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目 录,,1、电路模型和电路定律,4、电路定理,9、正弦稳态电路的分析,2、电阻电路的等效变换,3、电阻电路的一般分析,5、含有运算放大器的电阻电路,6、储能元件,7、一阶电路和二阶电路的时域分析,8、相量法,10、含有耦合电感的电路,13、非正弦周期电流电路和信号的频谱,11、电路的频率响应,12、三相电路,14、线性动态电路的复频域分析,15、电路方程的矩阵形式,16、二端口网络,17、非线性电路,18、均匀传输线,附录A 磁路和铁心线圈,第1章 电路模型和电路定律,本章重点,1. 电压、电流的参考方向,3. 基尔霍夫定律,重点：,2. 电阻元件和电源元件的特性,返 回,1.1 电路和电路模型,1.实际电路,功能,,,a 能量的传输、分配与转换； b 信息的传递、控制与处理建立在同一电路理论基础上由电工设备和电气器件按预期目的连接构成的电流的通路下 页,上 页,共性,,返 回,反映实际电路部件的主要电磁 性质的理想电路元件及其组合2. 电路模型,,,,,,,,,电路图,,,理想电路元件,,有某种确定的电磁性能的理想元件电路模型,下 页,上 页,返 回,5种基本的理想电路元件：,电阻元件：表示消耗电能的元件,电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件,电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件,电压源和电流源：表示将其它形式的能量转变成 电能的元件。

5种基本理想电路元件有三个特征： （a）只有两个端子； （b）可以用电压或电流按数学方式描述； （c）不能被分解为其他元件下 页,上 页,注意,返 回,具有相同的主要电磁性能的实际电路部件， 在一定条件下可用同一电路模型表示； 同一实际电路部件在不同的应用条件下，其电路模型可以有不同的形式下 页,上 页,,,,例,,电感线圈的电路模型,注意,返 回,1.2 电流和电压的参考方向,电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁链、能量、电功率等性电路分析中人们主要关心的物理量是电流、电压和功率1.电流的参考方向,,,电流,,电流强度,带电粒子有规则的定向运动,单位时间内通过导体横截面的电荷量,下 页,上 页,返 回,方向,,规定正电荷的运动方向为电流的实际方向,单位,1kA=103A 1mA=10-3A 1  A=10-6A,A（安培）、kA、mA、A,,元件(导线)中电流流动的实际方向只有两种可能:,,,对于复杂电路或电路中的电流随时间变化时，电流的实际方向往往很难事先判断下 页,上 页,问题,返 回,参考方向,任意假定一个正电荷运动的方向即为电流的参考方向i 0,i 0,实际方向,实际方向,电流的参考方向与实际方向的关系：,,,下 页,上 页,表明,返 回,电流参考方向的两种表示：, 用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。

 用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由A指向B下 页,上 页,返 回,电压U,单位,2.电压的参考方向,单位正电荷q 从电路中一点移至另一点时电场力做功（W）的大小电位,,单位正电荷q 从电路中一点移至参考点（＝0）时电场力做功的大小实际电压方向,,电位真正降低的方向下 页,上 页,V (伏)、kV、mV、V,返 回,例,已知：4C正电荷由a点均匀移动至b点电场力做功8J，由b点移动到c点电场力做功为12J， 若以b点为参考点，求a、b、c点的电位和电压Uab、U bc; 若以c点为参考点，再求以上各值解,(1),下 页,上 页,返 回,,解,(2),,下 页,上 页,结论,电路中电位参考点可任意选择；参考点一经选定，电路中各点的电位值就唯一确定；当选择不同的电位参考点时，电路中各点电位值将改变，但任意两点间电压保持不变返 回,复杂电路或交变电路中，两点间电压的实际方向往往不易判别，给实际电路问题的分析计算带来困难电压(降)的参考方向,,假设高电位指向低电位的方向下 页,上 页,问题,返 回,,电压参考方向的三种表示方式：,,(1) 用箭头表示：,(2)用正负极性表示,(3)用双下标表示,U,U,+,,UAB,下 页,上 页,返 回,元件或支路的u，i 采用相同的参考方向称之为关联参考方向。

反之，称为非关联参考方向关联参考方向,非关联参考方向,3.关联参考方向,,,i,+,-,+,-,,i,u,u,下 页,上 页,返 回,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,参考方向不同时，其表达式相差一负号，但电压、电流的实际方向不变例,电压电流参考方向如图中所标，问：对A、B两部分电路电压电流参考方向关联否？,答：A电压、电流参考方向非关联； B电压、电流参考方向关联下 页,上 页,注意,返 回,1.3 电功率和能量,1.电功率,功率的单位：W (瓦) (Watt，瓦特),能量的单位：J (焦) (Joule，焦耳),,单位时间内电场力所做的功下 页,上 页,返 回,2. 电路吸收或发出功率的判断,u, i 取关联参考方向,P=ui 表示元件吸收的功率,P0 吸收正功率 (实际吸收),P0 吸收负功率 (实际发出),P = ui 表示元件发出的功率,P0 发出正功率 (实际发出),P0 发出负功率 (实际吸收),u, i 取非关联参考方向,下 页,上 页,返 回,例,求图示电路中各方框所代表的元件吸收或产生的功率。

下 页,上 页,已知： U1=1V, U2= -3V，U3=8V, U4= -4V, U5=7V, U6= -3V，I1=2A, I2=1A,，I3= -1A,返 回,解,对一完整的电路，满足：发出的功率＝吸收的功率,下 页,上 页,注意,返 回,下 页,上 页,1.4 电路元件,是电路中最基本的组成单元1. 电路元件,返 回,5种基本的理想电路元件：,电阻元件：表示消耗电能的元件,电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件,电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件,电压源和电流源：表示将其它形式的能量转变成 电能的元件注意,如果表征元件端子特性的数学关系式是线性关系，该元件称为线性元件，否则称为非线性元件2.集总参数电路,,由集总元件构成的电路,集总元件,,假定发生的电磁过程都集中在元件内部进行集总条件,,下 页,上 页,集总参数电路中u、i 可以是时间的函数，但与空间坐标无关因此，任何时刻，流入两端元件一个端子的电流等于从另一端子流出的电流；端子间的电压为单值量注意,返 回,下 页,上 页,例,集总参数电路,两线传输线的等效电路,当两线传输线的长度 l 与电磁波的波长满足：,,返 回,下 页,上 页,分布参数电路,当两线传输线的长度 l 与电磁波的波长满足：,返 回,1.5 电阻元件,2.线性时不变电阻元件,电路符号,电阻元件,,对电流呈现阻力的元件。

其特性可用u～i平面上的一条曲线来描述：,任何时刻端电压与电流成正比的电阻元件1.定义,伏安 特性,下 页,上 页,0,返 回,u～i 关系,R 称为电阻，单位： (Ohm),,满足欧姆定律,单位,,G 称为电导，单位：S (Siemens),u、i 取关联参考方向,下 页,上 页,伏安特性为一条过原点的直线,返 回,如电阻上的电压与电流参考方向非关联，公式中应冠以负号；,说明线性电阻是无记忆、双向性的元件欧姆定律,,只适用于线性电阻( R 为常数）；,则欧姆定律写为,u  –R i i  –G u,公式和参考方向必须配套使用！,下 页,上 页,注意,返 回,3.功率和能量,电阻元件在任何时刻总是消耗功率的p  u i (–R i) i –i2 R  - u2/ R,p  u i i2R u2 / R,功率,下 页,上 页,表明,返 回,从 t0 到 t 电阻消耗的能量：,4.电阻的开路与短路,能量,短路,,开路,,,,下 页,上 页,0,0,返 回,下 页,上 页,实际电阻器,返 回,1.6 电压源和电流源,,电路符号,1.理想电压源,定义,,下 页,上 页,其两端电压总能保持定值或一定的时间函数，其值与流过它的电流 i 无关的元件叫理想电压源。

返 回,电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；与流经它的电流方向、大小无关通过电压源的电流由电源及外电路共同决定理想电压源的电压、电流关系,直流电压源的伏安关系,下 页,上 页,例,外电路,,,,电压源不能短路！,0,返 回,电压源的功率,电压、电流参考方向非关联；,,,电流（正电荷 ）由低电位向高电位移动，外力克服电场力作功，电源发出功率发出功率，起电源作用,物理意义：,下 页,上 页,,电压、电流参考方向关联；,物理意义：,电场力做功，电源吸收功率,,吸收功率，充当负载,返 回,例,计算图示电路各元件的功率,解,发出,吸收,吸收,满足：P（发）＝P（吸）,下 页,上 页,返 回,其输出电流总能保持定值或一定的 时间函数，其值与它的两端电压u 无关的元件叫理想电流源电路符号,2.理想电流源,定义,,下 页,上 页,理想电流源的电压、电流关系,电流源的输出电流由电源本身决定，与外电路无关；与它两端电压方向、大小无关返 回,电流源两端的电压由电源及外电路共同决定直流电流源的伏安关系,下 页,上 页,0,例,外电路,,,,电流源不能开路！,返 回,可由稳流电子设备产生，如晶体管的集电极电流与负载无关；光电池在一定光线照射下光电子被激发产生一定值的电流等。

下 页,上 页,实际电流源的产生：,电流源的功率,,电压、电流的参考方向非关联；,,发出功率，起电源作用,电压、电流的参考方向关联；,,吸收功率，充当负载,返 回,例,计算图示电路各元件的功率,解,发出,发出,满足：P（发）＝P（吸）,下 页,上 页,返 回,实际电源,干电池,钮扣电池,1. 干电池和钮扣电池（化学电源）,干电池电动势1.5V，仅取决于（糊状）化学材料，其大小决定储存的能量，化学反应不可逆钮扣电池电动势1.35V，用固体化学材料，化学反应不可逆下 页,上 页,返 回,氢氧燃料电池示意图,2. 燃料电池（化学电源）,电池电动势1.23V以氢、氧作为燃料约40-45%的化学能转变为电能实验阶段加燃料可继续工作下 页,上 页,返 回,3. 太阳能电池（光能电源）,一块太阳能电池电动势0.6V太阳光照射到P-N结上，形成一个从N区流向P区的电流约 11%的光能转变为电能，故常用太阳能电池板一个50cm2太阳能电池的电动势0.6V,电流0.1A,太阳能电池示意图,太阳能电池板,下 页,上 页,返 回,蓄电池示意图,4. 蓄电池（化学电源）,电池电动势2V使用时，电池放电，当电解液浓度小于一定值时，电动势低于2V，常要充电，化学反应可逆。

下 页,上 页,返 回,直流稳压源,变频器,频率计,函数发生器,下 页,上 页,返 回,发电机组,下 页,上 页,返 回,草原上的风力发电,下 页,上 页,返 回,1.7 受控电源(非独立源),电路符号,受控电压源,1.定义,,受控电流源,电压或电流的大小和方向不是给定的时间函数，而是受电路中某个地方的电压(或电流)控制的电源，称受控源下 页,上 页,返 回,电流控制的电流源 ( CCCS ), : 电流放大倍数,根据控制量和被控制量是电压u 或电流i，受控源 可分四种类型：当被控制量是电压时，用受控电压 源表示；当被控制量是电流时，用受控电流源表示2.分类,四端元件,输出：受控部分,输入：控制部分,下 页,上 页,返 回,g: 转移电导,电压控制的电流源 ( VCCS ),电压控制的电压源 ( VCVS ),: 电压放大倍数,下 页,上 页,返 回,电流控制的电压源 ( CCVS ),r : 转移电阻,例,,,电路模型,下 页,上 页,返 回,3.受控源与独立源的比较,独。