1、学习指导学习要点 1. 概念 1) 电流、电压的参考方向参考方向是在分析与计算电路时,任意假设的电压或电流方向。一般在电路图中标出的 电压或电流方向均为参考方向。在分析与计算电路时按所选参考方向列方程。2) 参考方向与实际方向的关系 当选定参考方向之后,电压或电流值才有正负之分:当所选参考方向与电压或电流实际方向一致时,电压或电流值为正值;当所选参考方向与电压或电流实际方向相反时,电压或电流值为负值。 3) 电源与负载若元件的电压与电流的实际方向相反,则元件为电源,发出功率。若元件的电压与电流的实际方向相同,则元件为负载,取用功率。4) 负载的大小负载的大小指负载取用功率的多少。负载取用的功率
2、越大则负载越大。通常负载都是与电源并联的。若电源端电压基本恒定,当负载增加时,负载取用的电流 和功率都增加。在此种情况下,负载增加即指负载电流增加或负载电阻减小;负载大即指负载电流大或负载电阻小。5) 电位 电路中某点的电位等于该点与参考点(电位为零)之间的电压。在分析电子线路时经常用到电位的概念。计算某点的电位就是计算某点与参考点之间的电压。6) 理想电压源(恒压源)与理想电流源(恒流源)理想电压源(恒压源):内阻 R00 的电压源。特点: 输出电压恒定; 输出电流由外电路决定。理想电流源(恒流源):内阻 R0 的电流源。特点: 输出电流恒定; 输出电压由外电路决定。2. 基本定律和定理1)
3、欧姆定律若取电压与电流的参考方向一致,则有 U = IR若取电压与电流的参考方向相反,则有 U = -IR2) 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 ,反映了电路中任一结点处各支路电流间相互制约的关系。基尔霍夫电流定律通常应用于结点,也可推广应用于闭合的封闭面。3) 基尔霍夫电压定律 基尔霍夫电压定律 ,反映了电路中任一回路中各段电压间相互制约的关系。基尔霍夫电压定律通常应用于闭合回路,也可推广应用于开口电路,本课程许多章节都要用到基尔霍夫电压定律。基尔霍夫电压定律的几种表述方式: 表达式 沿回路绕行一周,回路中各段电压的代数和等于零。电压的参考方向与回路绕行方向一致时取正号(即电位降取正号) 。
4、电压的参考方向与回路绕行方向相反时取负号(即电位升取负号) 。表达式 沿回路绕行一周,回路中电阻压降的代数和等于回路中电动势的代数和。电流或电动势的参考方向与回路绕行方向一致时取正号。电流或电动势的参考方向与回路绕行方向相反时取负号。表达式 电位升之和= 电位降之和沿回路绕行一周,则电位升之和等于电位降之和。 4)叠加原理在多个独立电源共同作用的线性电路中,任何一条支路的电流(或电压)等于各个电源分别作用时在此支路所产生的电流(或电压)的代数和。5)戴维宁定理任何一个线性有源二端网络都可以用一个电压源来代替。等效电压源的电动势 E 等于该有源二端网络的开路电压;内阻 RO 等于该有源二端网络中
5、所有电源除去(即将各理想电压源短路、各理想电流源开路)后的无源二端网络端口间的等效电阻。3. 基本分析方法1) 电源的等效变换法利用电压源和电流源的等效变换条件,化简电路后进行计算。 2) 支路电流法以支路电流为求解对象,直接应用基尔霍夫定律,分别对结点和回路列出所需的方程组,然后解出各支路电流。解题步骤(设支路数为 b,结点数为 n): 在图中标出各支路电流的参考方向,对选定的回路标出绕行方向。 应用 KCL 对结点列出 ( n1 )个独立的结点电流方程。 应用 KVL 对回路列出 b( n1 ) 个独立的回路电压方程(通常可取网孔列出) 。 联立求解 b 个方程,求出各支路电流。3) 结点
6、电压法(只含两个结点的电路)式中:当 E 和 IS 的参考方向与结点电压的参考方向相反时取正,当 E 和 IS 的参考方向与结点电压的参考方向相同时取负。分母是各支路电导之和(不包含与恒流源串联的电阻) 。4) 叠加法(应用叠加原理计算线性电路中支路电流或电压)利用叠加原理可以将一个多电源的电路简化成若干个单电源的电路。在应用叠加原理时应注意以下几点:叠加定理只能用于分析计算线性电路电流或电压,但不能用来计算功率 P。 不作用电源的处理:电压源 E 短路,即令 E=0;电流源 Is 开路,即令 Is=0。但其内阻保留在原支路中。 叠加时,若单个电源单独作用时的电流和电压分量的参考方向与总电流和
7、电压的参考方向一致时项前取正号;不一致时项前取负号。 5) 当只需要计算复杂电路中的某一条支路电流(或电压)时,常采用戴维宁定理。在计算 等效电压源的电动势和等效内阻时,一定要将待求支路断开。4. 暂态分析要点1 当电路的参数、结构和输入信号的突然改变或电路的接通和断开即换路时,会引起电路稳定状态的变化,电路从一种稳定状态变化到另一种稳定状态的过程称为过渡过程。产生过渡过程的根本原因在于能量不能突变。2 换路定律: 表明在换路瞬间电容电压和电感电流不能突变,可用于确定 变化过程的初始值。其它量的初始值则根据换路后的电路利用欧姆定律及 KCL、KCV 确定。若换路后, 表明电路发生了电场能变化;
8、若表明电路发生了磁场能变化。3 任何只含有一个储能元件的线性电路,或可等效为一储能元件的线性电路,都可用一阶常系数微分方程,故称为一阶电路,其暂态分析可用经典法或三要素法。4 一阶零输入响应为储能元件储能作用的结果,各响应随时间按指数规律衰减;零状态响应为外施激励作用的结果,各响应随时间按指数规律增长;全响应为外施激励和储能元件储能共同作用的结果,各响应随时间的变化规律将由初始值和稳态值的比较决定。 5 三要素法是求解暂态过程的三个要素: 和时间常数 ,然后代入一般解的表达式,即: 使用三要素法应注意以下问题,暂态过程中的任何响应都可用三要素法分析,只是确定初始值 可由换路定律得到,其它量的初始值则根据换路后电路求得;对非单回路的一阶电路求时间常数 时,要先求出储能元件以外的有源二端网络的戴维宁等效电路中的电阻 R,然后再求 RC 电路的时间常数 =RC,或 RL 电路中的时间常数 =L/R。