电路 第一章 (1)

1.5 受控源
在电子电路中广泛使用各种晶体管、运算放大器 等多端器件。这些多端器件的某些端钮的电压或电流 受到另一些端钮电压或电流的控制。为了模拟多端器 件各电压、电流间的这种耦合关系，需要定义一些多 端电路元件(模型)。 一般来说，某两个事物之间如果存在一种相互作 用、相互影响的关系，那么这种关系就称”耦合关系 “。 这种耦合关系在电学里面经常存在。
电压控制电压源及电压控制 电流源
为转移电压比，是一个无量纲的常数；
g为转移电导，具有电导的量纲[ S ]。
电流控制电压源及电流控制 电流源
r为转移电阻，具有电阻的量纲[ Ω ]；
为转移电流比，是一个无量纲的常数。
例题：求下图电路中的电流i。
已知VCVS的电压u2=0.5u1,电流源is=2A。
电阻元件约束方程(VCR) (voltage-current relationship)
注意公式符号！ 欧姆定律： u Ri 当u、 i为关联参考方向时取“+”号； 当u 、i为非关联参考方向时取“－”号。 R=0： 短路 R=：开路
线性电阻元件吸收的功率
U 2 P UI I R GU R 2 2 W P(t t0 ) I RT GU T
Current Controlled Voltage Source
•电压控制电流源(VCCS)——
Voltage Controlled Current Source
•电流控制电流源(CCCS)—— Current Controlled Current Source •电压控制电压源(VCVS)—— Voltage Controlled Voltage Source
关联与非关Hale Waihona Puke Baidu参考方向
• 当电流和电压的参考方向相同时，即都 是从“+” →“－”，称为关联参考方向； 否则为非关联参考方向。
如何根据参考方向判断 电路元件的性质
若U、I为关联参考方向，则元件吸收 功率为P =UI; 若U、I为非关联参考方向，则元件吸 收功率为P = –UI; 当P>0时表明该元件吸收功率，是负载； 当P<0时表明该元件发出功率，是电源。 整个电路中，∑P发出=∑P吸收
1.5 受控源
本节介绍的受控源是一种非常有用的电路元件，
常用来模拟含晶体管、运算放大器等多端器件的电
子电路。从事电子、通信类专业的工作人员，应掌
握含受控源的电路分析。
受控源又称为非独立源。一般来说，一条支路的
电压或电流受本支路以外的其它因素控制时统称为受
控源。
受控源可以分成四种类型:
•电流控制电压源(CCVS)——
写出下列元件的约束方程。
(a) u = -5V， i 由外电路确定。 (b) i = 2A， u由外电路确定。
(c) u 10103 i 104 i
di di 3 di 0.02 (d) u L 20 10 dt dt dt du 6 du 5 du 10 10 10 (e) i C dt dt dt
电路元件的分类
电路 元件
无源元件(负载） 如电阻、电感、电容、 二极管、受控源等。 有源元件（电源）电压源，电流源 如发电机、干电池、 光电池等。
1.3 理想电阻元件的介绍
1、线性电阻 2、伏安特性曲线为直线的电阻称为（非时变） 线性电阻 。
－
3、电阻单位：[欧姆]=[] 4、电导：G=1/R 5、电导单位：[西门子]=[S]
例1求解过程——求元件功率
解： P1= U1I1= 15W>0 P2= U2I2=－33W<0 P3= －U3I3=12W>0 P4= U4I4=－2W<0 P5= U5I5= 8W>0 负载 电源 负载 电源 负载
可见，∑P发出=∑P吸收 ***上式中P1 、P2、 P4 、 P5的公式符号为 “+”， P3的公式符号为“－”。
电路模型和基本定律
第二讲：电路中的基本物理量 及理想二端元件的介绍
重点：电阻元件的约束方程
难点：应用参考方向判断元件性质
电流的参考方向
• 随意设定，不能随意改动。
电源的电动势
电源的电动势
电源外部(即负载部分): 电流的实际方向是从 “+” → “－”，与电压 的 实际方向相同。 电源内部：电流的实际 方向是从“－”→“+”，与 电动势的方向一致；与 电压的方向相反。
• 通过元件的电流不随其两端电压变化的 电源为理想电流源。简称电流源。用is、 is(t)或Is表示。电路符号及外特性如下：
约束方程：i = is，u 由外电路决定。
实际电流源——电路模型及 其外特性曲线
RSiS
A'
B'
iS
外特性： i = is － u/ Rs A′: i=0，开路，开路电压uoc= Rs is B′: u=0，短路，短路电流isc= is
解：先求出控制电压u1，从左边电路可得： u1=2×5=10V 对右边电路运用欧姆定律： i = u2/2 = 0.5u1/2 所以， i =2.5A
例1求解过程——确定实际方向
• 根据各物理量的数值符号来确定实际方 向，如图中红笔所示。
I1=3A，I2=－3A， I3=－2A，I4=1A，I5=－1A；U1=5V， U2=11V，U3=6V，U4=－2V，U5=－8V。
小
结
1、物理量的“实际方向”是客观存在的物理现 象，“参考方向” 是人为假设的方向。 2、在解题前，一定要在电路图中先标明各物理 量的“参考方向”，然后再列方程求解;缺少 参考方向的物理量，其数值的含义不明确。 3、为方便列写电路方程，习惯上取I与U为关联 参考方向 。 4、功率P 的“+”或“-”表示了能量的流向。 5、在一个电路中，电源产生的总功率和负载消 耗的总功率（相等）是平衡的。 6、注意两套符号的区别。
1、电功：电场力推动正电荷从一点移到另 一点所做的功，称为电功（能），用W 表示。 2、电功率：单位时间内电场力所做的功， 称为电功率，简称功率，用P表示。
电能、电功率的单位
1、电能的单位是：[焦耳]=[ J ] 实用单位：[千瓦小时]=[ kW· ]=1度电 h 2、功率的单位是：[瓦特]=[W] 3、功率的单位换算： 1mW=10-3W 1kW=103W 1MW=106W 1GW=109W
理想电压源——外特性 （伏安特性VCR）曲线及约束方程
约束方程：u=us，i 由外电路决定。
实际电压源——电路模型及 其外特性曲线
uS
A
B
uS/RS 外特性（VCR）：u= us－i Rs A：i=0，开路，开路电压uoc=us B：u=0，短路，短路电流isc=us/Rs
理想电流源——电路符号及 约束方程
2 2
从功率表达式可知：电阻是耗能元件。
线性电阻元件小结
• 约束方程式：
u Ri i R
• 无源元件、耗能元件； • 即时性元件，无记忆能力； • 单位换算： 1K=103 1M=106
+
u
－
1.4 电路中的独立电源
独立电源是指其对外特性由电源本身 的参数决定，而不受电源之外的其它参数 控制。
1、独立电压源 2、独立电流源
常用的干电池和可充电电池
实验室使用的直流稳压电源
示波器
稳压电源
用示波器观测直流稳压电源的电压随时间变化的波形。
独立电压源
1. 理想电压源 2. 实际电压源的电路模型
理想电压源——电路符号及 约束方程(VCR)
• 元件两端的电压与通过它的电流无关的 电源为理想电压源，简称电压源。用us、 us(t)或US表示。电路符号如下：
电动势的定义及单位
1、电源力推动单位正电荷从电源的负极移 到正极所做的功称为电源的电动势；用e , e(t)或E表示。 2、实际方向与电压的实际方向相反，即电 位升高的方向。 3、单位： 1kV=103V 1mV=10-3V 1V=10-6V
电源电动势与其端电压的关系
U=－E
电功（能）与电功率
***（注意公式符号与数值符号的区别！）
例题1：已知电路如图所示，且I1=3A， I2=－3A，I3=－2A，I4=1A，I5=－1A； U1=5V，U2=11V，U3=6V，U4=－2V， U5=－8V。试标明各元件电压、电流的 实际方向，求各元件的功率，并说明是 吸收功率还是发出功率。
从图中所给电压、电流的参考方向可知：元件1、 2、4、5为关联参考方向，则应用P =U I计算元 件吸收的功率；元件3为非关联参考方向，因此 元件吸收的功率应为P =－U I。