电路分析基础第01章.ppt

第一章 基 础 知 识 由电阻、电容、电感等集中参数元件组成的电路称为集中电路。 1.1 电路与电路模型 1.2 电路分析的基本变量 1.3 电阻元件和独立电源元件 1.4 基尔霍夫定律 1.5 受 控 源 1.6 两类约束和KCL，KVL方程的独立性 1.1 电路与电路模型 1.电路 2.电路的形式与功能 电路的功能基本上可以分成两大类。一类是用来实现电能的转换、传输和分配。电路的另一类功能则是在信息网络中，用来传递、储存、加工和处理各种电信号。 图1-2所示的是通信网的基本组成框图。通常把输入电路的信号称为激励，而把经过电路传输或处理后的信号称为响应。 3.电路模型与集中电路 构成电路的设备和器件统称为电路部件，常用的电路部件有电池、发电机、信号发生器、电阻器、电容器、电感线圈、变压器、晶体管及集成电路等。 基本的电路参数有3个，即电阻、电容和电感。 基本的集中参数元件有电阻元件、电感元件和电容元件，分别用图1-3(a)，(b)和(c)来表示。 图1-3 三种基本的集中参数元件 实际电路要能用集中参数电路去近似，需要满足以下条件：电路的几何尺寸i必须远小于电路工作频率所对应的电磁波的波长λ，即 lλ λ =c/f c=3×108m/s(光速) 1.2 电路分析的基本变量 1.电流及其参考方向 电流用符号i表示。其定义为：单位时间内通过导体横截面的电荷量，或者说电流是电荷对时间的变化率。其表达式是 i=dq / dt 如果电流的大小和方向不随时间变化，则这种电流叫恒定电流，简称直流(Direct Current)，简写作dc或DC，可用符号I表示。如果大小和方向都随时间变化，则称为交变电流，简称交流(Alternating Current)，简写作ac或AC。 电流参考方向在电路图中的标注方法如图1-5所示。在计算式中，电流的参考方向可用带有下标的电流符号表示。 2.电压及其参考方向 电路中的电荷具有电位(势)能。电荷只有在电场力的作用下才能作有规则的定向移动，形成电流。 大小和方向(或极性)都不随时间变化的电压称为直流电压，用大写字母U表示，其定义为 U=W / q 电压参考方向在电路中的标注方法如图1-6所示。图1-6(a)和图1-6(b)都表示电压参考方向由a指向b。 为了分析方便起见，常常采用关联的(Associated)参考方向，即电流与电压降参考方向一致，如图1-7(a)所示。在关联参考方向下，只需标出电流的参考方向或电压的参考方向。 图1-7u，i关联参考方向 3功率及其正、负号的意义 电功率(简称功率)是衡量电路中能量变化速率的物理量。其定义式为 p=dW / dt 在直流电路中，功率与电流、电压均不随时间变化，式(1-7)可写成 P=U I 1.3 电阻元件和独立电源元件 1.电阻元件 (1) 电阻元件的伏安特性、欧姆定律 如前所述，电阻元件是从实际电阻器抽象出来的模型。在中学物理中，学过由欧姆定律(Ohm’s law)，即 u=Ri (或U=RI) (2) 电阻元件的功率与耗能 线性电阻元件在任一瞬间的吸收功率可按式(1-7)结合欧姆定律进行计算，即 pR=u·i=Ri2=Gu2 在直流情况下，计算式可写成 PR=UI=RI2=GU2 2.理想电压源 理想电压源是一个二端元件，其端电压us在任意瞬间与通过它的电流无关。us可以保持恒定不变(称为理想直流电压源)或按一定规律随时间变化。 3.理想电流源 理想电流源是另一种理想电源。它也是一个二端元件，在任意瞬间，输出电流is与其端电压无关。is可以保持恒定不变(称为理想直流电流源)或按一定规律随时间变化。 1.4 基尔霍夫定律 先介绍几个与电路结构有关的名词或术语。 支路：电路中一个二端元件称为一条支路。 节点：电路中元件的汇接点称为节点(结节)。 回路：电路中任一闭合的路径称为回路。 网孔：内部不含支路的回路称为网孔。 1.基尔霍尔电流定律(KCL) 基尔霍夫电流定律可表述为：在集中参数电路中，任一时刻流出(或流入)节点的各支路电流的代数和恒等于零。 写成数学表达式为 ?i=0 (1-18) 式(1-18)称为KCL方程。 2.基尔霍夫电压定律 基尔霍夫电压定律可表示为：在集中参数电路中，任一时刻，沿任一回路方向，回路中各支路电压降代数和恒等于零。用式子表示即  ? u=0 式(1-4-3)称为KVL方程。 3.电路中电位的概念及计算 在计算式中电位用单下标字符表示，例如“Ua”表示a点的电位。 电位的单位也是“伏”。 1.5 受 控 源 在电子电路中，常会遇到另一种性质的电源，它们有着电源的一些特性，但它们的电压或