电路分析基础各章节小结

“电路分析基础”教材各章小结

第一章小结：

1.电路理论的研究对象是实际电路的理想化模型，它是由理想电路元件组成。理想电路元件是从实际电路器件中抽象出来的，可以用数学公式精确定义。

2.电流和电压是电路中最基本的物理量，分别定义为

电流

t

q

i

d

d

=

，方向为正电荷运动的方向。

电压

q

w

u

d

d

=

，方向为电位降低的方向。

3.参考方向是人为假设的电流或电压数值为正的方向，电路理论中涉及的电流或电压都是对应于假设的参考方向的代数量。当一个元件或一段电路上电流和电压参考方向一致时，称为关联参考方向。

4.功率是电路分析中常用的物理量。当支路电流和电压为关联参考方向时，

ui p=；

当电流和电压为非关联参考方向时，

ui

p-

=。计算结果0

>

p表示支路吸收（消耗）功率；

计算结果

<

p表示支路提供（产生）功率。

5.电路元件可分为有源和无源元件；线性和非线性元件；时变和非时变元件。电路元件的电压-电流关系表明该元件电压和电流必须遵守的规律，又称为元件的约束关系。

（1）线性非时变电阻元件的电压-电流关系满足欧姆定律。当电压和电流为关联参考方向时，表示为u=Ri；当电压和电流为非关联参考方向时，表示为u=－Ri。电阻元件的伏安特性曲线是u-i平面上通过原点的一条直线。特别地，R→∞称为开路；R＝0称为短路。

（2）独立电源有两种

电压源的电压按给定的时间函数u S(t)变化，电流由其外电路确定。特别地，直流电压源的伏安特性曲线是u-i平面上平行于i轴且u轴坐标为U S的直线。

电流源的电流按给定的时间函数i S(t)变化，电压由其外电路确决定。特别地，直流电流源的伏安特性曲线是u-i平面上平行于u轴且i轴坐标为I S的直线。

（3）受控电源

受控电源不能单独作为电路的激励，又称为非独立电源，受控电源的输出电压或电流受到电路中某部分的电压或电流的控制。有四种类型：VCVS、VCCS、CCVS和CCCS。

6.基尔霍夫定律表明电路中支路电流、支路电压的拓扑约束关系，它与组成支路的元件性质无关。

基尔霍夫电流定律(KCL)：对于任何集总参数电路，在任一时刻，流出任一节点或封闭面的全部支路电流的代数和等于零。

KCL 体现了节点或封闭面的电流连续性或电荷守恒性。数学表达为0=∑i 。

基尔霍夫电压定律(KVL )：对于任何集总参数电路，在任一时刻，沿任一回路或闭合节点序列的各段电压的代数和等于零。

KVL 体现了回路或闭合节点序列的电位单值性或能量守恒性。数学表达为0=∑u 。

7.任何集总参数电路的元件约束(VCR )和拓扑约束(KCL 、KVL )是电路分析的基本依据。

第二章小结：

1.等效是电路分析中一个非常重要的概念。

结构、元件参数可以完全不相同两部分电路，若具有完全相同的外特性(端口电压-电流关系)，则相互称为等效电路。

等效变换就是把电路的一部分电路用其等效电路来代换。电路等效变换的目的是简化电路，方便计算。

值得注意的是，等效变换对外电路来讲是等效的，对变换的内部电路则不一定等效。

2.电阻的串并联公式计算等效电阻、对称电路的等效化简和电阻星形联接与电阻三角形联接的等效互换是等效变换最简单的例子。

3.含独立电源电路的等效互换

（1）电源串并联的等效化简

电压源串联：∑=Sk Seq u u

电压源并联：只有电压相等极性一致的电压源才能并联，且

Sk Seq u u = 电流源并联：∑=Sk Seq i i

电流源串联：只有电流相等流向一致的电流源才能串联，且Sk Seq i i =

电压源和电流源串联等效为电流源；电压源和电流源并联等效为电压源。

（2）实际电源的两种模型及其等效转换

实际电源可以用一个电压源

S u 和一个表征电源损耗的电阻S R 的串联电路来模拟。称为戴维南电路模型。

实际电源也可以用一个电流源

S i 和一个表征电源损耗的电导S G 的并联电路来模拟。称

为诺顿电路模型。 两类实际电源等效转换的条件为 S G R 1S =

, S S S i R u = 。

（3）无伴电源的等效转移

无伴电压源可以推过一个节点，无伴电流源可以推过一个回路。

4.含受控电源电路的等效变换

在等效化简过程中，受控电源与独立电源一样对待，只是受控电源的控制量不能过早消失。

有源二端网络等效化简的最终结果是实际电源的两种模型之一。常表示为

B Ai u +=

其中，A 、B 为常数，u 、i 为二端网络端口的电压和电流。

当端口上的电压u 和电流i 参考方向关联时，A 就是戴维南电路模型中的

S R ，B 就是戴维南电路模型中的S u 。

若令有源二端网络中的独立源为零，此时的网络称为无源二端网络，就端口特性而言，等效为一个线性电阻，该电阻称为二端网络的输入电阻或等效电阻。当端口上的电压u 和电流i 参考方向关联时，输入电阻为

i u

R R i ==S

5.计算含理想运算放大器的两条重要依据是：

（1） 输入电阻∞→i R 。故反相输入和同相输入电流均为零。通常称为“虚断路”。

（2） 开环放大倍数∞→A ，且输出电压为有限值。a 端和b 端等电位。通常称为“虚

短路”。

第三章小结：

1. 对于具有b 条支路和n 个节点的连通网络，有(n －1)个线性无关的独立KCL 方程，(b －n ＋1)个线性无关的独立KVL 方程。

2.根据元件约束(元件的VCR )和网络的拓扑约束(KCL ，KVL )， 支路分析法可分为支路电流法和支路电压法。所需列写的方程数为b 个。用b 个支路电流(电压)作为电路变量，列出 (n －1)个节点的KCL 方程和(b －n ＋1)个回路的KVL 方程，然后代入元件的VCR 。求解这b 个方程。最后，求解其它响应。支路分析法的优点是直观，物理意义明确。缺点是方程数目多，计算量大。

3.网孔分析法适用于平面电路，以网孔电流为电路变量。需列写(b －n ＋1)个网孔的KVL 方程(网孔方程)。

(l)一般网络

选定网孔电流方向，网孔方程列写的规则如下：