课程名称:?电路基础?

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1 教师 : 康万新 西华大学电气信息学院

2 课程地位 : 技术基础课 研究内容 : 电路基本概念电路分析方法常见典型电路 教材 : 电路分析教程 燕庆明主编, 高教版 教学方式 : 讲授为主, 多媒体教学, 实验独立

3 电路分析基础 课程知识体系 电路概念 电路的定义电路的作用电路的结构电路的模型 电路的分类电路的参数电路的定律电路的元件 第 2 讲分析方法 第 3 讲正弦电路 第 4 讲频率与谐振 第 5 讲双口网络 第 6 讲动态电路 2b 方程法网孔法节点法 正弦量三特征参数正弦量的表示方法电路相量模型阻抗与导纳 网络函数与频率特性串联谐振电路并联谐振电路耦合电感电路变压器电路双口网络 概念换路定则一阶 C 动态分析 叠加定理替代定理等效电源定理最大功率传输定理 相量分析法正弦电路功率三相电路分析 一阶 L 动态分析阶跃与冲激响应二阶动态分析

4 如何学好本课程? 认真听课 勤记笔记 及时复习 独立作业 不缺席 不迟到 不喧哗 不早退 记纲要 记典例 记知识点 课后回忆 章节整理 按时完成 保质保量

5 导 论 评价方式 : 参考书籍 : 考勤 (15%( 15%) 作业 (15%( 15%) 总成绩 考试 (70%( 70%) 电路分析基础电路分析基础 第二版, 李翰逊, 高等教育出版社 电路电路 第四版, 邱关源, 高等教育出版社 电工学电工学 第六版上册, 秦曾煌, 高等教育出版社

6 电路概念 一. 电路的定义 二. 电路的作用 三. 电路的结构 四. 电路的模型 五. 电路的分类 六. 电路的参数 七. 电路的定律 八. 电路的元件

7 路一 电路的定义 : 电电路概念 为了某种需要 目的 将电路元件或电器设备 按一定方式一定方式组合而成的 电流的通路 称为电路, 或网络 Net 构成 规律 参数 称呼

8 二 电路的作用 : 电路概念 1. 电能的传输与转换 2. 信号的传递和处理 水能热能风能厂水能光能 核能 摄录机 信号的传递和处理变调制器 发电厂变压器传输发压器负载区接收机 处理器 日光灯 电风扇 电动机 音视频 空调机 扬声器 监视器

9 三 电路的结构 : 电路概念 sorce Lne swtch load 源 电源信号源激励输入原因 中间环节 负载 用电设备处理器响应输出结果

10 池导线电电路概念 四 电路的模型 : 实际电路理想化抓主要矛盾指导 电路 模型 开关 10BASET wall plate 灯泡 U S s

11 电路概念 组成电路模型 ( 电路图 ) 的常见理想元件电阻元件 : 消耗电能的元件 esstors 电感元件 : 产生磁场储存电能的元件 Indctors 电容元件 : 产生电场储存电能的元件 Capactor apactor 电源元件 : 提供电能的元件 Sorce 同一器件在不同环境下有不同理想化元件模型

12 五 电路的分类 : 电路概念 电路尺寸与电磁波长比较 集中参数电路分布参数电路 是否含电源元件 有源电路无源电路 元件电量间关系 线性电路非线性电路 电路参数与时间关系 直流电路 * 交流电路 元件参数与时间的关系 时变电路时不变电路 组成元件与电路参数变化 稳态电路 * 动态电路 本课程研究 : 线性时不变集中参数电路

13 六 电路的参数 : 常用变量 : 电流 电压 电动势 电位 电功率 电能 1 电流 (crrent) 物理定义 : 带电粒子的定向运动形成电流 数值定义 : 单位时间通过横截面的电荷数电流强度电流强度 alternatve crrent 电路概念 ( t) def lm Δt 0 Δq Δt dq dt I def 单位名称 : 安培 Ampere 1A101 3 ma10 6 μa Q T drect crrent 安培 AndreMare Ampere

14 六 电路的参数 1 电流 标准方向 : 正电荷运动方向, 正值方向, 实际方向 参考方向 : 求解电流时任意选定的一个方向 参考方向两种表示 : 箭头 双下标 a ( ab ) 参考方向 b >0 表示电流的参考方向与正方向相同 <0 表示电流的参考方向与正方向相反 ab ba

15 六 电路的参数 1 电流 为什么要引入参考方向 (a) 某些支路电流未知数 事先无法确定实际方向? (b) 电流是交变的 I m sn ωt 0 T/2 T t 当 0 < t < T 2, > 0 当 T < t < T 2, < 0 电流实际方向与参考方向相同 电流实际方向与参考方向相反

16 六 电路的参数 2 电压 2 电压 (voltage) 物理定义 : 衡量电场力做功能力的物理量 数值定义 : 电场中某两点 A, B 间的电压 ( 降 )U AB 等于将单位正电荷 q 从 A 点移至 B 点电场力所做的功 W AB, 即 def dw def AB WAB AB U AB d q Q 单位名称 : 伏特 Volt 1V10 3 mv 10 6 μv Alessandro Antono Volta

17 A B 六 电路的参数 2 电压 标准方向 : 高电位到低电位的降落方向, 正值方向 参考方向 : 求电压时任意选择的电位方向, 假设方向 电压参考方向的三种表示方式 : (1) 用电位表示 : 由高电位指向低电位方向 U (2) 用箭头表示 : 箭头指向为电压参考方向 U (3) 用双下标表示 : 如 U AB U AB, 由 A 指向 B 的方向

18 六 电路的参数 2 电压 关联参考方向 :(: 统一参考方向 一致参考方向 ) 元件或支路电压和电流选择相同相同的参考方向, 否则, 称为 称为非关联参考非关联参考方向 关联参考方向 非关联参考方向

19 如图参考方向, 图中 A B 元件电压电流方向关联否? 答 : A B A 电压 电流参考方向非关联 B 电压 电流参考方向关联 (1) 分析电路前必须选定电压和电流参考方向 (2) 参考方向一经选定, 必须在图中相应位置标注符号和方向, 在计算过程中不得任意改变 (3) 参考方向不同时, 其表达式相差一负号 实际方向不会因此不变 (4) 选定参考方向,, 不一定是正值

20 六 电路的参数 3 电动势 3 电动势物理定义 : 衡量电源力电源力做功能力的物理量数值定义 : 电源内部将单位正电荷 q 从负极板移至正极板过程中电源力所做的功 W, 即 def ε 单位名称 : 伏特 dw d q W Q def E F 非

21 六 电路的参数 3 电动势 标准方向 : 低电位到高电位的升高升高方向 I E U 一般电流 电压和电动势的关联方向选择 : 在电源内部, 选 E I 关联 在电源外部, 选 U I 关联

22 六 电路的参数 4 电位 4 电位 ( 电势 ) Voltage of Potental 物理定义 : 表示电场中各电荷间相对位置电荷间相对位置的物理量 数值定义 : 电场中将单位正电荷 q 从 a 点移至 0 点过程中电场力所做的功 W,, 即 单位名称 : 伏特 V def d 0 Wa d q F a 0 方向 : 电位升方向 : 从 到 电位降方向 : 从 到

23 六 电路的参数 4 电位 某点电位受零电位点选取的影响 工程中常取大地为零电位, 符号为 电路理论中常取多支路交点为零电位, 符号为 两点间的电压 电位差, 不受零电位点选取的影响 1Ω 1Ω 1Ω 4A a b c d QV V V V b c U ab d a 0 12V 8V 4V c V a V b 4V 1Ω 1Ω 1Ω 4A a QV b V V V b d U d ab c a 0 8V 4V 4V V a V b 4V

24 六 电路的参数 5 电功率 5 电功率 (Power) 物理定义 : 衡量做功快慢的物理量 数值定义 : 单位时间内电能变化的大小 W,, 即 def dw dw dq p d t dq dt 单位名称 : 瓦特 Watt 1W 10 3 mw 10 6 μw P def W T James Watt,1736~1819 年

25 六 电路的参数 5 电功率 功率的计算 : 在关联参考方向下 : p, P UI 在非关联参考方向下 : p, P UI 功率正负的含义 : 正值表示元件消耗 ( 吸收 获得 ) 能量, 为负载 负值表示元件产生 ( 释放 提供 ) 能量, 为电源

26 U I 六 电路的参数 5 电功率 U 5V, I 1A 元件上 U I 参考方向关联 P UI 5 (1) 5 55 W 该元件为电源电源器件 U I U 4V, I 2A 元件上 U I 参考方向非关联 P UI 4 (2) 8W 该元件为负载负载器件

27 六 电路的参数 6 电能 6 电能 (Energy) 物理定义 : 衡量元件能量状况的物理量 数值定义 : 一段时间内所做的电功率只和, 即 w def qdt W def PT 单位名称 : 焦耳 J 1KWh 1 度 J 正负含义 : W>0,p>0, 耗能, 负载 W<0,p<0, 供能, 电源 James Prescort Jole,1818~1889

28 七 电路的定律 电路概念 电路的约束 拓扑约束 Krchhoff s Law 元件约束 Ohm s Law * 几个术语 支路 : 任一无分支电路 ( 流过同一电流 )branch) 节点 : 三条及以上支路的连接点 node 回路 : 任一闭合电路 loop 网孔 : 内部无分支回路 ( 特殊回路 )mesh) Gstav obert Krchhoff ( )

29 七 电路的定律 n 1 b 6 b 1 b 2 b 3 m 3 m 1 m 2 A b 4 b 5 B C n2 b3 m2 l3 n 2 n4 b6 m3 l7 b m 1 m 2 1 b 2 b 3 D

30 1 基尔霍夫电流定律 ( KCL) (Krchhoff s Crrent Law) 定律内容 (1)) 任一节点流入等于流出的电流 (2)) 任一节点的电流代数和为零 入 出 入 出, 0 a Ia1A (1) I a I b I c I d b Ib2A Id? d (2) I a I b I c I d 0 c Ic3A I d 4A

31 1 基尔霍夫电流定律 ( KCL) (Krchhoff s Crrent Law) 应用范围节点 广义节点 ( 闭合面 ) 3? c a 1 10snt 定律依据电荷的守恒性 电流连续性原理 b 2 2t ac 2 cb ba 2t 3 ba ac cb 0 10sn t

32 定律内容 2 基尔霍夫电压定律 ( KVL) (Krchhoff s Voltage Law) (1)) 任一回路, 在任一时刻, 沿任一方向循环一周, 电位升之和等于电位降之和 V V 升 降 (2)) 任一回路, 在任一时刻, 沿任一方向循环一周, 电压代数和为零 升 降, 0

33 2 基尔霍夫电压定律 ( KVL) (Krchhoff s Voltage Law) 1 s1 m 1 s2 5 m 2 4 m 3 s3 6 网孔 KVL : 升 s1 6 s s 2 4 s 降 0 0

34 2 基尔霍夫电压定律 ( KVL) (Krchhoff s Voltage Law) 应用范围回路 网孔 广义回路 ( 任意假想电路 ) 求 U cd 和 U be 定律依据电能的守恒性 电位单值性原理 U be V U ab U bc U cd U de U ef U fa 0 U cd 9V

35 2 基尔霍夫电压定律 ( KVL) (Krchhoff s Voltage Law) 列写步骤 : 1 选定回路循环方向 2 确定电压正负标准 3 确定回路上的电压表达式 4 列写 KVL 特别注意 : 1 回路循环方向 ( 顺或逆时针 ) 不影响方程 2 确定电压正负标准 ( 升正或降正 ) 不影响方程 3 同一元件电压在不同的 KVL 中正负可以不同 4 多个回路最好选同样的循环方向

36 已知 :: 1 1Ω, 2 2Ω, 3 3Ω,U 3 3V,I 3 3A, 求 :I: 1 I 2 与两电源的功率 a 1 3 I 1 I 2 I 3 m 1 m 2 U 1 b 2 U 3 解 : 2 I 2 U 3 3 I V 312V U 1 2 I 2 1 I V I 2 12/26A I 1 I 2 I 3 9A P 1 U 1 I W 供电电源 P 3 U 3 I W 39W 充电负载

37 定律内容 注解 3 欧姆定律 (Ohm s s Law) 线性电阻元件上电压和电流成正比 U 直流 I (1) 上式中电阻上的电压与电流参考方向关联, 否则应加负号, 如 UI 或者 UI (2) 公式中 为电阻值, 在其它元件中可以被相应 值替代, 如 :UI Z : UI Z,UIXUIX L 等 r, 交流 Georg Smon Ohm ( ), 欧姆 r

38 常用电路元件八 电路的元件常电路概念 负载元件 电源元件 电阻元件 电感元件 电容元件 独立源 受控源 * 互感元件 电压源 电流源

39 八 电路的元件 ( ( 一 ) 电阻元件 ( 一 ) 电阻元件 esstors 1 定义: 对电流呈现阻力的二端元件 *, 其伏安关 系可用 f (, ) 0 描述

40 时变电阻非线性电阻负电阻本书研究 : 线性非时变正电阻 八 电路的元件 ( ( 一 ) 电阻元件 2 分类 : 线性电阻正电阻定常电阻

41 八 电路的元件 ( ( 一 ) 电阻元件 3 伏安关系 :(VC 压流关系 ) 为关联参考方向 : 或 G 非关联参考方向 : 或 G 电阻, 衡量电阻元件阻碍电流的能力 单位 : 欧姆 Ohm,, 符号 Ω 0,, 短路,, 开路 / 断路 G 电导, 衡量电阻元件的导电能力单位 : 西门子 Semens, 符号 S G1/

42 八 电路的元件 ( ( 一 ) 电阻元件 4 功率与能量 p ( t ) ( t ), ( t ) ( t ) p 2 G 2, w[ t 1, t 2 ] t t 1 2 p ( t ) dt w t t ( t ) dt G t t ( t ) dt 结论 : 电阻代表器件发热耗能发热耗能的性质 是无源元件无源元件 耗能元件

43 八 电路的元件 ( ( 二 ) 电容元件 ( 二 ) 电容元件 Capactor 1 定义 : 电容器 : 在外电源作用下, 两极板上分别带上等量异号电荷, 撤去电源, 板上电荷仍可长久地集聚下去的储存电能的部件 电容元件 : 从实际器件中抽象出来的电场储能性质的理想元件 其电荷 电压关系可用 f (, q) 0 描述 电容 : 反映电场储能性质的电路元件参数 C

44 八 电路的元件 ( ( 二 ) 电容元件 2 分类 : q 和 的关系容值与时间的关系容值与空间的关系 线性电容非线性电容时变电容非时变电容分布参数电容集中参数电容 本书研究 : 线性非时变集中参数电容

45 八 电路的元件 ( ( 二 ) 电容元件 3 模型: (t) q(t) (t) 实验证明 : q 愈大 ( 小 ), 则 愈大 ( 小 ), 但 q/ 比值不变, 说明比值是元件本身所 有的参数, 定义为 :Cq/, 表征元件 容电 的能力, 称为电容 q(t) qc (t) 单位 : F (Farad, 法拉 ) 1F10 6 μf10 12 pf Mchael Faraday ( ), 法拉弟

46 八 电路的元件 ( ( 二 ) 电容元件 4 伏安关系 : 推导 : C ( t ) q ( t ) ( t ) dq ( t ) dt q ( t ) ( t ) C ( t ) d [ C dt ( t )] C d ( t ) dt d ( t ) dt C 结论 : (1) 公式 C ( t ) C, C 的理解 电容电流的大小取决于该时刻电容电压的变化率, 故电容是动态元件 直流电压时, 电容电流为 0,, 电容相当于开路, 故电容有 隔直通交 作用 d/dt>0,>0 电容充电, 储能 ; d/dt<0,<0 电 d dt 容放电, 释能, 故电容是储能元件

47 结论 : 结论 : 含初始值积分分段积分定积分不定积分 t t C C t t C t C t C C C dt t C t dt t C dt t C dt t C K dt t C t ` `) ( 1 ) ( ` `) ( 1 ` `) ( 1 ` `) ( 1 ) ( 1 ) ( 0 (2) 下列公式的理解

48 电容电压的大小取决于电容电流在 (,t]( 的所有历史之和, 故电容是记忆元件 任意时刻电容电压与以前时间的电容电压有关, 故电容电压有连续性,, C 不跃变 C ( t ) ( t ), (0 ) (0 C C C ) 电容元件可以等效为 C (t 0 ) 恒 压源串联初始值为 0 的 C 元件, 故电容可以是有源元件 1 t t 0 0, C ( t) C (0) C ( t`) dt ` C 0 (t 0 ) (t) (t)

49 八 电路的元件 ( ( 二 ) 电容元件 5 功率与能量 : 功率 : 关联参考方向下 非关联参考方向下 p p 若 p>0, 电容吸收功率, 耗能 若 p<0, 电容发出功率, 供能

50 八 电路的元件 ( ( 二 ) 电容元件 p 5 功率与能量 : 能量 : dw dt 或 w( t ) t t 1 2 w C pdt ( t ) d ( t ) dt 1 C [ 2 2 ( C ( t 2 ) d dt 2 ) dt ( t 1 )] C d 电容上一段时间内的储能, 仅与初末时刻的电容电压有关 在初始值为 0 时, 电容上任一时刻的储能仅与该时刻的电容电压有关 1 2 C ( t 0 ) 0, w ( t ) C ( t 2 ) 1 2 C 2

51 已知 C 和 (t),, 求电流 功率 (t) 和储能 p(t) (t) 100 (t) (t) C1μF t(ms) (t) 0.4 d C t(ms) dt p(t) p t(ms)

52 八 电路的元件 ( ( 三 ) 电感元件 ( 二 ) 电感元件 Indctor 1 定义 : 电感器 : 把金属导线绕在一骨架上构成一实际电感器, 当电流通过线圈时, 将产生磁通, 是一种储存磁能的部件 电感元件 : 从实际器件中抽象出来的磁场储能性质的理想元件 其磁通 电流关系可用 f (, φ) 0 描述 电感 : 反映磁场储能性质的电路元件参数 L

53 八 电路的元件 ( ( 三 ) 电感元件 2 分类 : ψ 和 的关系电感值与时间的关系电感值与空间的关系多个电感间的关系 线性电感非线性电感时变电感非时变电感分布参数电感集中参数电感单一电感耦合电感 本书研究 : 线性非时变集中参数电感

54 八 电路的元件 ( ( 三 ) 电感元件 3 模型 : 实验证明 : (t) φ(t) (t) Ψ(t) Ψ L (t) 愈大 ( 小 ), 则 Ψ 愈大 ( 小 ), 但 Ψ / 比值不变, 说明比值是元件本身 所有的参数, 定义为 :L Ψ /, 表征 电流 感应磁场 的能力, 称为电感 单位 : H (Henry, 亨利 ) 1H10 3 mh10 6 μh Joseph Henry ( ), 亨利

55 八 电路的元件 ( ( 三 ) 电感元件 4 伏安关系 : 推导 : (t) e(t) φ(t) ( t ) φ ( t ) e ( t ) (t) d φ ( t ) dt Ψ(t) dψ ( t) ( t) ψ ( t) Nφ( t) el ( t) Ne( t) dt e l (t)

56 八 电路的元件 ( ( 三 ) 电感元件 规定 :e 与 φ 有右手螺旋方向 φ 与 有右手螺旋方向 e 与 同方向 (t) (t) e l (t) 由 KVL: e 0 l e l 由楞次定律 : e l d ψ dt L d dt 由电感定义式 : ψ L N φ

57 八 电路的元件 ( ( 三 ) 电感元件 4 伏安关系 : d ( t ) dt L 结论 : (1) 公式 L ( t ) L, L 的理解 电感电压的大小取决于该时刻电感电流的变化率, 故电感是动态元件 直流电流时, 电感电压为 0,, 电感相当于短路, 故电感有 阻交通直 作用 d/dt>0,>0 电感充电, 储存磁能 ; d/dt<0,<0 电感放电, 释放磁能, 故电感是储能元件 d dt

58 结论 : 结论 : 含初始值积分分段积分定积分不定积分 t t L L t t L t L t L L L dt t L t dt t L dt t L dt t L K dt t L t ` `) ( 1 ) ( ` `) ( 1 ` `) ( 1 ` `) ( 1 ) ( 1 ) ( 0 (2) 下列公式的理解

59 电感电流的大小取决于电感电压在 (,t]( 的所有历史之和, 故电感是记忆元件 任意时刻电感电流与以前时间的电感电流都有关, 故电感电流有连续性,, L 不跃变 L ( t ) ( t ), (0 ) (0 L L L ) 电感元件可以等效为 L (t 0 ) 恒 流源并联初始值为 0 的 L 元件, 故电感可以是有源元件 1 t t 0 0, L ( t) L (0) L ( t`) dt ` L 0 (t) (t) L (t 0 )

60 八 电路的元件 ( ( 三 ) 电感元件 5 功率与能量 : 功率 : 能量 : 关联参考方向下 p, 非关联参考方向下 p 若 p>0, 电感吸收功率, 耗能 ; 若 p<0, 电感发出功率, 供能 t w( t) p( t) dt L[ ( t2 ) ( t1)] t1 2 电感上一段时间内的储能, 仅与初末时刻的电感电流有关 在初始值为 0 时, 电感上任一时刻的储能仅与该时刻的电感电流有关

61 电容元件与电感元件的比较 元件方程的形式相似, 把,q ψ,c L, 互换, 可相互推出公式 C L 称为对偶元件,Ψ, q 称为对偶元素, G 也是一对对偶元素

62 八 电路的元件 ( ( 四 ) 电压源元件 ( 四 ) 独立电压源 Ideal Voltage Sorce 1 实际电压源 定义 : 对外电路以电压形式提供电能的实际电源 电外 压s 实电 源际 路 s 模型 : 恒定电动势 s 串联内电阻 s

63 八 电路的元件 ( ( 四 ) 电压源元件 伏安特性及曲线 : s s s 特点 : s s / s 两个交点 : (0, s ) 输出端电压随输出端电流增大而减小 ( s / s,0) 内阻愈小, 曲线愈平缓, 电源外特性愈好

64 八 电路的元件 ( ( 四 ) 电压源元件 2 理想电压源 定义 : 内电阻为 0 的电压源 模型 : 恒定电动势 s 伏安特性及曲线 : s L s s 特点 : 输出端电压恒定, 与外负载 输出端电流无关 输出电流决定于外负载的大小 禁止恒压源短路, 但允许开路

65 八 电路的元件 ( ( 五 ) 电流源元件 ( 五 ) 独立电流源 Ideal Crrent Sorce 1 实际电流源 定义 : 对外电路以电流形式提供电能的实际电源 s 实际 s 电流源 外电路 模型 : 恒定电流 s 并联内电阻 s

66 八 电路的元件 ( ( 五 ) 电流源元件 伏安特性及曲线 : s s 特点 : s G s 两个交点 : s s ( s, 0) 输出端电流随输出端电压增大而减小 (0, s s ) 内阻愈大, 曲线愈平缓, 电源外特性愈好

67 八 电路的元件 ( ( 五 ) 电流源元件 2 理想电流源 定义 : 内电阻为 的电流源 模型 : 恒定电流 s 伏安特性及曲线 : s L s s 特点 : 输出端电流恒定, 与外负载 输出端电压无关 输出电压决定于外负载的大小 禁止恒压源开路, 但允许短路

68 例 : 求解下图电路中的电流 电压, 并验证功率平衡 I s 2A U s 10V I U 2Ω 10 U 10V I 5A 2 W U 10 (2 5) 30 P s P s I W P W 发出 发出 吸收 U s 10V I s 2A U I 2Ω I 2 A U 2 2 4V PU s W PI s ( 4 10) 2 12W P 4 2 8W 发出 吸收 吸收

69 八 电路的元件 ( ( 六 ) 受控源 ( 六 ) 受控源 Controlled Sorce 定义 : 电源的输出电压 ( 或输出电流 ) 受电路中 某个地方的电压 ( 或电流 ) 控制, 称为受控电源 例 c b c c β b b β b b 电流控制的电流源 控制部分 受控部分

70 VCVS 见下页电压 八 电路的元件 ( ( 六 ) 受控源 分类 : 控制量被控量 类型 模型 VC 系数符号 2 μ 1 电压比 电流电压 CCVS 2 r 1 转移电阻 受控电压源 电压电流 VCCS 2 g 1 转移电导 电流电流 CCCS 2 β 1 电流比 受控电流源

71 八 电路的元件 ( ( 六 ) 受控源 模型 : 1 VCVS 2 μ _ 1 _ 1 _ _ VCCS 2 g 1 2 _ 1 2 r _ 1 _ 1 _ _ 2 β 1 2 _ CCVS CCCS μ,g, β,r 为常数时, 被控制量与控制量满足线性关系, 称为线性受控源

72 八 电路的元件 ( ( 六 ) 受控源 注解 : 受控源是非独立电源, 有两重性 : 电源性和负载性 受控源描述电路中 A 处对 B 处的控制作用的理想模型, 本身不能独立向外电路提供能量, 其能量来自于独立源, 因此是独立源的负载 受控源在电路中是后级电路电能来源或信号的源泉, 因此是后级电路的电源 控制量决定受控源的输出大小, 是受控源存在的根本, 不允许控制量被变换掉

73 Check Yor Understandng? I 1 1 E ri 1 f()? s a U ab? b g Q U ri r I U ab 1 E ri E ri E I r ab ( 1 re 1 g g 1 g r ) s 1 1 g s s

74 八 电路的元件 (( 七 ) 电阻等效变换 ( 七 ) 电阻等效变换 若 :f a (,) f b (,) 则 A 可以被 B 等效替换 两个电路 A B 在端口上有相同的 VC,, 则对端口外的电路 C,A B 具有可替换性 A f a (,)0 B f b (,)0 C

75 八 电路的元件 (( 七 ) 电阻等效变换 无源网络 Net 在不改变端口 VC 时, 可以对等效成一个电阻 eq N eq

76 八 电路的元件 (( 七 ) 电阻等效变换 (1) 串并联法 适用简单结构纯电阻网络 1 串联 Seres Connecton of esstors 1 k n eq 1 k n _ 等效 eq k k 等效电阻等于各分电阻之和 k k k k eq 分压公式 : 电压与电阻成正比

77 (1) 串并联法 2 并联 Parallel Connecton of esstors _ 1 2 k 1 2 k n n 等效 _ eq G eq G 1 G k G n (1/ k ) / 1 1/ 1 1 1/ 2 1/ 1 1 / 2 / 1 等效电导等于并联的各电导之和 并2 联2 1 2 分1 流 2 1 2

78 (1) 串并联法 3 混联 Hybrd Connecton of esstors 4Ω 分清串并关系, 逐步求出等效电阻 eq 2Ω 3Ω 6Ω eq 4 (2(3 6) ) 2 Ω 40Ω 40Ω eq 40Ω 30Ω 30Ω eq 40Ω 30Ω 30Ω 30Ω 30Ω eq (40 40)( ) 30Ω

79 含受控源的网络可能出现负值等效电阻 对含源网络将网络电源为 0 处理 ( 恒压源为 0 短路, 恒流源为 0 开路 ) 后, 也可以用外加电源法求等效内阻 八 电路的元件 (( 七 ) 电阻等效变换 (2) 外加电源法 适用于含受控源的网络 S eq N s S N eq s

80 I I I I U s ) (1 ) ( ab β β β I a b º º ab U s I a b 1 ab 3 2 α eq ) (1 ) ( ) ( α α 例题 : 用外加电源法求网络端口等效电阻 ab

81 八 电路的元件 (( 七 ) 电阻等效变换 (3) 开路短路法 适用于复杂结构的含源网络 N S N S * 理论证明 : 等效电阻 开路电压 短路电流 先求开路电压再求短路电流最后求等效电阻 I0 N S U OC I SC U0 N S eq U I oc sc

82 例题 : 开路短路法求等效电阻 V 1K 1K a b sc oc 先求开路电压 再求短路电流 最后求等效电阻 oc 10 V sc sc sc 3 oc 1. KΩ eq 5 sc ma

83 八 电路的元件 (( 七 ) 电阻等效变换 (4) YΔ 变换 适用于特殊结构的电阻网络 1Y 1 1Δ 1 12Y 1 31Y 12Δ Δ 2Y Y 3Y 2 Δ 23 23Δ Δ Y 型网络 Δ 型网络 等效的条件 : 1Δ 1Y 2 Δ 2Y 3 Δ 3Y 12Δ 12Y 23Δ 23Y 31Δ 31Y

84 Y Δ 电阻关系 Δ Y 电阻两两乘积之和 Y 不相邻电阻

85 Δ Y 电阻关系 : Y Δ 相邻电阻乘积 Δ 电阻之和

86 例 : 桥 T 电路 1kΩ 1/3kΩ 1/3kΩ 1kΩ 1kΩ 1/3kΩ E 1kΩ E 1kΩ 1kΩ 1kΩ 1kΩ 1kΩ 3kΩ E 1kΩ E 3kΩ 3kΩ

87 八 电路的元件 (( 八 ) 电源等效变换 ( 八 ) 电源等效变换 对外电路而言, 只要端口参数 保持不变, 网络 N S 无论是电压源或电流源供电都等效 N S 外电路 s s s s

88 等效条件 : 端口 VC 相同 s s s s s Q s s s s s, s s

89 等效方法 : s s s s, 方向为流出, s s 由串联改为并联 s s, 流出方向为, s s s 由并联改为串联 s

90 I 1 a 3Ω 15V 6Ω 6V b I 2 4Ω I 3 例 : 等效变换求各支路电流 解 : 以 4 欧姆电路为外电路, 等效变换求出 I 3 2A, 再带回原图, 用 KVL 解出 I 2 1/3A, 由 a 点 KCL 求出 I 1 7/3A I 3 a I 3 a 5A 3Ω 1A 6Ω 6A 2Ω b b

91 注解 : (1)) 实际独立电源间的等效是对外部电路等效, 对内部电路是不等效的 电流源开路可以有电流流过并联电导 G S ; 电流源短路时并联电导 G S 中无电流 电压源短路时, 内阻 S 中有电流 ; 电压源开路时无电流流过 S (2)) 理想电压源与理想电流源的外特性 (VC)( 不能重合, 故无法相互转换 但下列情况中可以简化 : 多个恒压源串联, 对外电路可以等效为一个恒压源 s s 不同的恒压源不允许并联 凡是与恒压源并联的元件对外电路而言可以开路等效 多个恒流源并联, 对外电路可以等效为一个恒流源 s s 不同的恒流源不允许串联 凡是与恒流源并串联的元件对外电路而言可以短路等效

92 恒压源等效情况 s1 s2 s s1 s2 s s s s s s

93 恒流源等效情况 s1 s1 s2 s s2 s s s s s s

94 例题分析

95 注解 : (3) 受控源可以和独立源一样进行电源转换 ; 转换过程中注意不要丢失控制量?

96 Page Page Page Page Page Page Page 作业

器之 间 向一致时为正 相反时则为负 ③大量电荷的定向移动形成电 流 单个电荷的定向移动同样形成电流 3 电势与电势差 1 陈述概念 电场中某点处 电荷的电势能 E p 与电荷量 q Ep 的比值叫做该点处的电势 表达式为 V 电场中两点之间的 q 电势之差叫做电势差 表达式为 UAB V A VB 2 理解概念 电势差是电场中任意两点之间的电势之差 与参考点的选择无关 电势是反映电场能的性质的物理量

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