电路分析的基础知识

第一章电路分析的基础知识

内容提要

【了解】电路的相关概念

【熟悉】三个基本物理量：电流、电压、功率

【掌握】电路元件的伏安关系（电阻、电感、电容、电源）

【掌握】电路结构的基尔霍夫定律（KCL、KVL）

【掌握】简单直流电阻电路的分析方法（电阻的串、并联及分压、分流公式）

【熟悉】等效变换、戴维南定理、迭加定理

【了解】 RC的过渡过程

一．一．网上导学

二．二．典型例题

三．三．本章小结

四．四．习题答案

网上导学

*概述：由三部分组成

电路分析(直流,第一章)、电子技术(数字,二~七)、数字系统(了解,八)

特点：

1.1. 相关课程删除(大学物理、电路与磁路)和滞后(高等数

学 ),难度大；

2.2. 内容多、课时少，强调自主学习；

3.3. 是一门实践性很强的课程(实验).

要求认真听课，独立完成作业

*了解电路的相关概念：p1~p3

电路(电路元件的联结体)、作用(产生或处理信号、功率)；

电路分析〔电路结构和参数→求解待求电量,唯一〕,

电路设计〔电路所要实现功能→求解电路结构和参数,多样〕

电路结构的相关名词：支路(“串联”),节点(支路连接点),回路及绕行方向〔参考图1.1.1〕P2。

图1.1.1

一.三个基本物理量电流、电压和功率：p3~p7

1.1.电流：

定义〔I＝ΔQ/Δt〕、单位（A）、字符〔I、i、i（t）〕，电流的真实方向（正电荷）〔参考图⒈⒉⒈P3〕

图1.2.1

2.2.电压：定义〔Uab＝ΔW/ΔQ〕、单位（V）、字符〔U、u、

u（t）〕，电压的真实极性（＋、－）〔参考图⒈⒉⒊P4〕

图1.2.3

3.电压和电位的关系：

电位：节点对参考点电压,Ua＝Uao；

电压：两片点间电位差,Uab＝Ua-Ub=-Uba；

例电路如图所示,试分别求出当c或b点为参考点时电位Ua、Ub 和Uab.

R上=2KΩ, R下=8KΩ

当c点为参考点时,Ua=10V, Ub=8V, Uab=10-8=2V,

当b点为参考点时,Ua=2V, Ub=0V, Uab=2-0=2V,

结论：当选择不同参考点时,各点的电位可能不同,但两点间电压保持不变.

4.电流、电压的参考方向和极性：

电流和电压不仅有大小,而且有方向或极性.在分析复杂电路时,它们的实际电流方向或电压极性往往一时难以确定,为便于分析和计算.我们一般先给它们任意假定一个方向或极性,称之为参考方

向或参考极性,当根据假设的参考方向和参考极性最终计算出来的电流或电压值是正的.则说明假定的参考方向或参考极性实与实际的电流方向或电压极性一致,反之如果最终计算出耒的值是负的, 则说明假定的参考方向或参考极性与实际的电流方向或电压极性

相反.

5.关联参考方向和功率：

①①关联和非关联参考方向

关联：电流的参考方向指向电压参考极性的电压降方向,如图(a)(b)

非关联：电流的参考方向指向电压参考极性电压升方向,如图(c)(d)

图1.2.6

②②功率：定义〔P＝ΔW/Δt〕、单位（W）、字符〔P〕

公式：关联 p=ui；非关联 p=-ui

功率的吸收与产生：(根据最终计算出的P值的正、负来判断) p＞0 吸收(消耗) , p＜0 产生

分析图⒈⒉⒌P6,功率的计算；

例⒈⒉⒉P7,功率平衡。

思考：①电流（或电压）的参考方向（极性）是任意假定的，在电路分析时会不会影响计算结果的正确性？

②当选电路中不同点做参考点时，某点的电位或某两点间的电压值会随之改变吗？

③判断电路中某元件吸收或产生功率是根据是否关联参考方向还是P值的正、负？

二.电路元件的伏安关系：p8~p15

(电阻、电容、电感、*电流源、*电压源)电压和电流的关系式(伏安关系)。

1.1.电阻：模型(图⒈⒊⒈P8) 、字符（ R或r ）、单位（Ω）

图1.3.1 伏安关系：关联 u=Ri；非关联 u=-Ri

电导：G＝1/R，单位(S) 例⒈⒊⒈P8，求R和G

电阻的功率：

关联 p=ui=iR*i=2i R=u*u/R=2u/R

非关联 p=-ui=-(-iR)*i=2i R=-u*(-u/R)=2u/R 结论：电阻一般总是消耗功率的(p﹥0)

例⒈⒊⒉P9，功率公式的应用；短路(R=0)、开路(R→∞)的概念。

2.2.电容：模型(图⒈⒊⒉P9) 、字符（C）、单位（F）

图1.3.2

伏安关系(取关联) ：

i=C*du/dt

3.3.电感：模型(图⒈⒊⒋P11) 、字符（L）、单位（H）

伏安关系(取关联)：

u=L*di/dt

注意：电容、电感在直流电路中的等效作用(开路和短路)，uc、iL一般不能突变，C、L是储能元件(不消耗直流功率) .

4.*电压源的模型(图⒈⒊⒌P13) 、字符（Us），端口的U、I的决定因素；

5.*电流源的模型(图⒈⒊⒍P13) 、字符（Is），端口的U、I的决定因素；

了解受控源的概念及四种类型。P15~p16

三．电路结构的基尔霍夫定律：p16~p19

1.1.节点电流定律KCL：∑i＝0，或∑i入＝∑i出，或ii出=

∑i入-∑I余出

图1.4.1

节点电流定律KCL可以扩展到一个闭合面(p16,图1.4.2)

2.2.回路电压定律KVL：∑u＝0，或∑u降＝∑u升，或任意两

点间的电压Uab等于由a点沿任一路径到b点的所有电压降的代数和.