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,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1.,电流,定义,荷电质点的有序运动形成电流。,称为电流（用符号,i,表示），其方向规定为正电荷运动的方向,。,单位：安,培,（,A,）,单位：库,伦,(C),单位：秒（,s,）,基本要求：熟练掌握电压、电流的定义和参考方向的概念。,设在时间段,内,通过某截面的电荷的代数和,为,则极限,1.电流定义 荷电质点的有序运动形成电流。称为电流（用符,1,参考方向,:,任意假设的电流的方向,i,的量值和方向不随时间变化的电流称为直流（,DC,）。,i,随时间作周期性变化且平均值为零的电流称为交流（,AC,）。,电流符号、参考方向与,实际方向的关系,i,0,真实方向与参考方向一致；,i,0,真实方向与参考方向相反。,参考方向是为简化计算而引入的一个“假定”正方向。,参考方向:任意假设的电流的方向 i 的量值和方向不随时间,2,2.,电压、电位和电动势,试探电荷,q,在电场中所受到的电场力为,电场力,F,将试探电荷,q,从,a,点沿路线,l,移动到,b,点所做的功为,电压：,电场强度；,是电场力将单位正电荷由,a,点沿路线,l,移动到,b,点所作的功，称为由,a,点到,b,点沿路线,l,的,电压,：,2.电压、电位和电动势 试探电荷 q 在电场中所受到的电,3,注意：,在集中参数电路中，,a,b,两点之间的电压与计算路径无关，称为端电压。,电动势,：,单位正电荷在局外电场和感应电场的作用下从,a,点沿路线,l,移动到,b,点所作的功称为从,a,到,b,沿路线,l,的,电动势,。,电压、电位、电动势具有相同的单位：,V,电位：,任选一点,G,作为电位参考点，电路中某点与参考点之间的电压称为该点的电位，用,表示。有了电位的概念，两点之间的电压,便等于这两点的电位之差。,注意：在集中参数电路中，a,b 两点之间的电压与计算路径,4,一个元件上的电压和电流的参考方向相同时，称为,关联参考,方向。今后如不加特殊声明，均采用关联参考方向。,电压,/,电流的参考方向：,电压参考方向的标注方法见下图：,一个元件上的电压和电流的参考方向相同时，称为关联参考方向。,5,电功率,常简称功率,(power),是用以衡量电能转换或传输速率的物理量，可用下式表达：,电荷,从,a,点移到,b,点时电场力所做的功，即电路,A,吸收的电能,关联参考方向下结果为正值，则表明该电路实际上是吸收功率；若结果为负值，则是发出功率。,在,t,0,到,t,的时间内，电路吸收,(,电压、电流为关联参考方向时,),或发出,(,电压、电流为非关联参考方向时,),的能量为,：,基本要求：掌握电功率、电能的概念和计算方法。,电功率常简称功率(power)是用以衡量电能转换或传输速,6,（,a,）中电压、电流取为关联参考方向，吸收功率为,（,b,）中电压、电流取为非关联参考方向，吸收功率为,若（,a,）中的电压,u,=,10V,，,i,=2A,求,A,吸收的功率；,若（,b,）中的电压,u,=10V,，,i,=2A,求,A,吸收的功率。,对（,a,）、（,b,）两图,（a）中电压、电流取为关联参考方向，吸收功率为若（a）中的电,7,1.,电路结构,支路（跨在两个节点之间）,任意两节点,a,，,b,之间，由,m,条不同的支路和,m,1,个不同的节点,(,不含,a,和,b),依次连接成的一条通路称为,a,到,b,的路径,回路：闭合的路径,网孔：回路内部或外部不包含任何支路,支路,节点,路径,回路,网孔,能够将电路画在平面上，且做到除节点之外各支路都不相交，则称为,平面电路,；否则为,非平面电路,。,基本要求：掌握表述电路结构的基本术语，深入理解基尔霍夫电流定律的内容。,节点：两条及以上支路的连接点,1.电路结构支路（跨在两个节点之间）任意两节点a，b之,8,2.,基尔霍夫电流定律,基尔霍夫电流定律,(Kirchhoffs Current Law,，简称,KCL),：在集中参数电路中，任一时刻流出,(,或流入,),任一节点的支路电流代数和为零，即,(,i,k,表示第,k,条支路电流,),约定：,i,k,参考方向为流出节点时，,i,k,前面取“”号,;,流入节点时，,i,k,前面取“”号。,KCL,的其他表述,在集中参数电路中，任一时刻流出,(,或流入,),任一闭合边界,S,的支路电流代数和等于零。,任一时刻，流出任一节点,(,闭合边界,),电流的代数和等于流入该节点,(,闭合边界,),电流的代数和。,2.基尔霍夫电流定律 基尔霍夫电流定律(Kir,9,根据右图，列写,KCL,方程,（,1,）基本表述方式,对节点,节点：,节点：,节点：,（,2,）扩展表述方式,对闭合边界,（,3,）若上述四个表达式的负号项移到方程的右端则变成了第三种表达方式，如上式变为,根据右图，列写KCL方程（1）基本表述方式对节点（2）扩,10,电路如图所示。根据已知支路电流求出其它支路电流。,依次对图中节点列,KCL,方程得,节点：,节点：,节点：,节点：,节点：,若此题只求电流,i,5,，对闭合边界,S,列写,KCL,方程，一步便得,电路如图所示。根据已知支路电流求出其它支路电流。依次对图中节,11,基尔霍夫电压定律,(Kirchhoffs Voltage Law,，简称,KVL),：在集中参数电路中，任一时刻沿任一回路各支路电压的代数和等于零，即,（,u,k,表示第,k,条支路电压,),约定：,u,k,参考方向与回路方向相同时，,u,k,的前面取“”号，否则取“”号。,基本要求：掌握基尔霍夫电压定律的内容，并深刻理解其含义。,基尔霍夫电压定律(Kirchhoffs Voltage,12,回路,1,：,回路,2:,回路,3:,沿任一回路，各支路电压降,(voltage drop),的代数和等于电压升,(voltage rise),的代数和，即,集中参数电路中，任意两点之间的电压具有确定值，与计算路径无关。,说明：,平面电路网孔上的,KVL,方程是一组独立方程。设电路有,b,个支路,n,个节点，可以证明：平面电路的网孔数即独立,KVL,方程的个数等于,b,-,(,n,-,1),。当然取网孔列方程只是获得独立,KVL,方程的充分条件，而不是必要条件。,回路1：回路2:回路3:沿任一回路，各支路电压降(vo,13,电路如图所示。已知部分支路电压，求其它支路电压。,分别对含待求电压的回路列写,KVL,方程，并将待求电压写在等号左边得,回路,l,1,：,回路,l,2,：,回路,l,3,：,回路,l,4,：,电路如图所示。已知部分支路电压，求其它支路电压。分别对含待求,14,固定电阻,可变二端电阻,三端电阻,可变电阻,实际电阻器示例,实际电阻器示例,基本要求：了解电阻元件的种类，重点掌握线性电阻的欧姆定律及功率的计算。,固定电阻 可变二端电阻 三端电阻 可变电阻 实际电阻器示例,15,将流过相同电流的两个端子称为一个,端口,(port),。,欧姆定律,(Ohms Law),：对于线性二端电阻，其端口电压与电流之间成正比关系。,u,、,i,选关联参考方向,电阻，单位,:,欧,姆,，符号,电导,单位,:,西,门子,符号,S,对同一电阻,RG,=1,电阻吸收的功率和能量：,耗能元件,无源元件,将流过相同电流的两个端子称为一个端口(port)。,16,负电阻,:,(negative resistance),，在,u,、,i,取关联参考方向时，负电阻的电压、电流关系位于,、,象限，即,R,0,，,G,0,。负电阻将输出电功率（电功率小于零），对外提供电能。所以负电阻是一种,有源元件,(active element),。,非线性电阻：,电压、电流关系不是过,u-i,平面原点的直线，称为,非线性电阻,(nonlinear resistance),。,负电阻:(negative resistance)，在u、,17,1.,电压源,直流电压源,输出电压可调的直流电压源,交流电压源,按任意规律变化的电压源,特性：,电压源能够提供确定的电压,u,S,（称为源电压）。所谓“确定”是指源电压,u,S,与流过电压源的电流无关，电压源的电流将由与其相连的外电路来确定。,基本要求：掌握电压源和电流源的基本特性。,1.电压源直流电压源 输出电压可调的直流电压源 交流电压源,18,若,u,S,是常量，称为直流电压源,(,或恒定电压源,),，记作,若,u,S,是时变量，记作,u,S,=u,S,(,t,),。源,电压,u,S,的方向是从“,+”,极到“”极。,注：源电压置零时，电压源的作,用相当于短路。,电压源的功率,:,u,S,、,i,取非关联参考方向，在电源内电流从低电位流向高电位，所以上式表示电源输出功率。当结果为正时，表明电压源处于供电状态；否则表明电压源处于受电状态，实际上是输入功率，此情况下，电压源已成为负载。,若uS是常量，称为直流电压源(或恒定电压源)，记作 若uS是,19,求图示电路中每个电压源发出的功率。,(1),根据,KVL,求得各电阻电压,(2),由欧姆定律求出各电阻电流,(3),对各节点列写,KCL,方程，,求得各电压源电流,节点：,节点：,节点：,(4),计算各电压源发出的功率,求图示电路中每个电压源发出的功率。(1)根据KVL求得各电,20,2.,电流源,特性：,能够提供确定的端口电流,i,S,，称为源电流,(source current),。这里“确定”是指,i,S,与电流源端口电压无关，电流源的端口电压决定于它所接的外电路。,若,i,S,是常量，称为直流电流源，记作,若,i,S,是变量，记作,i,S,=i,S,(,t,),。,注：源电流为零时，电流源的作用相当于断路,。,符号,实际电流源示例,2.电流源特性：能够提供确定的端口电流 iS，称为源电流(,21,在非关联参考方向的情况下（如上图示），若功率大于零则电流源处于供电状态；否则处于受电状态。,*,电压源和电流源作为元件模型，能独立地对外提供电能，它们,属于有源元件。,*在电路中能够激发电压和电流，故独立电源也称为激励。,*电路中被激发的电压和电流称为,“,是对激励的,”,响应,。,*电压源的端口电压和电流源的端口电流与电路中其它电压和电,流无关，故又称其为独立电源,。,电流源的功率,在非关联参考方向的情况下（如上图示），若功率大于零则电流源,22,求图示电路中独立电源各自提供的功率。,分析：为获得独立电源各自提供的功率，就必须利用,KCL,和,KVL,求得流过电压源的电流和电流源两端的电压。,(1),由回路,l,1,，,l,2,的,KVL,方程分别求得,(2),由欧姆定律求得电阻电流,(3),由节点的,KCL,得流过电压源的电流,(4),电压源发出功率,电流源发出功率,思考：电流源功率的负号说明什么？,求图示电路中独立电源各自提供的功率。,23,思考题,右图所示电路中,E,c,=12V,，,R,c,=5k,，,R,e,=1 k,，,I,c,=1mA,，,I,b,=0.02mA,，,求：,U,ce,及,c,点、,e,点的电位,U,c,、,U,e,。,思考题 右图所示电路中Ec=12V，Rc=5k，Re=1,24,定义：,源电压（流）受电路中另一电压或电流控制，这类电源称为受控电源。若源电压（流）与控制电压（流）成正比关系。则此类受控源称为线性受控源。,VCVS,CCVS,VCCS,CCCS,注：各个控制系数都是常量，具有不同的量纲；同时，受控源属于有源元件，它有两个端口，又属二端口元件。,基本要求：掌握受控电源的概念、种类和它们的特性。,定义：源电压（流）受电路中另一电压或电流控制，这类电源称为受,25,求图示电路中两个受控电源各自发出的功率。,(1),对节点列,KCL,方程求得,i,1,(2),求,2,电阻的电压,(3),利用外网孔的,KVL,方程求得受控电流源端口电压,(4),受控电流源发出的功率为,(5),受控电压源发出的功率为,求图示电路中两个受控电源各自发出的功率。(1)对节
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