《《电路分析基础》PPT课件...ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《电路分析基础》PPT课件...ppt（45页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、1 1电路分析基础2 2本课程的基本要求本课程的基本要求 明确概念 掌握理论 学会分析 熟悉应用3 3第一章 电路的基本概念和基本定律4 4n n什么是电路什么是电路(circuit)(circuit)n n电流的通路叫电路电流的通路叫电路 电路是由若干个电气设备或器件按照一定方式组电路是由若干个电气设备或器件按照一定方式组合起来，亦称电网络或网络（合起来，亦称电网络或网络（NetworkNetwork）。）。n n电路的组成电路的组成(component)(component)n n简而言之，电路由简而言之，电路由电源、负载、中间连接部分电源、负载、中间连接部分构成构成n n电路组成部分中的
2、设备或器件，例如供电设备电路组成部分中的设备或器件，例如供电设备(电源电源,source),source)、用电设备、用电设备(负载负载,load),load)、电阻器、电感器、电阻器、电感器、电容器、晶体管、电子管等。电容器、晶体管、电子管等。n n激励与响应激励与响应1.1电路和电路模型电路和电路模型5 5n n电路的作用：能量和信息两大领域电路的作用：能量和信息两大领域 n n1.1.电力系统：实现电能的传输和转换。电力系统：实现电能的传输和转换。能量是主要的着眼点。涉及大规模电能的产生、能量是主要的着眼点。涉及大规模电能的产生、传输和转换传输和转换(为其他形式的能量为其他形式的能量)，
3、构成现代工业生产、，构成现代工业生产、家庭生活电气化等方面的基础。家庭生活电气化等方面的基础。1.1电路和电路模型电路和电路模型6 61.1电路和电路模型电路和电路模型n n2.2.信息与控制系统：信号的传递与处理信息与控制系统：信号的传递与处理。信息是主要的着眼点。电具有携带信息的能力，如信息是主要的着眼点。电具有携带信息的能力，如日常的电话通信，计算机间信息的交流，工业生产的日常的电话通信，计算机间信息的交流，工业生产的自动化控制等。电用作信息处理和交换的媒介已成为自动化控制等。电用作信息处理和交换的媒介已成为当代社会的显著特征。当代社会的显著特征。7 7n n实际电路部件与理想元件关系实
4、际电路部件与理想元件关系 n n实际电路部件可以由一种或几种理想元件进行建模，实际电路部件可以由一种或几种理想元件进行建模，以便于精确描述其电磁特性。以便于精确描述其电磁特性。n n例如，我们可以用电阻元件来描述灯泡，用电阻元件例如，我们可以用电阻元件来描述灯泡，用电阻元件和理想电压源来描述干电池等。和理想电压源来描述干电池等。n n实际元件理想化，称为理想原件或实际元件理想化，称为理想原件或集总参数元件。集总参数元件。n n电路模型电路模型：由若干理想元件构成的电路即实际电由若干理想元件构成的电路即实际电路的电路模型。路的电路模型。1.1电路和电路模型电路和电路模型8 8复杂的电路图复杂的电
5、路图9 9复杂的电路图复杂的电路图1010n n电路分析的目的电路分析的目的n n分析计算电路中的某些电路变量及其变化规律。分析计算电路中的某些电路变量及其变化规律。n n电路变量电路变量n n电流电流(单位：安培，单位：安培，A)A)n n电压电压(单位：伏特，单位：伏特，V)V)n n功率功率(单位：瓦特，单位：瓦特，W)W)n n电流、电压的方向电流、电压的方向 n n电流方向电流方向：正电荷的移动方向。正电荷的移动方向。n n电压方向电压方向：电位下降的方向。电位下降的方向。1.2电流、电压的参考方向及功率电流、电压的参考方向及功率 1111电压与电流的参考方向电压与电流的参考方向n
6、n参考方向：任意假定的电压、电流方向。参考方向：任意假定的电压、电流方向。n n为什么规定参考方向？为什么规定参考方向？在实际电路中，我们很难准确知道电流和电压在某在实际电路中，我们很难准确知道电流和电压在某个瞬时的实际方向。个瞬时的实际方向。便于建立电路方程。便于建立电路方程。n n 如何表示参考方向？如何表示参考方向？电压参考方向：电压参考方向：+、-电流参考方向：电流参考方向：n n 如何选择参考方向？如何选择参考方向？电压、电流参考方向可以任意规定，不影响分析结果电压、电流参考方向可以任意规定，不影响分析结果采用关联参考方向采用关联参考方向 /一致参考方向更为方便，也更为常用一致参考方
7、向更为方便，也更为常用1212电流的参考方向电流的参考方向n n电流参考方向的表示箭头双下标 i ab=-i ba 1313电流的参考方向电流的参考方向 已知电流的参考方向连同它的值，则可知其已知电流的参考方向连同它的值，则可知其实际方向。在规定的参考方向下，电流为正值时，实际方向。在规定的参考方向下，电流为正值时，其实际方向与其参考方向相同，否则相反。其实际方向与其参考方向相同，否则相反。1414电流的参考方向电流的参考方向思考思考:已已知知 I I1 1=10A,=10A,I I2 2=2A,2A,I I3 3=8A=8A。试试确定确定I I1 1、I I2 2、I I3 3的实际方向。的
8、实际方向。解解 I I1 10,0,故故I I1 1的的实实际际方方向向与与参参考考方方向相同，向相同，I I1 1由由a a点流向点流向b b点。点。I I2 20,0,0,故故I I3 3的实际方向与参考方的实际方向与参考方向相同，向相同，I I3 3由由b b点流向点流向d d点。点。1515电压的参考方向电压的参考方向n n电压参考方向的表示箭头+-号双下标 Uab=-Uba（Uab，a参考极性为+，b参考极性为-）1616电压的参考方向电压的参考方向 已知电压的参考方向连同它的值，则可知其实际方向。已知电压的参考方向连同它的值，则可知其实际方向。在规定的参考方向下，电压为正值时，其实
9、际方向与其参在规定的参考方向下，电压为正值时，其实际方向与其参考方向相同，否则相反。考方向相同，否则相反。1717关于功率关于功率n n关联参考方向时功率的意义关联参考方向时功率的意义n n关联参考方向时，电压电流瞬时值的乘积表示元件关联参考方向时，电压电流瞬时值的乘积表示元件吸吸收的瞬时功率。收的瞬时功率。n n瞬时功率瞬时功率大于零大于零，表示元件，表示元件吸收功率，消耗能量。吸收功率，消耗能量。n n瞬时功率瞬时功率小于零小于零，表示元件，表示元件发出功率，提供能量。发出功率，提供能量。n n关于电源与负载关于电源与负载n n当元件当元件吸收功率时吸收功率时，称元件为，称元件为负载负载。
10、反之，则称元件。反之，则称元件为为电源电源。1818答案：该元件起负载作用，吸收功率。19191.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律KCL/KVLn n电路分析中的几个基本术语电路分析中的几个基本术语n n支路：支路：1 1）每一个二端元件构成一个支路。（或电路中的每个分每一个二端元件构成一个支路。（或电路中的每个分支为一个支路）支为一个支路）2 2）电路中的每一个分支为支路，一条支路流过同一个电电路中的每一个分支为支路，一条支路流过同一个电流。流。n n节点：节点：支路的连接点叫做节点。两个或两个以上的支路支路的连接点叫做节点。两个或两个以上的支路接于一点叫节点。接于一点叫节点。n n简单节点：简
11、单节点：仅仅关联两个元件的节点。仅仅关联两个元件的节点。n n回路：回路：由若干支路构成的，其中每一个节点只与两条支由若干支路构成的，其中每一个节点只与两条支路相连接的闭合路径。路相连接的闭合路径。n n网孔：网孔：内部不含其余支路的回路称作网孔。内部不含其余支路的回路称作网孔。2020支路、节点、回路、网孔支路、节点、回路、网孔支路：支路：1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7节点：节点：、简单节点：简单节点：回路：回路：-等等。等等。网孔：网孔：-思考思考:-:-是网孔吗是网孔吗?网孔一定是回路，但回路不一定是网孔。网孔一定是回路，但回路不一定是网孔。2121基尔霍夫简介基
12、尔霍夫简介 基尔霍夫基尔霍夫（Gustav Robert KirchhoffGustav Robert Kirchhoff，1824182418871887），德国物理学家。），德国物理学家。被誉为被誉为“电电路求解大师路求解大师”。18241824年年3 3月月1212日生于普鲁士的柯尼斯堡日生于普鲁士的柯尼斯堡（今为俄罗斯加里宁格勒），（今为俄罗斯加里宁格勒），1887 1887 年年10 10 月月1717日卒于柏林。基尔霍夫在柯尼斯堡大学读物理，日卒于柏林。基尔霍夫在柯尼斯堡大学读物理，18471847年毕业后去柏林大学任教，年毕业后去柏林大学任教，3 3年后去布雷年后去布雷斯劳作临时
13、教授。斯劳作临时教授。18541854年由化学家本生推荐任年由化学家本生推荐任海德堡大学教授。海德堡大学教授。18751875年到柏林大学作理论物年到柏林大学作理论物理教授，直到逝世。理教授，直到逝世。18451845年，年，2121岁时他发表了第一篇论文，提岁时他发表了第一篇论文，提出了稳恒电路网络中电流、电压、电阻关系的出了稳恒电路网络中电流、电压、电阻关系的两条电路定律，即著名的两条电路定律，即著名的基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律（KCLKCL）和基尔霍夫电压定律（）和基尔霍夫电压定律（KVLKVL），），解决了解决了电器设计中电路方面的难题。电器设计中电路方面的难题。2222基尔霍夫
14、电流定律（基尔霍夫电流定律（KCL）n n基尔霍夫电流定律是电荷守恒法则运用于集是电荷守恒法则运用于集总电路的结果，反映电路中各支路电流间的约总电路的结果，反映电路中各支路电流间的约束关系。束关系。n n定律内容：定律内容：对于集总参数电路中的任意节点，在任对于集总参数电路中的任意节点，在任意时刻，该节点的电流代数和等于零。意时刻，该节点的电流代数和等于零。n n数学表达式：数学表达式：n n基尔霍夫电流方程也叫节点电流方程（基尔霍夫电流方程也叫节点电流方程（KCLKCL方程）方程）2323基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCL）n n基尔霍夫电流定律的另一种描述：任意瞬时，的另一种描述：
15、任意瞬时，流入某节点的电流之和等于流出电流之和。流入某节点的电流之和等于流出电流之和。n n基尔霍夫电流定律不仅适用于节点，同样适用不仅适用于节点，同样适用于于任一假想的封闭面任一假想的封闭面。（如课本例题）。（如课本例题）n n基尔霍夫电流定律阐述了电路中任意一点的电阐述了电路中任意一点的电流必须服从的规律，是流必须服从的规律，是电荷守恒定律电荷守恒定律的体现。的体现。2424KCL示例示例注意：注意：首先需规定各支路电流的参考方向，可规首先需规定各支路电流的参考方向，可规定流入节点为定流入节点为 ，流出为，流出为+。节点节点 ：节点节点 ：2525KCL定律的应用定律的应用思考：思考：如图
16、所示，两个电阻都为如图所示，两个电阻都为33，电源为，电源为3V,3V,求图求图中电流中电流 I I 的值的值。2626基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVL）n n基尔霍夫电压定律是能量守恒法则和电荷守恒是能量守恒法则和电荷守恒法则运用于集总电路的结果，反映电路中各支路法则运用于集总电路的结果，反映电路中各支路电压间的约束关系。电压间的约束关系。n n定律内容：定律内容：对于任一集总参数电路中的任一回路，在对于任一集总参数电路中的任一回路，在任意时刻，沿着该回路所有支路电压的代数和为零。任意时刻，沿着该回路所有支路电压的代数和为零。n n数学表达式：数学表达式：n n基尔霍夫电压方程也叫
17、回路电压方程（基尔霍夫电压方程也叫回路电压方程（KCLKCL方程）方程）2727基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVL）n n基尔霍夫电压定律的另一种描述：集总参数电的另一种描述：集总参数电路中，沿任意闭合回路绕行一周，电压降的代数路中，沿任意闭合回路绕行一周，电压降的代数和和=电压升的代数和。电压升的代数和。n n基尔霍夫电压定律是是能量守恒能量守恒的结果，体现了的结果，体现了电压与路径无关电压与路径无关这一性质，是任一回路内电压必这一性质，是任一回路内电压必须服从的约束关系。须服从的约束关系。2828KVL示例示例注意：注意：首先需规定各支路电压的参考方向和回路首先需规定各支路电压的参
18、考方向和回路的绕行方向。的绕行方向。回路回路1 1：回路回路2 2：回路回路3 3：29291.4 电阻元件电阻元件n n电阻元件电阻元件(电阻电阻)n n电阻元件是从实际电阻器抽象出来的模型，反映电阻电阻元件是从实际电阻器抽象出来的模型，反映电阻器对电流呈现阻力的性能。器对电流呈现阻力的性能。n n电阻元件的基本属性：电阻元件的基本属性：“耗能耗能”n n电阻的表示电阻的表示n n以符号以符号R R表示，电阻值单位：欧姆表示，电阻值单位：欧姆(Ohm)(Ohm)n n以符号以符号G G表示，电导值单位：西门子表示，电导值单位：西门子(Seimens)(Seimens)n n电阻与电导关系：电
19、阻与电导关系：30301.4 电阻元件电阻元件n n电阻元件的电阻元件的U-IU-I特性特性n nU-IU-I特性：亦称伏安特性，反映元件电压与电流的关系。特性：亦称伏安特性，反映元件电压与电流的关系。n n电阻元件在任一时刻的电压值电阻元件在任一时刻的电压值(电流值电流值)仅取决于电阻值和电阻元件仅取决于电阻值和电阻元件的瞬时电流值（电压值），与其余时刻的电流值的瞬时电流值（电压值），与其余时刻的电流值(电压值电压值)无关。无关。n n因此，电阻元件是一种因此，电阻元件是一种“无记忆元件无记忆元件”。n n电阻元件分类电阻元件分类n n线性电阻元件与非线性电阻元件线性电阻元件与非线性电阻元件
20、 （根据（根据U-IU-I曲线）曲线）n n非时变电阻元件与时变电阻元件非时变电阻元件与时变电阻元件 （根据阻值的特性）（根据阻值的特性）n n分析重点：线性非时变电阻元件分析重点：线性非时变电阻元件n n线性电阻元件的线性电阻元件的U-IU-I特性特性(欧姆定律欧姆定律)：前提：电压和电流取关联参考方向前提：电压和电流取关联参考方向3131电阻元件分类电阻元件分类线性电阻元件的符号表示线性电阻元件的符号表示注意为一致参考方向注意为一致参考方向3232电阻元件的功率电阻元件的功率n n电压电流参考方向不一致时的欧姆定律电压电流参考方向不一致时的欧姆定律n n电阻消耗的瞬时功率电阻消耗的瞬时功率
21、n n电阻消耗的能量电阻消耗的能量参考方向一致时参考方向一致时参考方向不一致时参考方向不一致时33331.5 独立电源独立电源n n术语n n电路中的电源：电路中的电源：独立电源：独立电源：就是电压源的电压或电流源的电流就是电压源的电压或电流源的电流不受外电不受外电路的控制路的控制而独立存在的电源。而独立存在的电源。受控电源：受控电源：是指电压源的电压和电流源的电流，是受电是指电压源的电压和电流源的电流，是受电路中其它部分的电流或电压控制的电源。路中其它部分的电流或电压控制的电源。电压源和电流源电压源和电流源3434电压源电压源n n电压源(voltage source)n n是一个是一个二端
22、元件二端元件，其，其端电压在任意瞬时与其端端电压在任意瞬时与其端电流无关电流无关，（或者恒定不变，（或者恒定不变-直流情况，或者直流情况，或者按照某一固有的函数规律随时间变化）。按照某一固有的函数规律随时间变化）。n n电压源的电压源的端电流取决于负载端电流取决于负载电路电路n n电压源吸收的瞬时功率电压源吸收的瞬时功率P=uiP=ui，当，当P0P0时，电压时，电压源吸收功率，起源吸收功率，起负载负载作用，反之起作用，反之起电源电源作用。作用。n n在电压源旁并联电阻或其他元件不影响电压输在电压源旁并联电阻或其他元件不影响电压输出。出。3535电压源的符号与电压源的符号与U-I特性特性（VC
23、R）3636电流源电流源n n电流源n n是一个二端元件，其是一个二端元件，其端电流端电流在任意瞬时在任意瞬时与其瑞与其瑞电压无关电压无关，或者恒定不变，或者恒定不变(直流情况直流情况)，或者按，或者按照某一固有的函数规律随时间变化。照某一固有的函数规律随时间变化。n n电流源的端电压取决于电流源的端电压取决于外接负载外接负载n n电流源吸收的瞬时功率电流源吸收的瞬时功率P=ui,P=ui,当当P0P0时，电流源时，电流源吸收功率，起吸收功率，起负载负载作用，反之起作用，反之起电源电源作用。作用。n n在电流源旁串联电阻或其他元件不影响电流输在电流源旁串联电阻或其他元件不影响电流输出。出。37
24、37电流源的符号与电流源的符号与U-I特性特性（VCR）3838例例 题题n n分析电压源和电流源，哪个是负载？哪个是电源？3939例例 题题n n负载电路中的电流及其两端的电压各为多少？分析功率平衡关系。40401.6 受控源n n受控源受控源n n又称又称非独立源非独立源，与独立源不同，其电压，与独立源不同，其电压(或电流或电流)依赖于电路中另依赖于电路中另一支路的电压或电流。一支路的电压或电流。n n用于晶体管、场效应管等器件的建模和电路分析。用于晶体管、场效应管等器件的建模和电路分析。n n受控源的组成受控源的组成受控源是一个受控源是一个双口元件双口元件，其输入端口为控制支路的端口，输
25、出，其输入端口为控制支路的端口，输出端为受控支路的端口。端为受控支路的端口。受控源的控制支路或为开路受控源的控制支路或为开路(输入电流为零输入电流为零)或为短路或为短路(输入电输入电压为零压为零)；受控源的受控支路的电压或电流受输入端口电压或电流的控制。受控源的受控支路的电压或电流受输入端口电压或电流的控制。n n线性受控源与非线性受控源线性受控源与非线性受控源线性受控源线性受控源：受控源的电压：受控源的电压(或电流或电流)是控制支路电压或电流的是控制支路电压或电流的线性函数。是我们线性函数。是我们学习的重点学习的重点。非线性受控源非线性受控源：受控源的电压：受控源的电压(或电流或电流)是控制
26、支路电压或电流是控制支路电压或电流的非线性函数。的非线性函数。41414种受控源类型n n电压控电压源（VCVS）n n控制变量、受控变量均为电压控制变量、受控变量均为电压，常用作三极管，常用作三极管电路模型的基本元件。电路模型的基本元件。n n输入端口和输出端口特性输入端口和输出端口特性n nu-u-转移电压比或电压放大系数转移电压比或电压放大系数 42424种受控源类型n n电压控电流源（VCCS）n n控制变量为电压，受控变量为电流控制变量为电压，受控变量为电流，常用作五，常用作五极电子管和场效应管电路模型中的基本元件。极电子管和场效应管电路模型中的基本元件。n n输入端口和输出端口的特
27、性输入端口和输出端口的特性n ng g-转移电导转移电导 43434种受控源类型n n电流控电流源（CCCS）n n控制变量为电流，受控变量为电流控制变量为电流，受控变量为电流，常用作晶，常用作晶体管电路模型中的基本元件。体管电路模型中的基本元件。n n输入端口和输出端口的特性输入端口和输出端口的特性 n n 转移电流比或电流放大系数转移电流比或电流放大系数44444种受控源类型n n电流控电压源（CCVS）n n控制变量为电流，受控变量为电压控制变量为电流，受控变量为电压，常用作晶，常用作晶体管电路模型中的基本元件。体管电路模型中的基本元件。n n输入端口和输出端口的特性输入端口和输出端口的特性n n转移电阻转移电阻 4545例题n n三极管（晶体管）工作在放大状态时，由于三极管的集电极电流受基极电流的控制，所以可采用电流控制的电流源来表示。