一定频率一定频率下，电容元件的容抗才是下，电容元件的容抗才是常数常数常数常数。i安安(A)韦伯韦伯(Wb)亨利亨利(H)N自感系数+u L=iN 在图示 u、i、e 假定参考方向的前提下，当通过线圈的磁通或 i 发生变化时，线圈中产生感应电动势为:L+uieL+L 称为自感系数或电
17、感。线圈匝数越多，电感越大；线圈单位电流中产生的磁通越大，电感也越大。1.2.3 1.2.3 电感组件电感组件1.自感系数和电磁感应 L2.电感元件上的电压、电流关系电感元件上的电压、电流关系 由于由于由于由于L L上上上上u u、i i 为动态关为动态关为动态关为动态关系，所以系，所以系，所以系，所以L L 是是是是动态元件动态元件动态元件动态元件oi韦安特性曲线表明，流过电感线圈的变化电流产生的电压u与电流强度i的变化率成正比。分析：当i不随时间变化时，有 ，从而u=0.说明在电感组件的两端加直流电时，电感组件相当于短路。当i随时间变化时，有 ，所以 ，线圈有感应电压产生。结论：电感组件具
18、有通直流阻交流的作用。（与电容刚好相反！）引申：电感组件是一个记忆组件，也是一个储能组件，它把电能转化为磁能存储起来，当有负载时磁场能就会转化为电能消耗掉。显然：电感元件上电压、电流的有效值关系为：电感元件上电压、电流的有效值关系为：电感元件上电压、电流的有效值关系为：电感元件上电压、电流的有效值关系为：电感元件上电压、电流的有效值关系为：电感元件上电压、电流的有效值关系为：XL=2f L=L，虽然式中感抗和电阻类似，等于元件上电压与电流的比值，但它与电阻有所不同，电阻反映了元件上耗能的电特性，而感抗则是表征了电感元件对正弦交流电流的阻碍作用，这种阻碍作用不消耗电能，只能推迟正弦交流电流通过电
19、感元件的时间。感抗与哪些感抗与哪些因素有关？因素有关？XL与与频率频率成成正比正比正比正比；与；与电感量电感量L成成正比正比正比正比直流情直流情况下感况下感抗为多抗为多大？大？直流下频率直流下频率f=0，所以，所以XL=0。L L 相当于短路相当于短路相当于短路相当于短路。电流电流(强度强度)单位时间内通过导体横截面的电量。单位时间内通过导体横截面的电量。电流的大小：电流的大小：稳恒直流情况下：稳恒直流情况下：1.3 电路的基本物理量电路的基本物理量1.3.1 1.3.1 电流电流i dqdt=（1-1）电流的单位及换算：电流的单位及换算：安培(A)=库仑(C)/秒(s)1A=103mA=10
20、6A=109nAI q t=（1-2）电流是一个有方向的物理量，仅指出大小是不够电流是一个有方向的物理量，仅指出大小是不够的，的，规定规定规定规定以以正电荷移动的方向正电荷移动的方向正电荷移动的方向正电荷移动的方向为为电流的电流的电流的电流的真实方向真实方向真实方向真实方向。列写电路方程时，电压、电流的正、负是以电路图上预先假定的参考方向为依据的，若计算结果为正值，说明电压、电流的真实方向与参考方向相符，否则相反。1.3.2 1.3.2 电压、电位和电动势电压、电位和电动势Ia 电位电位V是是相对于参考点的电压相对于参考点的电压相对于参考点的电压相对于参考点的电压。参考点的。参考点的电位电位:
21、Vb=0；a点电位：点电位：Va=E-IR0=IRERL+_R0S电压电压U是反映是反映电电电电场力作功场力作功场力作功场力作功本领的本领的物理量，是产生物理量，是产生电流的根本原因。电流的根本原因。电压的正方向规电压的正方向规定由定由“高高”电位电位指向指向“低低”电位。电位。电动势电动势E 只存只存在于电源内部，在于电源内部，其大小反映了其大小反映了电源力作功电源力作功电源力作功电源力作功的的本领。其方向本领。其方向规定由电源规定由电源“负极负极”指向电指向电源源“正极正极”。b+U 为描述和表征电荷与元件间能量交换的规模及为描述和表征电荷与元件间能量交换的规模及为描述和表征电荷与元件间能
22、量交换的规模及为描述和表征电荷与元件间能量交换的规模及大小，引入电路物理量电压、电位和电动势。大小，引入电路物理量电压、电位和电动势。大小，引入电路物理量电压、电位和电动势。大小，引入电路物理量电压、电位和电动势。电压的定义式为：电压的定义式为：电压的定义式为：电压的定义式为：Uab=WaWWbq电位的定义式为：电位的定义式为：电位的定义式为：电位的定义式为：Va=WaWW0q电动势的定义式为：电动势的定义式为：电动势的定义式为：电动势的定义式为：E=W源源q三者定义式三者定义式三者定义式三者定义式的的的的形式相同形式相同形式相同形式相同因此因此因此因此它们的它们的它们的它们的单位相同单位相同
23、单位相同单位相同单位换算：单位换算：1V=101V=10-3-3KV=10KV=103 3mVmV 电压和电流一样，也是一个有方向的物理量。电压和电流一样，也是一个有方向的物理量。电压和电流一样，也是一个有方向的物理量。电压和电流一样，也是一个有方向的物理量。1 1）实际正方向：）实际正方向：）实际正方向：）实际正方向：规定为从高电位指向低电位。规定为从高电位指向低电位。规定为从高电位指向低电位。规定为从高电位指向低电位。2 2）参考正方向：）参考正方向：）参考正方向：）参考正方向：任意假定的方向。任意假定的方向。任意假定的方向。任意假定的方向。注意：注意：注意：注意：必须指定电压参考方向，这
24、样电压的正值或负值必须指定电压参考方向，这样电压的正值或负值必须指定电压参考方向，这样电压的正值或负值必须指定电压参考方向，这样电压的正值或负值才有意义。才有意义。才有意义。才有意义。电位是一种由电路中的位置所确定的势能，具有电位是一种由电路中的位置所确定的势能，具有明显的相对性明显的相对性其高低正负取决于电路参考点。其高低正负取决于电路参考点。理论上电路参考点的选取是任意的，但实际应用理论上电路参考点的选取是任意的，但实际应用中经常以大地作为零电位点。中经常以大地作为零电位点。有些场合下，设备和有些场合下，设备和仪器的底盘或机壳与接地装置相连时，也常选取与仪器的底盘或机壳与接地装置相连时，也
25、常选取与接地装置相连的机壳作为电路参考点；电子技术中为接地装置相连的机壳作为电路参考点；电子技术中为方便于问题的分析和研究，还常常把电子设备的公方便于问题的分析和研究，还常常把电子设备的公共连接点作为电路参考点。共连接点作为电路参考点。某点电位在数值上等于该点与参考点之间的电压。某点电位在数值上等于该点与参考点之间的电压。当电路参考点改变时，该电位随参考点发生变化，当电路参考点改变时，该电位随参考点发生变化，但它与原来参考点之间的差值不会发生改变。但它与原来参考点之间的差值不会发生改变。电压和电位的关系：电压和电位的关系：Uab=VaVb电压、电位和电动势的区别 电压和电位是衡量电场力作功本领
26、的物理量，电动势则是衡量电源力作功本领的物理量；电路中两点间电压的大小只取决于两点间电位的差值，是绝对的量绝对的量；电位是相对的量相对的量，其高低正负取决于参考点；电动势只存在于电源内部只存在于电源内部。电动势和电位一样属于一种势能，它能够将低电位的正电荷推向高电位，如同水路中的水泵能够把低处的水抽到高处的作用一样。电动势在电路分析中也是一个有方向的物理量，其方向规定由电源由电源负极指向电源正极负极指向电源正极，即电位升高电位升高的方向。1.3.3 电功和电功率 电流能使电动机转动、电炉发热、电灯发光，说明电流具有做功的本领。电流做的功称为电功电流做的功称为电功。电流做功的同时伴随着能量的转换
27、，因此电功的大电功的大小小可以用能量来量度用能量来量度，即：W=UIt式中单位：U【V】；I【A】；t【s】时，电功W为焦耳【J】若U【KV】；I【A】；t【h】时，电功W为度【KWh】。1 1度电的概念度电的概念1000W1000W的电炉加热的电炉加热1 1小时；小时；100W100W的灯泡照明的灯泡照明1010小时；小时；40W40W的灯泡照明的灯泡照明2525小时。小时。日常生活中，家用电度表就是用来测量电功的装置。只要用电器工作，电度表就会转动并且显示电流作功的多少，即电功的大小不仅与电压、电流的大小有关，还取决于用电时间的长短。单位时间内电流做的功称为电功率电功率，用“P”表示：国际
28、单位制：U【V】，I【A】，电功率P用瓦特【W】。P=Wt=UItt=UI（1-6）用电器铭牌数据上的电压、电流值称额定值额定值，所谓额定值是指用电器长期、安全工作条件下的最最高限值高限值，一般在出厂时标定。其中额定电功率反映额定电功率反映了用电器在额定条件下能量转换的本领了用电器在额定条件下能量转换的本领。例如额定值为“220V、1000W”的电动机，是指该电动机运行在220V电压时、1秒钟内可将1000焦耳的电能转换成机械能和热能；“220V、40W”的电灯，说明在它两端加220V电压时，1秒钟内它可将40焦耳的电能转换成光能和热能。p吸吸=u ip吸吸 0，说明元件说明元件实际吸收功率实
29、际吸收功率5W。1.3.4 参考方向参考方向(1)(1)分析电路前应分析电路前应选定选定选定选定电压电流的电压电流的参考方向参考方向参考方向参考方向，并标在图中；，并标在图中；(2)(2)参考方向一经选定，在计算过程中不得任意改变。参考参考方向一经选定，在计算过程中不得任意改变。参考方向是列写方程式的需要，是待求值的假定方向而不是方向是列写方程式的需要，是待求值的假定方向而不是真实方向，因此不必追求它们的物理实质是否合理。真实方向，因此不必追求它们的物理实质是否合理。(4)(4)参考方向也称为假定正方向，以后讨论均在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 下进行下进行，实际方向
30、由计算结果确定。实际方向由计算结果确定。(3)(3)电电阻阻（或或阻阻抗抗）一一般般选选取取关关联联参参考考方方向向，独独立立源源上上一一般般选选取非关联参考方向。取非关联参考方向。(5)(5)在分析、计算电路的过程中，出现在分析、计算电路的过程中，出现“正、负正、负”、“加、加、减减”及及“相同、相反相同、相反”这几个名词概念时，切不可把它这几个名词概念时，切不可把它们混为一谈。们混为一谈。仔细读懂下面例题仔细读懂下面例题例：例：右下图电路，若已知元件吸收功率为右下图电路，若已知元件吸收功率为右下图电路，若已知元件吸收功率为右下图电路，若已知元件吸收功率为20W20W，电压电压电压电压U U
31、=5V=5V，求电流，求电流，求电流，求电流I I。+UI元元 件件解：解：由图可知由图可知UI为关联参考方向，因此为关联参考方向，因此:I=PU=205=4A例：例：右下图电路，若已知元件中电流为右下图电路，若已知元件中电流为右下图电路，若已知元件中电流为右下图电路，若已知元件中电流为I I=100A100A，电压电压电压电压U U=10V=10V，求电功率，求电功率，求电功率，求电功率P P，并说明元件是电源，并说明元件是电源，并说明元件是电源，并说明元件是电源还是负载。还是负载。还是负载。还是负载。+UI元元 件件解：解：由图可知由图可知UI为非关联参考方向，因此为非关联参考方向，因此:
32、P=UI=10(-100)=1000W元件吸收正功率，说明元件是负载。元件吸收正功率，说明元件是负载。想想想想 练练练练 电压、电位、电压、电位、电动势有何异电动势有何异同？同？电功率大的用电器，电功率大的用电器，电功也一定大，这种说电功也一定大，这种说法正确吗？为什么？法正确吗？为什么？思考思考 回答回答在电路分析中，引入参考方向的目的是什么？在电路分析中，引入参考方向的目的是什么？应用参考方向时，你能说明应用参考方向时，你能说明“正、负正、负”、“加、加、减减”及及“相同、相反相同、相反”这几对词的不同之处吗？这几对词的不同之处吗？电路分析中引入参考方向的目的是为分析和计算电路提供方便和依
33、据。应用参考方向时，“正、负”是指在参考方向下，电压和电流的数值前面的正、负号，若参考方向下一个电流为“2A”，说明它的实际方向与参考方向相反，参考方向下一个电压为“20V”，说明其实际方向与参考方向一致；“加、减”指参考方向下列写电路方程式时，各项前面的正、负符号；“相同、相反”则是指电压、电流是否为关联参考方向，“相同”是指电压、电流参考方向关联，“相反”指的是电压、电流参考方向非关联。1.4 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律包括结点电流定律（KCLKCL）和回路电压（KVLKVL）两个定律，是集总电路必须遵循的普遍规律。中学阶段我们学习过欧姆定律（VARVAR），它阐明了线性电阻元件上电压、电
34、流之间的相互约束关系，明确了元件特性只取决于元件本身而与电路的连接方式无关这一基本规律。基尔霍夫将物理学中的“液体流动的连续性”和“能量守恒定律”用于电路中，总结出了他的第一定律（KCL）；根据“电位的单值性原理”又创建了他的第二定律（KVL），从而解决了电路结构上整体的规律，具有普遍性。基尔霍夫两定律和欧基尔霍夫两定律和欧姆定律合称为电路的三大基本定律姆定律合称为电路的三大基本定律。1.4.1 1.4.1 1.4.1 1.4.1 几个常用的电路名词几个常用的电路名词几个常用的电路名词几个常用的电路名词 m=3ab+_R1US1+_US2R2R3l=3n=211231.1.支路：电路中流过同一
35、电流的几个元件串联的分支。（支路：电路中流过同一电流的几个元件串联的分支。（m）2.2.结点：三条或三条以上支路的汇集点（连接点）。（结点：三条或三条以上支路的汇集点（连接点）。（n）3.3.回路：由支路构成的、电路中的任意闭合路径。回路：由支路构成的、电路中的任意闭合路径。(l）4.4.网孔：指不包含任何支路的单一回路。网孔是回路，回路不网孔：指不包含任何支路的单一回路。网孔是回路，回路不 一定是网孔。平面电路的每个网眼都是一个网孔。一定是网孔。平面电路的每个网眼都是一个网孔。32网孔网孔=21.4.2 1.4.2 1.4.2 1.4.2 结点电流定律（结点电流定律（结点电流定律（结点电流定
36、律（KCLKCL）（直流电路中电流）（直流电路中电流）I I=0=0 i i =0 =0（任意波形的电流）（任意波形的电流）任一瞬间，流向某一节点电流的代数和恒等于零。任一瞬间，流向某一节点电流的代数和恒等于零。任一瞬间，流向某一节点电流的代数和恒等于零。任一瞬间，流向某一节点电流的代数和恒等于零。基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCL）是用来确定联接）是用来确定联接在同一结点上的各支路电流之间的关系。在同一结点上的各支路电流之间的关系。根据电流连续性原理，电荷在任何一点均不根据电流连续性原理，电荷在任何一点均不能堆积能堆积(包括结点包括结点)。故有：。故有：数学表达式为：数学表达式为：I
37、1I2I3I4a I I1 1+I I2 2 I I3 3 I I4 4=0=0 若以若以指向指向指向指向结点的电流为结点的电流为正正正正，背向背向背向背向结点的电流为结点的电流为负负负负，则根据，则根据KCL，对结点，对结点 a 可以写出：可以写出：例：例：解：解：求左图示电路中电流求左图示电路中电流i1、i2。i1i4i2i3整理为：整理为：i1+i3=i2+i4可列出可列出KCL：i1 i2+i3 i4=0例：例：i1i2+10+(12)=0 i2=1A 4+7+i1=0 i1=3A 7A4Ai110A-12Ai2其中其中i1得负值，说明它的实际方向与参考方向相反。得负值，说明它的实际方
38、向与参考方向相反。KCL KCL 推广应用推广应用推广应用推广应用仍有仍有仍有仍有 I I =0 =0I IA A+I IB B+I IC C=0=0 可见，在任一瞬间通过任一封闭面的电流的代数和也恒等于零。IAIBIABIBCICAICABC 对对A、B、C 三个结点三个结点应用应用KCL可列出：可列出：IA=IAB ICAIB=IBC IABIC=ICA IBC上列三式相加，便得上列三式相加，便得KCL的推广范围的推广范围二端网络的两个对外引出二端网络的两个对外引出端子上电流相等，一个流端子上电流相等，一个流入、一个流出。入、一个流出。只有一条支路相连时：只有一条支路相连时：i=i=0 0
39、。ABi1i3i2ABiiABi？j jA =j j B?AB1.i2i1i1=i2j jA=j j B+_1+_113V1112Vi1=i2?2.+_1+_113V1112VABi4i3i3=i4j jA=j j B右封闭曲面上两引出端子上电流不等，不能视为广义结点右封闭曲面上两引出端子上电流不等，不能视为广义结点右封闭曲面可视为广义节点右封闭曲面可视为广义节点j jA =j j B?i3=i4?右封闭曲面能否视为广义节点？右封闭曲面能否视为广义节点？1.4.3 1.4.3 1.4.3 1.4.3 回路电压定律（回路电压定律（回路电压定律（回路电压定律（KVLKVL）基尔霍夫电压定律（KVL
40、）是用来确定回路中各段电压之间关系的电路定律。根据电位的单值性原理，绕回路一周，电位升高的数值必定等于电位降低的数值。故有：任一瞬间，沿任一回路参考绕行方向，回路中任一瞬间，沿任一回路参考绕行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。各段电压的代数和恒等于零。依据依据依据依据KVLKVL：U =0I1+US1R1I4US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4得：得：得：得：-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0R1I1US1+R2I2R3I3+R4I4+US4=0R1I1+R2I2R3I3+R4I4=US1US4电阻压降电阻压降可得可得可得可得KVLKVL另一形式：另一形式：另一形式：另一
41、形式：IR=US电源压升电源压升推论：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各元件电压的代数和。I1+US1R1I4US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4ABU UABAB 沿左和沿右计算结果相同，符合电位的单值性。沿左和沿右计算结果相同，符合电位的单值性。AB UAB=U2+U3UAB=US1+U1US4 U4 电路中任意两点的电压，与绕行路径无关；应学会根据KVL，求任意两点间的电压。求图示电路中求图示电路中U和和I。UIKCL：-3-1+2-I=0 I=-2AVAR:U1=3I=3(-2)=-6VKVL：U+U1+3-2=0 U=5V例：例：3A3V2V3 U11A
42、2A解：解：14A23V-I=0a例：例：求求Va。解：解：Va=(-4)1+3=-1VKVL KVL 推广应用于假想的闭合回路推广应用于假想的闭合回路推广应用于假想的闭合回路推广应用于假想的闭合回路US IR U=0U=US IR或或或或根据根据 KVL可列出可列出USI IUR+_+_ABCUA+_UAB+_UB+_根据根据 U=0UAB=UA UB UA UB UAB=0检验学习结果检验学习结果说明欧姆定律和说明欧姆定律和KCL、KVL在电路约束上的区别？在电路约束上的区别？请根据自己的理解说明什么是支路、回路、结点和网孔？请根据自己的理解说明什么是支路、回路、结点和网孔？在应用在应用K
43、CL定律解题时，为什么要首先约定流定律解题时，为什么要首先约定流入、流出结点电流的参考方向？计算结果电流入、流出结点电流的参考方向？计算结果电流为负值说明了什么问题？为负值说明了什么问题？推广应用如何理解和掌握？推广应用如何理解和掌握？KCLKVL 欧姆定律解决的是元件上电压、电流的约束关系，这种约束取决于支路元件的性质，与电路结构无关；KCL和KVL阐述的是电路结构上电压、电流的约束关系，取决于电路的连接形式，与支路元件的性质无关。应用KCL定律解题首先约定流入、流出结点电流的参考方向，其目的是为了给方程式中的各项给出其正、负依据。若计算结果电流为负值，说明该电流的实际方向与电路图上标示的参
44、考方向相反。KCL定律的推广应用主要应把握广义结点的正确识别；KVL定律的推广应用则要在充分理解电位单值性原理的基础上，正确列写式中各段电压的正、负。1.5 电压源和电流源电压源和电流源 一个电源可以用两种模型来表示。用电压的形式表示称为电压源电压源，用电流的形式表示称为电流源电流源。1.5.1 1.5.1 1.5.1 1.5.1 理想电压源理想电压源理想电压源理想电压源2.2.2.2.特点：特点：特点：特点：能独立向外电路提供恒定电压的二端元件。恒压不恒流。恒压不恒流。US恒定，I由电源和外电路共同决定。电路符号电路符号USUSUI03.3.3.3.伏安特性：伏安特性：伏安特性：伏安特性：1
45、.1.定义及图符号：定义及图符号：平行于电流轴的一条直线。开路开路开路开路4.4.4.4.理想电压源的开路与短路：理想电压源的开路与短路：理想电压源的开路与短路：理想电压源的开路与短路：I=0US+_RL+_U=USI=US+_RL短路短路短路短路+_U=0理想电压源理想电压源理想电压源理想电压源不允许短路！不允许短路！不允许短路！不允许短路！5.5.5.5.理想电压源上的功率计算：理想电压源上的功率计算：理想电压源上的功率计算：理想电压源上的功率计算：关联关联关联关联参考方向下参考方向下+UI+UIP发发=UI P吸吸=UI非关联非关联非关联非关联参考方向下参考方向下P发发=UI P吸吸=U
46、I1.5.2 1.5.2 1.5.2 1.5.2 理想电流源理想电流源理想电流源理想电流源2.2.2.2.特点：特点：特点：特点：端的电压由它和外电路共同决定。ISIU03.3.3.3.伏安特性：伏安特性：伏安特性：伏安特性：电路符号电路符号IS1.1.1.1.定义及图符号：定义及图符号：定义及图符号：定义及图符号：能独立向外电路提供恒定电流的二端元件。恒流不恒压。恒流不恒压。即即电源供出的电流恒定，电源两平行于电压轴的一条直线。开路开路开路开路4.4.4.4.理想电流源的开路与短路：理想电流源的开路与短路：理想电流源的开路与短路：理想电流源的开路与短路：I=IS+_U=短路短路短路短路+_U
47、=0理想电流源理想电流源内阻无穷大内阻无穷大5.5.5.5.理想电流源上的功率计算：理想电流源上的功率计算：理想电流源上的功率计算：理想电流源上的功率计算：关联关联关联关联参考方向下参考方向下P发发=ISU P吸吸=ISU非关联非关联非关联非关联参考方向下参考方向下ISRLISRLI=IS理想电流源理想电流源理想电流源理想电流源不允许开路！不允许开路！不允许开路！不允许开路！光电池、稳流三极管一般可视为实际电流源。光电池、稳流三极管一般可视为实际电流源。+UIS+UISP发发=ISU P吸吸=ISU理想电压源和理想电流源的串、并联理想电压源和理想电流源的串、并联理想电压源和理想电流源的串、并联
48、理想电压源和理想电流源的串、并联1.1.理想电压源的串联与并联：理想电压源的串联与并联：串联串联US=USk 电压相同的电压源才能并联，且每个电源的电流不确定。US2+_+US1+_US注意注意参考方向US=US1 U S25V+_+_5VI5V+_I并联并联IS1IS2IS3IS2.2.2.2.理想电流源的串联与并联：理想电流源的串联与并联：理想电流源的串联与并联：理想电流源的串联与并联：并联并联IS=ISk 注意注意注意注意参考方向参考方向IS=IS1+IS2 IS3 串联串联电流相同的理想电流源才能串联，且每个恒流电流相同的理想电流源才能串联，且每个恒流源的端电压均由它本身及外电路共同决
49、定。源的端电压均由它本身及外电路共同决定。ISUSISUSIS1IS2US1US2is=is2-is1想想想想练练练练？US？IS？IS 在电路等效的过程中，与理想电流源相串联的电压源不起作用；与理想电压源并联的电流源不起作用。1.5.3 1.5.3 1.5.3 1.5.3 实际电源的两种电路模型实际电源的两种电路模型实际电源的两种电路模型实际电源的两种电路模型I IbUUR0RL+_+_aS实际电压源模型实际电压源模型实际电压源模型实际电压源模型实际电流源模型实际电流源模型实际电流源模型实际电流源模型IURLR0+IS R0U ab 若实际电源输出的电压变化不大，可用电压源和电若实际电源输出
50、的电压变化不大，可用电压源和电阻相串联的电源模型表示，即实际电源的阻相串联的电源模型表示，即实际电源的电压源模型电压源模型电压源模型电压源模型；若实际电源输出的电流变化不大，则可用电流源和电阻若实际电源输出的电流变化不大，则可用电流源和电阻相并联的电源模型表示，即实际电源的相并联的电源模型表示，即实际电源的电流源模型电流源模型电流源模型电流源模型。实际电源两种电路模型的外特性实际电源两种电路模型的外特性实际电源两种电路模型的外特性实际电源两种电路模型的外特性（a a）电压源模型外特性）电压源模型外特性）电压源模型外特性）电压源模型外特性UIUS0实际电源的外特性实际电源的外特性IUIS0（b