电路的基本概念和基本分析方法

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1、电工电子技术第1章电路的基本概念和基本分析方法电路基本知识1.1电阻元件和欧姆定律1.2电压源、电流源及其等效变换1.3受控源及含受控源电路的分析1.6电路基本定理1.5直流电路的基本分析方法1.41.1电路基本知识1.1.1电路及其作用电路是电流流通的路径，是为了满足某种需要由一些电气设备和器件按一定方式组合而成的。复杂的电路呈网状，又称电网络，简称网络。图1.1所示为一个简单的照明电路。开关合上后，灯泡发光，电池将化学能转换成电能。电路的形式虽然多种多样，但归结起来，都由电源、负载和中间环节三个基本部分组成。①电源②负载③中间环节图1.1照明电路1.1.2电路模型

2、表1.1列出了几种常用的理想电路元件及其图形符号。图1.2就是图1.1的电路模型。元件名称图形符号元件名称图形符号电阻电池电感理想电压源电容理想电流源表1.1常用的理想电路元件及其图形符号图1.2电路模型1.1.3电流及其参考方向电流的大小用电流强度来衡量，其数值等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。电流强度简称为电流，用i表示，即如图1.3所示，图中箭头所示的方向是任意假设的电流的参考方向，若在这个参考方向下计算出的电流为正值，说明所设参考方向与实际方向一致；若得出的电流为负值，说明所设参考方向与实际方向相反。参考方向不一定就是实际方向。图1.3电流的参考方向1.1.4

3、电压及其参考方向为了衡量电场力做功的能力，引入“电压”这个物理量。在电路中，把电场力将单位正电荷从A点移到B点所做的功定义为A、B两点间的电压，用uAB表示，即参考方向是一个极为重要的概念，电路的分析计算都是在选定的参考方向下进行的，使用时需要注意以下几点。①电流、电压的实际方向是客观存在的，不会因为参考方向选取的不同而改变。②在对电路进行分析计算时，对所提及的电流、电压必须首先选取其参考方向，并标注在电路图上，然后才能对电路进行分析计算。在未选取参考方向的情况下，所求得的电流、电压的值为正或为负都没有意义。③电流、电压的参考方向可以任意假定，参考方向选取的不同，算

4、出的电流、电压值相差一个负号。但参考方向一经选定，在电路的分析计算过程中不能再改变。④虽然电压、电流的参考方向可任意选定，但为了分析方便，常将同一元件上的电流和电压的参考方向选为一致，称为关联参考方向；反之，为非关联参考方向，如图1.4所示。图1.4关联与非关联参考方向1.1.5电位在分析电子电路时，常用到电位这一物理量。在电路中任选一点为参考点，常用符号“⊥”表示，某点的电位就是该点与参考点的电压。电位用字母V表示，单位是伏特（V）。在电路中若指定某点为参考点，如O点，则A点的电位为VA=UAO参考点本身的电位为零，所以参考点又称零电位点。1.1.6电功率

5、和电能1.电功率单位时间内电路吸收或发出电能的速率称为电功率，简称功率，用p或P表示。2.电能在电源内部，外力不断地克服电场力对正电荷做功，正电荷在电源内部获得了能量，把非电能转换成电能。在外电路中，正电荷在电场力的作用下，不断地通过负载放出能量，把电能转换成其他形式的能量。1.2电阻元件和欧姆定律1.2.1电阻元件电阻元件是反映材料或器件对电流呈现阻力、消耗电能的一种理想元件，用字母R表示。电阻元件的单位是欧姆（Ω），常用的单位还有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）。线性电阻元件的图形符号如图1.9所示。图1.9线性电阻元件的图形符号电阻的倒数称为电导，用G表示，即电

6、导的单位是西门子（S）。1.2.2欧姆定律欧姆定律是反映线性电阻的电流与该电阻两端电压之间关系的定律，是电路分析中最重要的基本定律之一。其内容是：通过线性电阻R的电流i与其两端的电压u成正比。当线性电阻上的电压与电流取关联参考方向时，如图1.10（a）所示，欧姆定律为u=Ri图1.10一段电阻电路直流时，有U=RI1.2.3电阻元件的伏安关系在u-i坐标平面上，表示电阻元件电压与电流关系的曲线称为该元件的伏安特性曲线。线性电阻的阻值是一个常数，在关联参考方向下，其伏安特性曲线是一条通过原点的直线，如图1.11（a）所示。非线性电阻的阻值不是一个常数，随

7、其电压、电流的变化而变化，也不遵循欧姆定律。因此，其伏安特性不再是一条直线，而是一条曲线。图1.11（b）所示为某晶体二极管在关联参考方向下的伏安特性曲线。图1.11线性和非线性电阻的伏安特性曲线1.2.4电阻元件的功率若选择电阻元件的电压、电流为关联参考方向，如图1.12所示，则电阻元件的功率为直流时，有图1.12关联参考方向下的电阻元件1.3电压源、电流源及其等效变换1.理想电压源理想电压源是从实际电源中抽象出来的一种理想电路元件。它两端的电压是一个定值US或是一定时间的函数uS，与通过它的电流无关；电流由外电路决定。