第1章电路分析基础

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电路分析基础第1章

手电筒电路：
干电池
导线
二、集总假设、电路元件 1. 集总假设：
J不考虑电路中电场与磁场的相互作用； J不考虑电磁波的传播现象； J实际电路的尺寸远小于最高工作频率所对应的波
长时，可将它所反映的物理现象分别进行研究，即用三种基本元件表示其三种物理现象；
目录
第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第十一章集总电路中电压、电流的约束关系网孔分析和节点分析叠加方法和网络函数分解方法和单口网络电容元件和电感元件一阶电路二阶电路阻抗与导纳耦合电感和理想变压器
第一章集总电路中的电压、电流约束关系
1-1 电路及集总电路模型 1-2 电路变量，电压，电流及功率 1-3 基尔霍夫定律 1-4 电阻元件 1-5 电压源 1-6 电流源 1-7 受控源 1-8 分压电路，分流电路 1-9 两类约束，支路电压法和支路电流法
掌握基本概念、基本理论、基本方法。
集总电路：由电阻、电容、电感等元件组成的
电路。（电阻电路、动态电路）
集总参数电路：当实际电路的尺寸远小于使用时
其最高工作频率所对应的波长时，可以用“集总参数元件”来构成实际部、器件的模型。每一种元件只反映一种基本电磁现象，且可由数学方法加以定义。
例如，无线电调频接收机，若所接收的信号频率为100MHz，对应波长λ＝c/f = 3m，连接接收天线与接收机之间的传输线即便只有1m长，也不能作为集总电路来处理。又如，我国电力用电频率为50Hz，对应的波长为6×106m，对以此为工作频率的用电设备来说，其尺寸远小于这一波长，可以按集总电路处理，而对于远距离输电线来说，就不能按集总电路来处理。

电路分析基础第一章电路模型和电路定律

+
–
+
–
+
实际方向
实际方向
+
U >0
U<0
上页
下页
电压参考方向的两种表示方式
(1) 用正负极性表示
+
(2) 用双下标表示
U
A
UAB
B
UAB =UA- UB= -UBA
上页下页
3. 关联参考方向元件或支路的u，i 采用相同的参考方向称之为关联采用相同的参考方向称之为参考方向,即电流从电压的“+”极流入,从“-” 极流出该元件。反之，称为非关联参考方向。极流出该元件
P6吸 = U 6 I 3 = (−3) × (−1) = 3W
上页下页
注
对一完整的电路，发出的功率＝吸收的功率
3. 电能（W ,w）
在电压、电流一致参考方向下，在t0到t的时间内该部分电路吸收的能量为
w(t0 , t ) = ∫ p (τ ) dτ = ∫ u (τ )i (τ ) dτ
t0 t0
电源 Sourse
灯 Lamp
RS US 电路模型
R
Circuit Models 干电池 Battery
上页下页
电路理论中研究的是理想电路元件构成的电路（模型）。
电路模型，不仅能够反映实际电路及其器件的基本物理规律，而且能够对其进行数学描述。这就是电路理论把电路模型作为分析研究对象的实质所在。
干电池 Battery 电路理论中，“电路”与“网络”这两个术语可通用。“网络” 的含义较为广泛，可引申至非电情况。
例：手电筒电路
开关灯泡
10BASE-T wall plate

电路分析基础第1章电路的基本概念与定律

14
第1章电路的基本概念和定律 (1) (2)按选定的参考方向分析电路，求解电流。若计算结果为正(i＞0)，说明电流的参考方向与实际方向相同；若计算结果为负值(i＜0)，说明电流的参考方向与实际方向相反，如图1-3 (3)若没有设定参考方向，则电流的正、负没有意义。在电路中，元件的电流参考方向可用箭头表示，如图14所示；在文字叙述时可用电流符号加双字母构成的下标表示，如iab，它表示电流由a流向b，并有iab＝－ib方向与实际方向的关系
16
第1章电路的基本概念和定律
图1-4 电流参考方向的表示
17
第1章电路的基本概念和定律【例1-1】图1-5中，1、2、3三个方框表示三个元件或电路，箭头表示电流的参考方向，i1、i2、i3表示电路中的电流。说明当i1＝i2＝i3＝1A和当i1＝i2＝i3＝-1A时各电路电流的真实方向。解 (1)当电流大小均为1A时，由于电流大于零，故其真实方向与参考方向相同。即i2真实方向由c流向d；i3真实方向由f流向e；而i1由于没有参考方向而无法确定其实际方向。
6
第1章电路的基本概念和定律为了便于对电路进行分析与计算，对复杂的实际问题进行研究，在理论分析中常常把实际电路中的各种设备和电路元(器)件用能够表征电路主要电磁性质的理想化的电路元件来表示。例如，电阻具有消耗电能的特性，我们就可以将具有这一特性的电灯、电炉等用电器都用电阻来代替，虽然这种替代会带来一定的误差，但在一定条件下是可以忽略的。在实际工程问题中，若需要更精密地做研究时，可再考虑由
20
第1章电路的基本概念和定律
1.2.2 1. 一般情况下，导体中的电荷无规则的自由运动不能形成
在匀强电场中，正电荷Q在电场力的作用下，由a点移

电路分析基础(第四版)课后答案第1章

电路分析基础(第四版)课后答案第1章
目录 Contents
• 电路分析的基本概念 • 电路分析的基本定律 • 电路分析的基本方法 • 电路分析的应用
01
电路分析的基本概念
电路的定义和组成
总结词
电路是由若干个元件按照一定的方式连接起来，用于实现电能或信号传输的闭合部分组成。电源是提供电能的设备，负载是消耗电能的设备，中间环节则包括导线和开关等用于连接电源和负载的元件。
详细描述
电流是指单位时间内通过导体横截面的电荷量，电压是指电场力将单位正电荷从一点移动到另一点所做的功，功率是指单位时间内完成的电功或电能消耗，能量则是指电荷在电场中由于电场力作用而具有的势能。这些物理量在电路分析中具有重要的作用。
02
电路分析的基本定律
欧姆定律
总结词
欧姆定律是电路分析中最基本的定律之一，它描述了电路中电压、电流和电阻之间的关系。
电路元件的分类
总结词
电路元件可以分为线性元件和非线性元件两大类。
详细描述
线性元件的电压和电流关系可以用线性方程表示，而非线性元件的电压和电流关系则不能用线性方程表示。常见的线性元件包括电阻、电容和电感，而非线性元件有二极管、晶体管等。
电路的基本物理量
总结词
电路的基本物理量包括电流、电压、功率和能量等。
详细描述
网孔电流法是以网孔电流为未知量，根据基尔霍夫定律列出节点电流方程和回路电压方程，求解各网孔电流的方法。该方法适用于具有多个网孔的电路，特别是网孔较多的复杂电路。
04
电路分析的应用
电阻电路的分析
总结词
电阻电路是最基本的电路类型，其分析方法主要包括欧姆定律、基尔霍夫定律等。
详细描述

第1章电路分析基础

三. 短路工作状态
当电源两端由于某种原因而联在一起时，称电源被短路。
IS a
c
短路时，可将电源外电阻视 E
R
为零，电流有捷径流过而不通过负载。
R0
由于R0很小，所以此时电流
b
d
很大，称之为短路电流 Is 。
U=0
电路短路时的特征为
I = Is = E / R0
P = P = I2 R0
P5 例1－1
Eba
W电源力 q
方向：电动势的实际方向是由电源低电位端指向电源高电位端。在分析问题时可设参考方向。
单位：电动势与电压的单位相同。为伏特(V)
标量性：电动势与电压和电流都是标量。
电动势
例题
I=0.28A I =-0.28A
如图所示
电动势为E=3V
E=3V + U=2.8V
方向由负极指向正极电压为U=2.8V 由指向 R0
例
I1 I2
I3
广义节点
例
I=?
R
R
+
+R
+
_U1 _U2
R1
_ U3
I1+I2=I3
I=0
P7例1－3
a
I3
该图为直流电桥电路。已知
I6
R1 I1
+
U- S b
I5
R3
I1=10mA,I2=20mA,I3=15mA, 电流的参考方向如图中箭头
G d 所示。求其余支路的电流。
R2 I2
R4
I4
c
解：从结点a得I6=I1+I3=25mA 从结点b得I5=I1-I2=-10mA 从结点d得I4=I3+I5=5mA

电路分析基础

V RI
若采用非关联参考方向，如图 1-6（b）所示，则电阻 R 两端的电压为
（1-1）
（1-2 V RI 当电阻的单位为欧姆（Ω）、电流的单位为安培（A）时，电压的单位为伏特（V）。例 1-1 应用欧姆定律对图 1-7 的电路列出式子，并求电阻 R 。
6V
3A
R
6V
-3A
R
-6V
—3—
Байду номын сангаас
P = –VI
（1-4）
在此规定下，将电流 I 和电压 V 数值的正负号如实代入公式，如果计算结果为 P > 0 时，表示元件吸收功率，该元件为负载；反之，P < 0 时，表示元件发出功率，该元件为电源。例 1-2 图 1-8 所示电路中，已知：V S1 = 15V，V S2 = 5V，R = 5Ω，试求电流 I 和各元件的功率。 R 解：由图中电流的参考方向，可得
I E VS Ro RL Ro RL
（1-5）
式中，R L 为负载电阻，R o 为电源的内阻，通常 R o 很小。负载两端的电压也就是电源输出电
—4—
压： V = E – IRo = V S – IR o 通路时的功率平衡关系式为：
PRL PE PRO EI I 2 Ro VI
第 1 章电路分析基础
电工电子技术的应用离不开电路。电路由电路元件构成。本章着重介绍电路的基本概念、常用电路元件、电路的基本定律和电路常用的分析方法，为学习各种类型的电工电子电路建立必要的基础。
1.1
1.1.1
电路的基本概念
电路的组成和作用
从日常生活和生产实践可以体会到，要用电一般要用导线、开关等将电源和用电设备或用电器连接起来，构成一个电流流通的闭合路径。这就是所谓电路。电路的形式是多种多样的，但从电路的本质来说，其组成都有电源、负载、中间环节三个最基本的部分。例如图 1-1 所示的手电筒电路中，电池把化学能转换成电能供给灯泡，灯泡却把电能转换成光能作照明之用。凡是将化学能、机械能等非电能转换成电能的供电设备，称为电源，如干电池、蓄电池和发电机等；凡是将电能转换成热能、光能、机械能等非电能的用电设备，称为负载，如电热炉、白炽灯和电动机等；连接电源和负载的部分，称为中间环节，如导线、开关等。电路的种类繁多，但从电路的功能来说，其作用分为两个方面：其一实现电能的传输和转换（如电力工程，它包括发电、输电、配电、电力拖动、电热、电气照明、以及交直流电之间的整流和逆变等等。）；其二进行信号的传递与处理（如信息工程，它包括语言、文字、音乐、图象的广播和接收、生产过程中的自动调节、各种输入数据的数值处理、信号的存储等等。）。电路的作用不同，对其提出的技术要求也不同，前者较多的侧重于传输效率的提高，后者多侧重于信号在传递过程中的保真、运算的速度和抗干扰等。

第1章电路分析基础

Conclusion：支路电流法的一般解题步骤： 1. 确定电路的支路数，选定参考方向，设待求支路电流的数为m。 2. 选定所有的独立结点(n-1)，应用kcl列写n-1 个方程。 3. 选择独立回路并指定每个回路的绕行方向，应用kvl列写m(n-1)个方程。 4.联立求解方程，得出m个结果。 5. 应用欧姆定律求出各支路的电压。例题：书19页例1.10、1.11
i1
u R1
R2 R1 R2
iS
i2
u R2
R1 R1 R2
iS
简单电阻电路的计算：18页例1.9
第40页，共58页。
1.3.3支路电流法
电路有m条电路，以m条支路电流作为未知量，应用
基尔霍夫定律列出m个独立的方程式，联立求解方程式即可解出各支路电流。这就是支路电流法。
I1 U1
R1
a I2
b
电感(Inductance)等为了对实际电路进行分析，可忽略负载的次要因素，将其近似看作理想电路元件，简称为元件（Element ）。元件通过端子与外电路相连，按端子的数目可将元件分为：二端元件、三端元件、四端元件等。
第4页，共58页。
实际情况中，电路由电源（信号源）、负载和中间环结组成。
3、联立求解3个方程即可。
R1
b
3个方程如下： Il＋I2＋IS3－I4＝0 I1R1－US1＋US2－I2R2＝0 I2R2－US2＋I4R4＝0
解之得：
Il＝－22(A)
I2＝14(A) I4＝10(A)
第43页，共58页。
1.3.4结点电压法以结点电压作为未知量，将各支路电流用结点电压表示
U4
R2
R3
U5
R4 R5

第1章电路分析基础

电功率（P） W W q P U I t q t
单位: MW, kW, W,mW等对电阻:
I a +
2
a
+ R _
b
对电动势：
UR 2 PR U R I R I R R R
b
_ Eba
Uab
PE E I E
a
或恒压源：
PU S U S IU S
PI S U I S I S
即： I =0
若流入为正
I4
则流出为负
基尔霍夫电流定律的依据：电流的连续性
电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。
例
广义节点
例
I=?
R R + R + R1
I1
I2 I3
+
_ U1
_ U2
_ U3
I1+I2=I3
I=0
P7例1－3
a I6
+
I3 I1 I5 I4 R3 G d R4
R1
US b R2 I2 c
电压

方向：正电荷在电场的作用下，从高电位
向低电位移动。规定这时正电荷的的移动方向为电压的正方向。在分析电路之前，可以任意选择某一方向为电压的参考方向。当实际电压方向与参考方向一致时，电压值为正，反之为负。

单位：伏特(V)
千伏(kV) 毫伏(mV)
电压

关联方向当a、b两点间所选择的电压参考方向由a指向b时，也选择电流的参考方向经电路由a指向b，这种参考方向的定义方式成为关联方向。
三. 短路工作状态

当电源两端由于某种原因而联在一起时，称电源被短路。短路时，可将电源外电阻视为零，电流有捷径流过而不通过负载。

电工电子第1章电路与电路分析基础

1.2 电路的基本物理量
其代数和即为该点的电位。从待求点参考点到参考点的路径往往不止一条，但对同一参考点而言，某一点的电位值具有唯一性。一般尽量选择简单的路径进行计算。 1.2.3 电动势
电动势反映了电源把其他形式的能量转换为电能本领的大小。电源常用符号E或US表示。电动势的实际方向为由电源负极经电源内部到电源正极，即电源内部电位升高的方向。
1.2 电路的基本物理量
图1-8 例1-1图例1-1 电路如图1-8所示，已知E1=6V，E2=4V，R1=4Ω， R2=2Ω。如果以B点为参考点，求A、C点电位。
1.2 电路的基本物理量
解：各电阻中电流的参考方向如图1-8所示。通过观察，R1、R2、 E1形成一个简单的串联回路，R3没有形成回路。以B点为参考点，
P

U I

U
U R总

39.5
220 4.84 1.06

1.47kW
通过计算说明，线路长度仅仅为1km，导线截面已增大到50平方毫米，线路上仍然有39.5V的电压降，负载端电压降低到180.5V，造成了电能大量浪费的同时，负载甚至将无法正常工作。
1.3 电路中的电阻图1-14 线路的功率损耗
1.3.2 欧姆定律与电阻的串并联
1.一段电路的欧姆定律
I

Uቤተ መጻሕፍቲ ባይዱR
图1-12一段含有电阻的电路图1-13线性元件的伏安特性曲线
1.3 电路中的电阻伏安特性曲线：元件的电压与电流的关系曲线。线性电阻的伏安特性曲线是一条过原点的直线。线性电路：由线性元件构成的电路。非线性电路：含有非线性元件的电路叫做。 2.全电路欧姆定律
则有 UB＝0，I3＝0

电路分析基础

电压源不能短路！
东北石油大学
4、电压源的功率
P = uSi
i
(1)电压、电流参考方向非关联；
+
+
uS
_
i
物理意义：电流（正电荷）由低电位向高
u 电位移动，外力克服电场力作功，电源发出
_ 功率。
P = uSi
发出功率，起电源作用
(2)电压、电流参考方向关联；
+ +
uuSS
_
物理意义：电场力做功，电源吸收功率
i
- P<0 吸收负功率 (实际发出)
- u, i 取非关联参考方向
P = ui 表示元件发出的功率
u
P>0 发出正功率 (实际发出)
i
+
P<0 发出负功率 (实际吸收)
功率平衡
东北石油大学
例：判断图中各元件的功率
1A R
+
4V 4V
-
关联：吸收功率 P=ui=4W 吸收4W功率
R
2A
东北石油大学
二、电路模型
10BASE-T wall plate
Rs
RL
Us
电路模型反映实际电路部件的主要电磁性质的理想电
路元件及其组合。
东北石油大学
理想电路元件有某种确定的电磁性能的理想元件。
分类：
消耗电能供给电能储存电场能量储存磁场能量
基本元件：
电阻元件：表示消耗电能的元件。电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件。电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件。电源元件：表示将其它形式的能量转变成电能的元件。
P1 = U1I1 =1 2 = 2W（发出2W）

电路分析基础教案

电路分析基础教案第一章：电路基本概念1.1 电流、电压和电阻学习目标：1. 了解电流、电压和电阻的概念及它们之间的关系。

2. 掌握欧姆定律的运用。

教学内容：1. 电流的概念及电流的表示方法。

2. 电压的概念及电压的表示方法。

3. 电阻的概念及电阻的表示方法。

4. 欧姆定律的内容及其应用。

教学活动：1. 引入电流、电压和电阻的概念，引导学生通过实际电路观察和体验。

2. 讲解欧姆定律，并引导学生进行相关计算练习。

作业与评估：1. 完成电流、电压和电阻的相关计算练习。

2. 设计一个简单的电路，测量电流、电压和电阻的值。

1.2 电路元件学习目标：1. 了解电路元件的种类及作用。

2. 学会使用电路元件进行电路搭建。

教学内容：1. 电路元件的分类及其特点。

2. 电路元件的符号及其表示方法。

3. 电路元件的实际应用。

教学活动：1. 介绍电路元件的种类及其作用，展示电路元件。

2. 讲解电路元件的符号及其表示方法。

3. 引导学生进行电路搭建，实际应用电路元件。

作业与评估：1. 识记电路元件的符号及其表示方法。

2. 完成电路搭建，观察电路元件的实际应用。

1.3 串联电路和并联电路学习目标：1. 了解串联电路和并联电路的特点。

2. 学会分析串联电路和并联电路的电压、电流关系。

教学内容：1. 串联电路的特点及其电压、电流关系。

2. 并联电路的特点及其电压、电流关系。

3. 串并联电路的判断方法。

教学活动：1. 讲解串联电路的特点及其电压、电流关系。

2. 讲解并联电路的特点及其电压、电流关系。

3. 引导学生进行串并联电路的判断练习。

作业与评估：1. 掌握串联电路和并联电路的特点及其电压、电流关系。

2. 进行串并联电路的判断练习。

1.4 简单电路的测量学习目标：1. 学会使用电压表、电流表进行电路测量。

2. 学会使用欧姆表测量电阻。

教学内容：1. 电压表、电流表的使用方法及其注意事项。

2. 欧姆表的使用方法及其注意事项。

3. 简单电路的测量方法。

第1章电路分析基础

R0 US
+
U RL
U/V
U= US
电流源
_
_
0
b 电压源电路
I/A
理想电压源的外特性
当实际电压源的内阻 R0 0（相当于短路）时，U = US 为一定值，此时通过电压源的电流I 则由负载电阻 RL 和 U 共同确定，这样的电源称为理想电压源简称电压源。
电流源
a
I
I/A I=IS RL U/V
I1 R1 I6
b
I2
支路：共？条
节点：共？个
6条 4个
7个
a I4 I3
R6 I5 US4 +U
c
回路：共？个
R5
d _ R3
独立回路：？个
S3
有几个网眼就有几个独立回路
3. 基尔霍夫电流定律KCL
用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系,其中包括基氏电流定律（KCL）和基氏电压定律（KVL)两个定律。
所以，从 P 的 + 或 - 可以区分器件的性质，或是电源，或是负载。
检验学习结果
1. 电路由哪几部分组成？试述电路的功能。 2. 电路元件与实体电路器件不何不同？何谓电路模型？
3. 为何要引入参考方向？参考方向与实际方向有何联系与区别？
4. 如何判别元件是电源还是负载？
（2）电压 ☆ 电压是电路中产生电流的根本原因。 ☆ 电压等于电路中两点电位之差。 ☆ 电路中a、b两点间的电压定义为单位正电
荷由a点移至b点电场力所做的功。
uab
dwab dq
或
U ab
Wab Q
大写 U 表示直流电压，小写 u 表示电压的一般符号电压的单位及换算：1V=103mV=10-3KV

电路分析基础

第一篇电路分析基础【本篇介绍】该篇介绍电路分析的基本概念、基本理论、基本方法和基本定律。

该部分是电路分析的基础。

通过该部分的学习，使同学们掌握分析电路的基本知识与方法，为今后学习和工作打下基础。

第一章电路的基本概念及基本定律1.1 教学目标本章教学主要目标是让学生掌握电路分析的一些基础知识—基本概念和基本定律。

在基本概念中要明确如何将实际电路转化为电路模型？电路分析中的基本变量有哪些？掌握电路分析的基本定律—基尔霍夫定律和欧姆定律，为学习后面各章打下基础。

1.2 教学内容（1）电路模型（2）电路基本变量（3）基尔霍夫电压定律（KVL ）、基尔霍夫电流定律（KCL ）和欧姆定律（4）电路元件1.3 重点、难点指导1.3.1 电路模型。

电路模型就是把实际电路器件构成的电路进行抽象得出来的模型，俗称电路图。

对实际电路进行模型化处理的前提是：假设电路中的基本电磁现象可以分别研究，并且相应的电磁过程都集中在各理想元件内部进行。

即所谓的电路理论的集中化假设。

集中参数元件的主要特点是：元件外形尺寸与其正常工作频率所对应的波长而言小很多。

1.3.2 电路基本变量电路分析中的基本变量为电流、电压和功率，其中tt q t i d )(d )(=)(d )(d )(t q t w t u =)()(d )(d )(t i t u tt w t p ==在应用这些变量分析电路问题时，一定要注意以下三个问题：1. 在电路图中所用到的电流或电压，一定要先设定参考方向，这是求解电路的前提，否则所得结果的正、负值没有意义。

2. 一定要搞清楚某支路上电流和电压方向是关联还是非关联参考方向。

否则无法列出方程。

如图1-1所示，对于网络N 2而言，u 和i 方向是关联的；对于网络N 1而言，u 和i 方向是非关联的。

3. 在计算元件（或网络）的功率时，若u 和i则功率ui p =若u 和i 方向非关联，则功率应写为图1-1 参考方向示例ui p −=若p >0，则说明该元件（或网络）吸收功率；若p <0，则说明该元件（或网络）产生功率。

电工第一章电路分析基础

相当于电源
三、电路的工作状态
全电路欧姆定律
1、电路的负载状态
1）电压电流关系
I a S
E I R0 R
U E R0 I E
电源外特性
R
R0
c E
-
.
U
b
负载状态
2）功率关系
如果将电压电流关系两端同时乘以I则可得：
IU IE I R0
2
P=UI——负载消耗功率； PE=IE——电源产生的功率；
二、用支路电流法分析电路的一般步骤
1）在电路图上，标出电流、电压、电动势等各物理量的参考方向。 2）对（n-1）个独立节点列写 KCL方程对节点a列出
c
US1
R1 I1 I3
第一章
电路分析基础
8学时
1-1 电路的基本概念
一、电路的组成及作用
电源中间环节负载
强电电路:处理的是电能，即实现电能的传输与转换
信号源
弱电电路:处理的是信号，即实现信号的传递与处理
强、弱电电路中的物理量都是电流、电压
即：电路由电源（信号源）、负载、中间环节等组成
二、电路中的基本物理量与参考方向
任意电路
I U c
任意电路
I U d
任意电路
P UI 220 (1) 220W P UI 220 (1) 220W P UI 220 (1) 220W P UI 220 (1) 220W
相当于电源
相当于负载相当于负载
电动势（电源）的实际方向：是由低电位指向高电位，即电位升高的方向。正好与电压的实际方向相反。
E ——直流电动势

电路分析基础(邱关源罗先觉著) 第一章

i
u
非关联参考方向
+
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例
A
＋
i
B
u
－
电压电流参考方向如图中所标，问：对A、B两部分电路电压电流参考方向关联否？答：A电压、电流参考方向非关联； B电压、电流参考方向关联。
注意
① 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向 ② 参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注 (包括方向和符号)，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，但电压、电流的实际方向不变。

电路符号
+
u
_

理想电流源的电压、电流关系
①电流源的输出电流由电源本身决定，与外电路无关；与它两端电压方向、大小无关。
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②电流源两端的电压由电源及外电路共同决定。直流电流源的伏安关系
u
例
0
i
+
u R
外电路电流源不能开路！
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实际电流源的产生：可由稳流电子设备产生，如晶体管的集电极电流与负载无关；光电池在一定光线照射下光电子被激发产生一定值的电流等。
干电池
钮扣电池
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2. 燃料电池（化学电源）
电池电动势1.23V。以氢、氧作为燃料。约40-45%的化学能转变为电能。实验阶段加燃料可继续工作。
氢氧燃料电池示意图
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3. 太阳能电池（光能电源）
一块太阳能电池电动势0.6V。太阳光照射到P-N结上，形成一个从N区流向P区的电流。约 11%的光能转变为电能，故常用太阳能电池板。一个50cm2太阳能电池的电动势0.6V,电流0.1A

第一章电路分析基础

u0
u
电流源不能开路！
例1.10: 计算各元件的功率。
i
解:
2A
i iS 2 A
u 5V
产生
5V
u
_
满足：P（产）＝P（吸）
+
+
_
P2 A iS u 2 5 10W
P5V uS i 5 2 10W
吸收
实际电流源 i
伏安特性:
iS
i
u i iS RS
色码电阻
色别黑数字 0 误差棕 1 红 2 橙 3 黄 4 绿 5 蓝 6 紫 7 灰 8 白 9 金银本色 I II III 5 10 20
有效数值 ‘0’的个数 1 2 3 4 误差等级 7 5 0
±5 %
6 8 0 0 = 6.8K
±10 %
二. 电阻元件的特性
参考方向与真实方向的关系
a
I(DC) i
(AC)
b b
I1 I2 b b
计算结果
>0 一致 <0 相反
例1.1: 如何表示1A的电流从a点流向b点。
a
解:
a
a
I1=1A
I2= -1A 电流表
4.电流的测量电流表要串联接入
被测量支路
电流表
二.电压
1. 电压的大小和极性
（1) 电压大小：单位正电荷从 a点移到 b 点所获得的能量 u(t)=dw/dq （2) 电压极性：高电位指向低电位，即电压降方向。 (3) 电压的单位: 伏特（V) 1V=1000mV 1mV=1000uV
5i1 +
u+
1
解:

电路分析基础(第四版)课后答案第1章

示。由KCL推广形式可知I1＝0；由KVL对回路A列方程，有
6I－5－5+4I=0
55 I 1A 46
自a点沿任何一条路径巡行至b点，沿途各段电路电压之代数和即是电压Uab。 Uab=6I－5+10I1+5－3=3 V
19
第１章电路基本概念 1.7 求图示各电路中的电流I。解图（a）电路中，由KVL， U=2I－2=6 V 所以
41
第１章电路基本概念
题解1.12图
42
第１章电路基本概念
由KCL推广可知I1＝0，应用KVL，由回路Ⅰ求得电压
源
Us=(2+1+3)×2=12 V
由回路Ⅱ
6 I 1.2 A 5
所以节点a Va=2×1+5－6=1 V
43
第１章电路基本概念 1.13 求图示各电路ab端的等效电阻Rab。
32
第１章电路基本概念
1.10
求图示各电路中的电流I。
题解1.10图
33
第１章电路基本概念
解图(a)：
I 100 2A [50 / /50 6 / /30] / /60 / /20 40
图(b)：在图示电路中设节点a及电流I1、I2、I3、I4的参考方向，如题解1.10图(b)所示。应用电阻串并联等效，得电流
图(b)：在图示电路中设电压U1的参考方向，如题解1.8
图(b)所示。应用电阻串并联等效及分压关系式，得电压
(2 4) / /3 U1 9 6V (2 4) / /3 1
所以
4 2 U U1 6 4 V 24 3
27
第１章电路基本概念图(c)：在图示电路中设电流I1、 I2的参考方向，如题解

电路分析基础第一章

在电路分析过程中电流的参考方向是可以任意假定的，通常将选定的参考方向称为电流的正方向。
I =－2A
在求解电路中的电流时，应该首先选定电流的参考方向（正方向），然后根据假设的电流方向进行分析求解。若求得I > 0，则电流的实际方向与参考方向一致若求得I < 0，则电流的实际方向与参考方向相反
二、受控源的类型
电压控制电压源（VCVS）电压控制电流源（VCCS）电流控制电压源（CCVS）；电流控制电流源（CCCS）
三、受控源的符号
＋ u1 ＋＋ u1 －
u1
－
＋
u1
－
电压控制电压源
电压控制电流源
i1
i1
－
i1
gi1
电流控制电压源
电流控制电流源
1-4 基尔霍夫定律
在电路理论中，电路元件的电压、电流受自身伏安关系的约束。当各元件联接成一个电路以后，电路中的电压、电流除了必须满足元件自身的约束方程以外，还必须同时满足电路结构的约束。这种约束体现为基尔霍夫的两个定律，即基尔霍夫电流定律（Kirchhoff’s Current Law)，简写为KCL）和基尔霍夫电压定理（Kirchhoff’s Voltage Law)，简写为KVL。
1-2 电路的基本变量
1-2-1 电流
一、电流的定义
电荷的定向移动形成电流，电流的大小用电流强度来描述，符号为I或i。电流强度定义为电位时间流过导体横截面的电量，即
dq i dt
如果电流的大小方向随时间变化，称为交流电流；若电流的大小方向不随时间变化，称为直流电流。在这种情况下，通过导体横截面的电量Q与时间 t呈正比，即
i iS u / RS

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电路基础
电路分析中常用的三种最基本的理想元件是：
表示将电能转换成热能的电阻元件；
表示电场现象的电容元件；
表示磁场现象的电感元件。
另外，还有电压源和电流源两种理想电源元件。每一种理想元件都有各自严格的数学定义式和符号。
2016/2/26
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电路基础
• 理想电路元件符号：
+
IS US
R
图 1.6 直流电压测试电路
2016/2/26
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电路基础
电流的参考方向和电压的参考极性原则上可以各自独立设定。但为了方便，通常采用关联参考方向，即电流从电压“+”极流入，从“-”极流出（称两者参考方向一致），如图1.7(a) 所示。
图1.7(b)中两者参考方向不一致时，称为非关联参考方向。
2016/2/26
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电路基础
1.1.3 电路模型
中间环节
S
开关电源连接导线负载
I
R0
+
RL U
+ _ US
实体电路
电源
–
负载
电路模型
用抽象的理想电路元件及其组合，近似地代替实际的器件，从而构成了与实际电路相对应的电路模型。
2016/2/26
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电路基础
电路由哪几部分组成？各部分的作用是什么？试述电路的功能？何谓“电路模型”？
L
C
–
电阻元件只具耗能的电特性
电感元件只具有储存磁能的电特性
电容元件只具有储存电能的电特性
理想电压源输出电压恒定，输出电流由它和负载共同决定
理想电流源输出电流恒定，两端电压由它和负载共同决定。
理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性单一、精确，可定量分析和计算。
dw u dq
（1-3）
在 SI 中，电压的单位为伏特 (V) ，实用中还有千伏 (kV) 、毫伏(mV)和微伏(μV)等。
2016/2/26
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电路基础
如果电压的大小和方向都不随时间变化，这样的电压叫做直流电压，用 U 表示。引入电位概念以后，这样 a 、 b 两点的电压可表示为
Uab=φa-φb
I2<0, 故 I2 的实际方向与参考方向相反， I2 由 b 点流向c 点。
I3>0, 故I3的实际方向与参考方向相同， I3由b点流向d点。
2016/2/26
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电路基础
1.2.2 电压及其参考方向
• 电压的大小
从物理学中知道，电路中 a 、 b 两点的电压就是将单位正
电荷由a点移动到b点时电场力所做的功。电压用u表示，即
(1-4)
2016/2/26
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电
位
JJX
2016年2月26日星期五
1.电位的定义：在电路中任选一点为参考点，则某点到参考点的电压就叫做这一点（相对与参考点）的电位。 2.电位的表示：参考点在电路图中用符号“┷”表示。某点的电位用φX来表示。某点电位为正，说明该点电位比参考点高；某点电位为负，说明该点电位比参考点低。 3.电位与电压的关系：两点间的电压就是该两点电位之差，电压的实际方向是由高电位点指向低电位点，有时也将电压称为电压降。
dq i= dt
…… （1-1）
2016/2/26
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电路基础
Q t
稳恒直流情况下
I=
…… （1-2）
国际单位制(SI)中，电荷的单位是库仑(C)；时间的单位是秒(s)；电流的单位是安培(A)，实用中还有毫安(mA)和微安(μA)等。
•单位换算
1A=103mA=106μA=109nA
I3=-1A, φa=10V，φb=8V，φd=-3V。
(1) 欲验证I1、I3数值是否正确，问电流表在图中应如何连接?
并标明电流表极性。
(2) 求Uab和Ubd，若要测量这两个电压，问电压表如何连接?
并标明电压表极性。
2016/2/26
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电路基础
图 1.8 例1.2图
2016/2/26
电路分析
第1章电路的基本概念和基本定律
一、本章教学目的及要求
掌握电路模型，理解理想电路元件及其对实际电路理想化的意义；掌握电流和电压的定义、单位、参考方向及其计算；掌握关联参考方向的概念及其功率的计算；理解理想电阻元件及其欧姆定律的应用；理解理想电压源及理想电流源的定义与性质。掌握基尔霍夫定律的实质及KVL和KCL方程的列写方法。理解电位概念及其计算方法；
2016/2/26
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电路基础
补充：电压、电位和电动势 I S a
电动势E只存在电源内部，其数值反映了电源力作功的本领，方向规定由电源负极指向电源正极
R0
+
U RL
+
_
b
E
–
路端电压U。电压的大小反映了电场力作功的本领；电压是产生电流的根本原因；其方向规定由“高”电位端指向“低”电位端。
电位V是相对于参考点的电压。参考点的电位:Vb=0；a点电位：Va=E-IR0=IRL
2016/2/26
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电路基础
• 三者的定义式 W a－ W b
Uab =
q
Va =
W a－ W 0 q
W源 E = q
显然电压、电位和电动势的定义式形式相同，因此它们的单位一样，都是伏特[V]。 • 三者的区别和联系电压等于两点电位之差： Uab=Va－Vb 电源的开路电压在数值上等于电源电动势；电路中某点电位数值上等于该点到参考点的电压。
p=-ui 或 P=-UI
一段电路，若功率 P>0 ，表明该段电路吸收功率；若功率
P<0，则表明该段电路供出功率。应特别注意根据电压、电流
参考方向是否关联，来选用相应的功率计算式。
2016/2/26
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电路基础
图1.11 功率
2016/2/26
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电路基础
• 用电器的铭牌数据值称为额定值，额定值指用电器长期、安全工作条件下的最高限值，一般在出厂时标定。 • 额定电功率反映了设备能量转换的本领。例如额定值为“220V、1000W”的电动机，是指该电动机运行在220V 电压时、1秒钟内可将1000焦耳的电能转换成机械能和热能；“220V、40W”的电灯，表明该灯在220V电压下工作时，1秒钟内可将40焦耳的电能转换成光能和热能。

故
Ubd =Uba+Uad=-2+13=11V
2016/2/26
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电路基础
以上用两种思路计算所得结果完全相同，由此可得出两
条重要结论：
(1) 两点之间的电压等于这两点之间路径上的全部电压的
代数和；
(2) 计算两点间的电压与路径无关。测 Uab 和 Ubd 的电压表应按图 1.8(b) 所示跨接在待测电压的两端，其极性已标注在图上。
二、教学重点
1.电压、电流的参考方向 2.电阻元件和电源元件的特性 3.基尔霍夫定律
电路分析
三、教学内容
1.1
1.2 1.3 1.4 电路和电路模型电流、电压及其参考方向电功率与电能 1.5 1.6 1.7
电压源与电流源
基尔霍夫定律用电位的概念分析电路小结
电阻元件
电路基础
1.1
• 电路的概念
电子技术中
电路可以实现电信号的传递、变换、存储和处理。
2016/2/26
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电路基础
1.1.2 理想电路元件
在一定条件下对实际电路元(器)件加以近似化，忽略其次要性质，用一些足以表示实际电路元(器)件主要物理性质的模型来代替实际电路元(器)件。构成模型的元(器)件称为理想电路元件。
2016/2/26
2016/2/26
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电路基础
电流参考方向的两种表示：
用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。
i
A
B
用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由A指向B。
A
iAB
B
2016/2/26
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电路基础
• 电流的测量
在直流电路中，测量电流时，应根据电流的实际方向将电流表串入待测支路中，如图 1.3 所示，电流表两旁标注的“+”、 “-”号为电流表的极性。
dw dq p u ui dt dt
2016/2/26
(1 - 5)
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电路基础
在直流电路中，
P=UI
(1 - 6)
在 SI 中功率的单位为瓦特 (W) 。实用中还有千瓦 (kW) ，
毫瓦 (mW)等。需要强调的是：当电压、电流为非关联方向时，如图1.11(b)所示，则功率计算式(1-5)、(1-6) 应为
何谓理想电路元件？其中“理想”二字在实际电路的含义？
2016/2/26
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电路基础
1பைடு நூலகம்2
• 电流的大小
从物理学得知，电荷的定向移动形成电流。电流既有大小又有方向。大小用电流强度来度量，单位时间内通过导体横截面的电荷量称为电流强度，用i表示，即
电流、电压及其参考方向
1.2.1 电流及其参考方向
2016/2/26
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电路基础
• 电流的方向
实际方向：习惯上规定以正电荷移动的方向为电流的正方向。电路图上标示的电流方向为参考方向，参考方向是为列写方程式提供依据的，实际方向根据计算结果来定。
图1.2 电流的参考方向
2016/2/26

第1章电路分析基础

电路分析基础第1章

电路分析基础第一章 电路模型和电路定律

电路分析基础第1章 电路的基本概念与定律

电路分析基础(第四版)课后答案第1章

第1章电路分析基础

电路分析基础

第1章 电路分析基础

第1章电路分析基础

电工电子第1章电路与电路分析基础

电路分析基础

电路分析基础教案

第1章 电路分析基础

电路分析基础

电工第一章电路分析基础

电路分析基础(邱关源 罗先觉 著) 第一章

第一章 电路分析基础

电路分析基础(第四版)课后答案第1章

电路分析基础第一章

电路分析基础第一章电路模型和电路定律

电路分析基础第1章电路的基本概念与定律

第1章电路分析基础

第1章电路分析基础

电路分析基础(邱关源罗先觉著) 第一章

第一章电路分析基础