1、,电路分析,第一次课,电 路 分 析 基 础（崔）,课程简介,一、成绩评定 随堂考试 + 课后作业: 中期统考： 期末统考： 60%,40%,Tel： 028-61831063 E-mail: 答疑时间： 周5中午1:002:30 地 点： 科研二号楼 科A 414 课程组 集中答疑时间和地点待通知,二、答 疑 安 排,电 路 分 析 基 础（崔）,三、课程简单描述,电 路 分 析 基 础（崔）,课程的主要目的是，通过数学抽象的方法，对简单电路进行手算求解。,课程针对的是集总参数电路的分析，基本依据是基尔霍夫定律；需要掌握的元件有电阻、电源、受控源、电容、电感、理想变压器、耦合电感；需要学会
2、分析的是直流电路、暂态电路、正弦稳态电路以及非正弦稳态电路,第一章 电路的基本概念和定律,教学要求：,1、理解电路与电路模型，电流、电压及其参考方向以及功率；,2、掌握基尔霍夫定律，并能正确应用KCL、KVL列写电路方程；,3、掌握电阻、独立电压源、独立电流源的特性；,4、理解两类约束与电路方程。,电 路 分 析 基 础（崔）,11 电路和电路模型,概念：电路是电磁场的特定形式，它是根据一定的要求，将电源、用电设备、导线、开关、控制等环节相互连接而构成的总体。,作用：实现电能的传输和转换；电信号的传输、处理和存储；测量电量或者存储信息。,电 路 分 析 基 础（崔）,由电阻器、电容器、线圈、变
3、压器、晶体管、运算放大器、传输线、电池、发电机和信号发生器等电气器件和设备连接而成的电路，称为实际电路。,电阻器,电容器,线圈,电池,运算放大器,晶体管,电 路 分 析 基 础（崔）,低频信号发生器的内部结构,电 路 分 析 基 础（崔）,分类：集总参数电路， 即实际电路的尺寸远远小于电路工作是信号的波长。这种电路的特点是电路中任意两个端点间的电压及电流是完全确定的，与电路中器件的几何尺寸和空间位置无关。,不满足 条件的电路称为分布参数电路，分布参数电路的特点是电路中的电压电流不仅是时间的函数，也与器件的尺寸和空间位置有关。,电 路 分 析 基 础（崔）,电路模型是实际电路抽象而成，它近似地反
4、映实际电路的电气特性。电路模型由一些理想电路元件用理想导线连结而成。用不同特性的电路元件按照不同的方式连结就构成不同特性的电路。,电路一词的含义:(1) 实际电路; (2) 电路模型,电路模型的表示方法：电路图或电路数据(表格或矩阵)电路模型表示出了电路元件的特性以及元件间的连结关系。,电 路 分 析 基 础（崔）,常用电路图来表示电路模型,(a)实际电路 (b)电原理图 (c)电路模型 (d)拓扑结构图,电 路 分 析 基 础（崔）,电路分析,电路综合,实际电路,电路模型,计算分析,电气特性,目的：通过对电路模型的分析计算来预测实际电路的特性，从而改进实际电路的电气特性和设计出新的电路。,电
5、 路 分 析 基 础（崔）,12 电路的基本物理量,一、电流和电流的参考方向,带电粒子(电子、离子)定向移动形成电流。电子和负离子带负电荷，正离子带正电荷。电荷用符号q或Q表示，它的SI单位为库仑( C )。,电流的SI单位是安培(A)。,为了定量描述电流，规定单位时间内通过导体横截面的电荷定义为电流强度，简称电流，用符号i 或I表示，其数学表达式为,1、电流的概念,电 路 分 析 基 础（崔）,1安培 = 1库伦/秒 1个电子的电荷量 = -1.60210-19 1库仑的电荷 = 6.241018个电子,例：某导体横截面0.2s内通过3.121018个电子，请问其平均电流是多少？,电 路 分
6、 析 基 础（崔）,恒定电流:量值和方向均不随时间变化的电流，称为恒定电流，简称为直流(dc或DC)，一般用符号I表示。,2、电流的分类：,时变电流:量值和方向随时间变化的电流，称为时变电流，一般用符号i表示。时变电流在某一时刻t的值i(t) ，称为瞬时值。,交流电流:量值和方向作周期性变化且平均值为零的时变电流，称为交流电流，简称为交流(ac或AC)。,电 路 分 析 基 础（崔）,习惯上把正电荷移动的方向规定为电流方向(实际方向)。为了电路分析和计算的需要，我们任意规定一个电流参考方向，用箭头标在电路图上。若电流实际方向与参考方向相同，电流取正值；若电流实际方向与参考方向相反，电流取负值。
7、根据电流的参考方向以及电流量值的正负，就能确定电流的实际方向。,3、电流参考方向,电 路 分 析 基 础（崔）,例如在图示的二端元件中，每秒钟有2C正电荷由a点移动到b点。,当规定电流参考方向由a点指向b点时，该电流i=2A,如图(a)所示；若规定电流参考方向由b点指向a点时,则电流i=-2A，如图(b)所示。若采用双下标表示电流参考方向，则写为iab=2A或iba=-2A。,电 路 分 析 基 础（崔）,电路中任一电流有两种可能的参考方向，当对同一电流规定相反的参考方向时，相应的电流表达式相差一个负号，即,今后，在分析电路时，必须事先规定电流变量的参考方向。所计算出的电流i(t)0，表明该时
8、刻电流的实际方向与参考方向相同；若电流i(t)0，则表明该时刻电流的实际方向与参考方向相反。,电 路 分 析 基 础（崔）,其中dq为由a点移动到b点的电荷量，单位为库仑(C)，dW为电荷移动过程中所获得或失去的能量，其单位为焦耳(J)，电压的单位为伏特(V)。,二、电压和电压的参考极性,电荷在电路中移动，就会有能量的交换发生。单位正电荷由电路中a点移动到b点所获得或失去的能量，称为ab两点的电压，即,1、电压的概念,电 路 分 析 基 础（崔）,电压也叫电位差，由于电场分布梯度的不同，因此电荷在电路中移动时，有得到或者失去能量。如果一库仑的电荷从a点移到b点，失去一焦耳的能量，那么ab两点的
9、电位差或电压Uab=1V 。,电 路 分 析 基 础（崔）,习惯上认为电压的实际方向是从高电位指向低电位。将高电位称为正极，低电位称为负极。与电流类似，电路中各电压的实际方向往往不能事先确定，在分析电路时，必须规定电压的参考方向或参考极性，用“+ ”号和“-”号分别标注在电路图的a点和b点附近。若计算出的电压uab(t)0，表明该时刻a点的电位比b点电位高；若电压uab(t)0，表明该时刻a点的电位比b点电位低。,2、电压参考方向或参考极性,电 路 分 析 基 础（崔）,3、关联参考方向,电 路 分 析 基 础（崔）,三、电功率,当电荷在电路中流动，就会存在能量的交换，形成电压，而能量交换的快
10、慢是电路的另一个重要的变量，即功率。电压电流采用关联参考方向时，二端元件或二端网络吸收的功率为,与电压电流是代数量一样，功率也是一个代数量。当p(t)0时，表明该时刻二端元件实际吸收（消耗）功率；当p(t)0时，表明该时刻二端元件实际发出（产生）功率。它的SI单位为瓦特（W）。,电 路 分 析 基 础（崔）,根据能量守恒定律，对于一个完整的电路来说，在任一时刻，所有元件吸收功率的总和必须为零。若电路由b个二端元件组成，且全部采用关联参考方向，则,二端元件或二端网络从t0到t时间内吸收的电能为,电 路 分 析 基 础（崔）,例：已知U1=1V,U2=-6V,U3=-4V,U4=5V, U5=-1
11、0V,I1=1A,I2=-3A,I3=4A,I4=-1A,I5=-3A。 试求：(1) 各二端元件吸收的功率；(2) 整个电路吸收的功率。,电 路 分 析 基 础（崔）,电 路 分 析 课 件,1-3 基尔霍夫定律,电路分析研究的是电路的基本规律，包含两个方面内容。一是电路作为一个整体服从什么样的规律；另一个是电路的各个组成部分表现出什么样的特性。,这次课先介绍电路连接关系服从的基本规律，即基尔霍夫定律。电荷守恒和能量守恒是自然界的两个基本法则，将其运用到集总参数电路就得到基尔霍夫定律。,电 路 分 析 课 件,一、名词解释,电路中由一个或若干个二端元件相串连的分支为支路。,支路数用“b”表示
12、,b=6 （ab、ac、ad、bc、bd、cd）,各支路的电流称为支路电流，其两端电压称为支路电压。如 ， 等,1、支路,电 路 分 析 课 件,2、节点,在电路中，3个或3个以上支路的联接点为节点。,节点数用“n”表示,n 4 （a、b、c、d）,在电路图论中，将两个二端元件的联接点也称为节点。,电 路 分 析 课 件,广义节点,将电路中的一部分围成一个封闭平面（高斯面），此封闭平面为广义节点。,引入封闭面的是为了简化电路分析。,电 路 分 析 课 件,3、回路,由支路所组成的闭合路径为回路。,回路数=7,（abda、bcdb、acba、acda、acbda、cabdc、abcda）,电 路 分 析 课 件,4、网孔,在平面电路中，由支路和节点自然分隔所形成的回路（回路内不再含有其它支路和节点）为网孔。,网孔数用=3,（abda、bcdb、acba）,举例说明平面电路的含义,
