电路分析基础知识.doc

精品文档电路分析的基础知识【内容提要】 电路理论一门是研究由理想元件构成的电路模型分析方法的理论本章主要介绍：1、电路的组成及电路分析的概念； 4、基尔霍夫定律；2、电路中常用的基本物理量； 5、简单电阻电路的分析方法3、电路的基本元件； 6、简单 RC 电路的过渡过程本章重点： 简单直流电路的分析方法第一节 电路的组成及电路分析的概念一、电路及其作用1、电路：电路是为了某种需要， 将各种电气元件和设备按一定的方式连接起来的电流通路2、电路的作用： 电路的基本功能可分为两大类：① 是实现对信号的传递和处理话筒→放大器→喇叭② 是实现能量的传输和转换发电机→升压变压器→导线→降压变压器→用电设备3、电路的组成： 显然，任何一个电路都离不开提供能量的电源（或信号源） 、消耗能量的负载 （灯泡、 喇叭）以及中间环节 （连接二者之间的各种装置和线路） 电源、中间环节和负载 是构成电路的三个基本组成部分二、电路分析和设计①电路分析：在已知电路结构和元件参数的条件下，求解电路待求电量的过程②电路设计： 在设定输入信号或功率的条件下， 求解电路应有结构及参数的过程三、电路模型1、电路元件①电路元件：在一定的条件下，忽略某些实际电器器件的次要因数，近似地将其理想化后所得到的只有单一电磁性能的元件 ---- 理想元件。

②理想元件有：电阻元件 R 、电容元件 C 、电感元件 L 、电源2 、电路模型：电路是由具体的电子设备和电子器件联接组成的为了便于分析，通常将这些设备和器件理想化，并用规定的图形符号来表示这些元件，由此所得到的能反映实际电路联接方式的图形符号（电路图）称为电路模型，简称电路开关RSs干灯RL电US泡池图1.1 手电筒实际电路图1.2手电筒电路模型电路模型是电路分析的基础我们通过一个手电筒的实际电路来理解电路模型的建立过程 1）手电筒电路由电池、筒体、开关和灯泡组成；.精品文档（ 2）将组成部件理想化：即将电池视为内阻为RS ，电源电动势为 U S ；忽略筒体的电阻，筒体开关 S 视为理想开关；将小灯泡视为阻值为RL 的负载电阻；（ 3）筒体是电池、 开关和灯泡的联接体， 用规定的图形符号画出各理想部件的联接关系；（ 4）在图中标出电源电动势、电压和电流的方向便得到手电筒电路模型如图 1.2 四、电路的常用术语①支路：将两个或两个以上的二端元件（只有两个端钮的元件）依次连接称为串联单个电路元件或若干个电路元件的串联构成电路的一个分支，一个分支上所通过的电流大小是相等的电路中的每个分支都称作支路。

如下图中 ab 、 ad 、 aec 、 bc 、 bd 、 cd 都是支路，其中 aec 是由三个元件串联构成的支路，abd 是由两个元件串联构成的支路，其余 4 个都是由单个元件构成的支路②节点： 电路中 3条及以上条支路的连接点称为节点如上图中 a 、 b 、 c 、 d 都是节点③回路：电路中的任一闭合路径称为回路如上图中abda 、 bcdb 、 abcda 、aecda 、 aecba 等都是回路④网孔：回路内部不包含其它任何支路，这样的回路称为网孔如上图中的回路aecba 、 abda 、 bcdb 都是网孔因此，网孔一定是回路，但回路不一定是网孔第二节 电路中的主要的物理量及参考方向电路中的主要物理量：电流、电压和电功率一、电流及其参考方向1、电流的大小电流的定义：在单位时间内通过导体横截面的电荷量衡量电流大小的物理量叫电流强度（简称电流），用dq符号 i 表示则： idt式中， dq 为时间 dt 内通过导线某一横截面的电荷量电流的基本单位是安培（简称安），用符号 A 表示当电流很大或很小时，常用单位为千安 ( KA ) 或毫安 ( mA) 、微安 ( A) 来表示。

它们之间的换算关系为： 1KA 1000 A ； 1A 1000mA； 1mA 1000 A.精品文档2、电流的方向 电流是一个有大小和方向的基本物理量，当大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流， 简称直流电流， 用大写字母 I表示，则：QIt3、电流的参考方向在简单电路中，可以直接判断电流的方向， 如图 1.3 所示但在如图 1.4所示的较为复杂的电路中， 流过电阻 R5 上电流的实际方向有时难以判定为了方便对电路进行分析和计算， 有必要先假设一个电流流动的方向， 这个假设的方向叫电流的参考方向R 1R2II5R5R 3R4U SRU S图 1.3简单电路图 1.4复杂电路4、几点注意问题①参考方向一但设定，不得随意更改②电流是一个有大小和方向的基本物理量，只有在选定了参考方向以后，讨论电流的正、负才具有实际意义③电流的实际方向体现在计算结果中，当电流的参考方向与实际方向相同时，电流为正值；若电流的参考方向与实际方向相反，则电流为负值④电流的参考方向一般有如图 1.5 所示的几种表示方法 其中， I ab 表示电流的参考方向是由 a 点指向 b 点IIaI abb(a)(b)(c)图 1.5电流参考方向的标注⑤测量电流时，必须将电流表串联在被测电路中。

二、电压的大小和极性1、电压 电压又叫电位差，是衡量电场力做功能力大小的物理量其定义为：将单位正电荷 q 从电路中的 a 点移到 b 点时，电场力所做的功为 wab ，则 wab 与 q 的比值就称为 a ， b 两点之间的电压，用符号 uab 表示，dwabuabdq.精品文档式中， dwab 为电场力把正电荷 dq 从电路中 a 点移到 b 点时所做的功并规定：电压的方向为电场力做功使正电荷移动的方向电压的基本单位是伏特 （简称伏），用符号 V 表示当电压很大或很小时，常用单位为千伏 (KV ) 或毫伏 (mV ) 、微伏 ( V ) 来表示它们之间的换算关系为： 1KV 1000V ； 1V 1000mV ； 1mV 1000 V :2、电压的方向 大小和方向都不随时间变化的电压称为恒定电压， 简称直流电压，用大写字母 U 表示，如 a 、b 两点间的直流电压为： U ab WabQ3、电压的参考方向电压的方向与电流类似， 也要预先设定参考方向 当电压的参考方向与实际方向相同时，电压为正值，当电压的参考方向与实际方向相反时，电压为负值 这样，电压的值就有正有负， 其正负表示电压的实际方向与参考方向之间的关系， 因此，电压的正、负只有在选定了参考方向以后才具有实际意义。

电压参考方向的一般有如图 1.6所示的几种表示方法其中，正极性指向负极性的方向就是电压的参考方向； uab 则表示 a 、 b 两点间的电压参考方向由 a 指向 b U U U aba b(a) (b) (c)图 1.6 电压参考方向的标注4、几点注意问题同电流测量电压时，必须将电流表并联在被测电路中三、电位的概念电压 U ab 只能表明 a 点和 b 点之间的差值，不能表明 a 点和 b 点各自数值的大小在电路分析和实际工作中， 经常要对某两点的电性能进行比较，以确定电路的工作状况比如，判断晶体三极管是处于放大、截止、还是饱和工作状态， 就要用到电位的概念 通常的做法是， 先选定电路中的某个公共接点作为参考点，并规定该点的电位为 "0" ，然后再计算或测量出电路中某点与参考点之间的电压， 这个电压就称之为电位 在电路图或电子仪器和设备中， "0" 电位点用符号 " " 来表示电位的基本单位与电压相同， 也是伏特，电位的符号用字母加单下标的方法来表示，如 U a 、 U b 则分别表示 a 和 b 点的电位精品文档电路中，任意两点之间的电位之差叫做电位差， 用字母加双下标的方法表示，如 U ab U a U b 就表示 a 点的电位和 b 点的电位之间的差值。

显然，电路中任意两点之间的电位差就是该两点之间的电压那么电位和电压有什么区别呢？先来分析下面这个例题例 1.1 在图 1.7 中，分别设 a 、 b 为参考点，求 a 、 b 、 c 、 d 各点电位解题思路 ：根据电位的概念，设 a 点为参考点时，则有Va0V ，VbU ba10660V ，VcU ca4 2080V ，VdU da56 30Vc4A →ac4A → aad← 6A+d+← 6A++140VE2E16Ω1140V6ΩE2E90V90V（ a）b图1.7设 b 点为参考点时，则有Vb 0V ，VaU ab10660V ， VcU cb E1140V ，Vd U dbE290V而两点间的电压则为U ab10660V ，U ca42080V ，U da5630V ，U cbE1140V ， U dbE290V由以上讨论可以得出电位和电压的区别是：①电路中某一点的电位等于该点与参考点之间的电压；②各点电位值的大小是相对的， 随参考点的改变而改变； 而两点间的电压值是绝对的有了电位的概念，图 1.7(b) 可以简化成图 1.8 形式的习惯画法cadc+140V20Ω5Ω+90V+140V20Ω6Ωda+90V5Ωb6Ω(a)图 1.8(b)b四、关联参考方向.精品文档在进行电路分析时，我们既要对流过元件的电流选取参考方向，又要对元件两端的电压选取参考。