模拟电路第一章1

+ -
u1
32
3.电流控制电压源电路：
i1
Rb + ube + us b R e c
+ ri1 - Rc
电流控制电压源(CCVS)符号：
+
i1
ri1
-
33
4.电流控制电流源电路：
i1 Rb + ube + us b R Rc e c
i1
电流控制电流源(CCCS)符号:
i1
i1
34
与电路理论发展有关的世界 著名科学家
（1） 电压、电流的参考方向关联时
uS
_
i
uS
_
+
u
+
+ +
P ui uS i
_
（2） 电压、电流的参考方向非关联时
u
P ui uS i
25
_

5.独立电流源：其输出电流总能保持为一定的时间 函数，其值与它的两端电压u 无关的元件。 VCR：i(t)=is(t) 符号：
is + u
二、电流的参考方向（可以任意指定）
i A
1.
B
2.
3.
如果电流的实际方向与参考方向一致，则电流规 定为正值，即i>0；如果电流的实际方向与参考 方向不一致，则电流规定为负值，即i<0。 在指定的电流参考方向下，电流值的正和负就可 以反映出电流的实际方向。 电流参考方向的另一种表示法双下标表示法：iAB 表示电流参考方向是由A到B。
b
k
0
15

P24 1-3 校核电路中所有元件的功率平衡，即元件 发出的总功率应等于其他元件吸收的总功率
2A 5A A + 60V D + 40V+ 60V + 20V E -
2A
1A
B + 60V -
2A C
pA=-uAiA=-300W pC=uCiC=120W pE=uEiE=40W
pB=uBiB=60W pD=uDiD=80W
pA+pB+pC+pD+pE=0
16
第4节 电路元件
1.集总元件：在任何时刻，流入二端元件的 一个端子的电流一定等于从另一端子流出的 电流，且两个端子之间的电压为单值量。 2.集总电路：由集总元件构成的电路。
17
第5节 电阻元件
1.电阻
符号：
+
i
U
R
18
2.VCR(Voltage Current Relation)： 当u、i取关联参考方向时 u=Ri（欧姆定律）
当p<0时，元件实际产生功率|p|.
13

例题1：
A i=2A + u=5V B
p=ui=10w

例题2：
A i=2A B u=-5V +
-
p=-ui=10w
14

元件吸收的能量：
W p( )d
t0

t
功率平衡：一个完整的电路在任一时刻，所有元件 瞬时功率之和为零（能量守恒）。
p
k 1
电阻电路（第一至第五章） 直流电路 动态电路（第六、七章） 交流电路（第八至十八章）
电路
1
第一章 电路模型和电路定律 第1节 实际电路和电路模型
一、实际电路
1. 2. 3. 4.
电源：电能的发生器
+ 负载：用电设备 1.5V 聚能环 激励：电源 南孚 响应：电路中的电压和电流 -
二、电路模型
电阻、电感、电容、电源 Rs + us 2
36

基尔霍夫 ， Gustav Robert Kirchhoff (1824 — 1887)，德 国物理学家，1845年在一篇论文 的附录中发表了现称为基尔霍夫 定律的研究成果，当时他是一位 年仅 21 岁的大学生。后任海德堡 大学物理学教授。他还与本生共 同创立光谱化学分析法，从而发 现铯和铷两种元素（ 1859年）。 提出热辐射中的基尔霍夫辐射定 律。
第2节 电流和电压的参考方向
带电粒子有规则的定向运动 单位时间内通过导体横截面的电荷量
电流 电流强度
Δ q dq i (t ) l i m Δ t 0 Δ t dt
def
单位
A（安培）、kA、 mA、A
1kA=103A 1mA=10-3A
1 A=10-6A
方向
规定正电荷的运动方向为电流的实际方向 4
40

享 利 ， Joseph Henry(1797 — 1878), 美国科学家，发明家。享利与法 拉第几乎同时地发现电磁感应现象。 1893 年 IEC （国际电工委员会）芝加哥 会议批准以享利作为电感单位。
41

拉普拉斯 ， Pierre Simon Laplace(1749 — 1827),巴黎军事学 院数学教授。1779 年在发表题为 “ On What Follows ”（下一步是什 么）的论文中提出了两种函数之间的双 向惟一关系，并用以求解微分方程。然 而拉普拉斯变换在应用中的真正价值， 在其后一个多世纪中一直未被人们认识。 20 世纪 20 年代，英国电气工程师赫 维赛德（ Oliver Heaviside ） （ 1850 — 1925 ）提出的解决电路 瞬态计算的运算微积分（运算术），行 之有效而缺乏严格的证明，赫维赛德对 此并不以为然，说他是否因为不完全了 解消化过程而拒绝进餐。很多工程师和 数学家致力于解决这一问题，终于发现 拉普拉斯提出的一些积分恰好能为运算 微积分提供严密的基础，形成 20 世纪 30 年代中期出现的拉普拉斯变换法。42
5
例题：
i=2A A B
i=-2A A B
6
三、电压
电位 电压U 单位正电荷q 从电路中一点移至参考点 （＝0）时电场力做功的大小 单位正电荷q 从电路中一点移至另一点时 电场力做功（W）的大小
dW U dq
def
电压实际方向
电位真正降低的方向
7
单位：V (伏)、kV、mV、V
dw dw dq p u i dt dq dt
功率的单位：W (瓦) 能量的单位： J (焦) (Watt，瓦特) (Joule，焦耳)
12

当u,i取关联参考方向时，瞬时功率p=ui
A i +
u
B -

当u,i取非关联参考方向时，瞬时功率p=-ui
A i B
u
+

当p>0时，元件实际吸收功率|p|.
21
第6节 独立电压源和独立电流源

1.独立电压源：其两端电压总能保持为一定的时间 函数，其值与流过它的电流i无关的元件。
VCR：u(t)=us(t) 符号：
+ us
22
2.干电池： VCR：u(t)=US
符号：
US
u Us
i
23
3.u(t)=us(t)=0
+ us
us(t)=0
-
24
4、独立电压源的功率 i
37

欧姆 ， Georg Simon Ohm(1787—1854) ，生于 巴伐利亚（今德国南部），于 1827 年发现现以他命名的定 律。实际上，欧姆定律已在 1781 年由英国物理学家卡文 迪许（ H.Cavendish ）发现， 但他未发表其成果，多年后始 为人所知悉。 1881 年 IEC 规定以欧姆为电阻单位。

安培， Andr é Marie Amp è re(1775 — 1836),电磁学奠基人， 法国科学院院士。生于法国里昂。 12 岁时，在几周内即掌握了拉丁文， 从而得以涉猎当时的许多数学名著。 当他获悉奥斯特发现载流导线对磁针 的偏转效应后，立即设想了电流与磁 有关的理论，并在一周内发表该理论 的第一篇论文，随之发表了著名的 “安培环路定律”。安培是认识到电 压与电流区别的第一人，研制了用以 检测电流、电压的工具——检流计。 被认为是最伟大的电科学家之一。 1881 年 IEC （国际电工委员会）巴 黎首次会议上确定以安培为电流单位。
A i + u B
3、人们习惯于在元件上只标注电流的参考方向，默认 电压与电流取关联参考方向。
10
例：电流和电压的非关联参考方向.
A i
u +
B
A + u -
i B
11
第3节 功率和能量


当正电荷从元件的正极经元件运动到电压的负极时，电 场力对电荷做功，元件吸收能量；反之，当正电荷从元 件的负极经元件运动到电压的正极时，电场力对电荷作 负功，元件向外释放电能。 功率：元件吸收或产生能量的速率。 功率公式：
例题：
U=2V
+ A
B
+ A
U=-2V
B
9
五、电流和电压的关联参考方向 1、一个元件的电流和电压的参考方向可以独立地任意 指定。 2、关联参考方向:如果指定流过元件的电流的参考方 向是从标以电压正极性的一端指向电压负极性的一 端，即两者的参考方向一致，则电流和电压的参考 方向称为关联参考方向，否则称为非关联参考方向。
35

伏特，Alessandro Guiseppe Antonio Anastasio Volta (1745 －1827), 生于今意大利北部。24 岁时发明起电盘——第一架使物体 带电的装置。一年后，当他获悉加 伐尼发现两不同金属嵌入青蛙肌肉 中能产生电时，他认为动物肌肉不 是必需的，这一想法，终于使他在 1800 年发明了蓄电池。这一发明 得到拿破仑的赞赏，封为伯爵。他 的这一发明对欧姆、基尔霍夫等人 的研究工作起着很大的作用。 1881 年 IEC 正式批准以伏特为电 位的单位。
u
R单位 : , K, M
A i i + u B
当u、i取非关联参考方向时 u=-Ri（欧姆定律）
A i B
u
+
19
3.电导：G=1/R
S（ Siemens,西门子）
4.R=0
+ i R=0 u R u=0 u + i
20
5.R=无穷大
+ i + i
R=无穷大
u R i=u/R=0 u
6.电阻的功率：p=ui p=Ri2 p=u2/R p>=0， 电阻为耗能元件
c Rb + us Rc b e
30
1.电压控制电流源电路：
Rb + ube + us b R e c gube Rc
Leabharlann Baidu
电压控制电流源(VCCS)符号：
+ u1 31
gu1
2.电压控制电压源电路：
Rb + ube + us b R e c +ube
-
Rc
电压控制电压源(VCVS)符号：
+ u1 -
-
26
6.i(t)=is(t)=0
is
+ u -
is(t)=0
+
u
-
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7.电流源的功率 （1） 电压、电流的参考方向关联时
iS
iS
+
+
u
P ui S
_
（2） 电压、电流的参考方向非关联时
u
P uiS
28
_
例 计算图示电路各元件的功率。
解 i
R 5
uR (10 5) 5V
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戴维宁 ， L éon Charles Th évenin(1857 — 1926) 法国电报工程师。戴维宁定理 1883 年 发表在法国科学院刊物上，文仅一页半，是在直 流电源和电阻的条件下提出的，然而，由于其证 明所带有的普遍性，实际上它适用于当时未知的 其他情况，如含电流源、受控源以及正弦交流、 复频域等电路，目前已成为一个重要的电路定理。 当电路理论进入以模型为研究对象后，出现该定 理的适用性问题。前苏联教材中对该定理的证明 与原论文相仿。定理的对偶形式五十余年后始由 美国贝尔电话实验室工程师 E.L.Norton 提出， 即诺顿定理。
四、电压的参考极性（可以任意指定） 由参考极性正极指向参考极性负极的方向称为电压的参考方向 u + A u B
A
B
１、如果电压的实际方向与参考方向一致，则电压规定为正 值，即u>0；如果电压的实际方向与参考方向不一致，则电 压规定为负值，即u<0。 2、在指定的电压参考方向下，电压值的正负可以反映出电 压的实际方向。 3、电压参考方向的另一种表示法双下标表示法：uAB表示参 8 考方向是由A到B。
R
（具有确定电磁性质的理想元件）
1）电阻——反映消耗电能转换成其他形式能量的过程 （如电阻器、灯泡、电炉等）。
A i B
+
u
-
2）电容——反映产生电场、储存电场能量的特征。
i
+ C u -
3）电感——反映产生磁场、储存磁场能量的特征。
i
+ Ｌ u 3
4）电源元件——将化学能转变成电能的元件
一：电流
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法拉第 ， Michael Farady(1791 — 1867) ，英国一位铁匠的儿子，童年生 活困苦，几乎没有受到任何教育。 14 岁 进入伦敦一家图书交易公司，有机会从 《大不列颠百科全书》上读到一篇有关电 的文章。从此，开始他献身科学研究的生 涯。他发现了电磁感应现象，首先向世界 表明如何把动能转换为电能，时至今日， 每个电站都在利用他的发现。他提出场的 概念，启发后来的科学家的其他许多重大 发现，从无线电波到恒星的能量来源。在 化学方面他发现了电解定律。被誉为“科 学巨人”。 1881 年 IEC 决定以法拉作 为电容单位。
5V
_
_
+
10V
uR
+
_
i
P 10V
uR
5 1A R 5 uS i 10 1 10W
+
P5V uS i 5 1 5W
PR Ri 5 1 5W
2
满足：P10v+P5v+PR=0
29
第7节 受控源
受控源是一种理想电路元件，是从电子器 件抽象出来的，是一种二端口元件，由两 条支路组成，一条是控制支路，一条是受 控支路。