电路分析基础第1章电路的基本概念和基本定律

《电路分析基础第1章电路的基本概念和基本定律》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第1章　电路的基本概念和基本定律1.1电路和电路模型1.2电路分析的基本变量1.3基尔霍夫定律1.4电阻元件1.5理想电源1.6受控源1.7电路中电位的概念及计算习题11.1电路和电路模型若干电气设备或器件按照一定方式组合起来，构成电流的通路，叫做电路，有时也称为网络。1.1.1电路的组成与功能日常生活中使用的手电筒其电路就是一个最简单的电路，如图1.1-1所示。手电筒电路由电池、开关、导线和灯泡组成。电池是提供电能的器件，称为电源，它将其他形式的能量转换为电能；灯泡是用电器件，称为负载，它将电能

2、转化为光能、热能等其他形式的能量；导线称为中间环节，它连接电源和负载，起着传输电能的作用。可见，一个照明电路由电源、中间环节和负载三部分组成。图1.1-1手电筒实际电路电路的结构形式多种多样，大至长距离的电力输电线、通信网和计算机网等，小至芯片上的集成电路，但就其功能来说可归纳为两个方面：一是实现电能的传输、分配和转换功能；二是实现信号的传递与处理功能。电力系统是实现电能传输、分配和转换的典型例子，其组成框图如图1.1-2(a)所示。扩音器是实现信号的传递和处理功能的典型例子，其电路示意图如图1.

3、1-2(b)所示。图1.1-2电路示意图1.1.2电路模型电路分析中常用的三种最基本的理想电路元件模型符号如图1.1-3所示。图1.1-3三种最基本的理想电路元件模型符号任何一个实际电路都能用上面的理想元件模型通过适当连接组合而构成。例如，图1.1-1所示的手电筒实际电路可用图1.1-4所示的电路作为它的电路模型。图1.1-4手电筒的电路模型一个实际电路要能用集总参数电路去近似，需满足如下条件：实际电路的几何尺寸l(长度)远小于电路正常工作频率所对应的电磁波的波长l，即其中(1.1-1)

4、(1.1-2)1.2电路分析的基本变量1.电流带电粒子有规则地定向运动形成电流。电流的大小用电流强度衡量，电流强度简称为电流，用符号i(t)表示。电流强度定义为：单位时间内通过导体横截面的电荷量,即(1.2-1)在一些很简单的直流电路(见图1.2-1)中，根据电源电压的极性，电流的真实方向为从电源正极流出，流向电源负极，因此很容易判断出各支路电流的真实方向；在较复杂的直流电路中，电流(如图1.2-2中4W电阻支路的电流)的真实方向就难以判断。此外，当电路中的电流为交流时，电流的真实方向不断改变

5、，因此不可能在电路中用一个固定的箭头标明电流的真实方向。也就是说，当电路比较复杂或电路中的电流为交流时，电流的真实方向往往难以在电路图中标出。为了解决上述问题，我们引入参考方向这一概念。图1.2-1简单的直流电路图1.2-2较复杂的直流电路2.电压图1.2-3所示的电路中，a、b两点间的电压表明了单位正电荷由a点移至b点能量的改变量，用符号u(t)表示，写成数学表达式为图1.2-3电压定义示意图(1.2-2)如果正电荷由a点移到b点获得能量，即能量增加，则a点为低电位(负极)，b点为高电位(正

6、极)，电压升高，如图1.2-4(a)所示；如果正电荷由a点移到b点失去能量，即能量减少，则a点为高电位(正极)，b点为低电位(负极)，电位降低，如图1.2-4(b)所示。图1.2-4电压极性说明图如同需要为电流选定参考方向一样，也需要为电压选定参考极性。电压的参考极性可以任意选定，在电路图中用“＋”、“－”符号表示，如图1.2-4所示；或用带下标的电压符号表示，如电压uab表示电压u的参考方向为由a点指向b点，即a点为正极性端，b点为负极性端，并且有uab=－uba(1.2-3)综上所述，

7、在分析电路时，既要为通过元件的电流选定参考方向，又要为元件两端的电压选定参考极性，它们彼此可以独立无关地任意选定。但为了分析方便，常常采用关联的参考方向：电流的参考方向与电压降的参考方向一致，如图1.2-5(a)所示。这样，在关联参考方向下，在电路图上就只需标出电流的参考方向或电压的参考极性，如图1.2-5(b)、(c)所示。图1.2-5电压、电流关联的参考方向3.电功率下面以图1.2-6所示的ab段电路来阐述功率的概念。当电路工作时，电场力推动电荷在电路中定向移动，电场力对电荷作功。设在dt

8、时间内由a点转移到b点的电荷量为dq，且a点到b点为电压降，其值为u。根据式(1.2-2)电压的数学表达式可知，电荷dq在转移过程中失去的能量为dw=udq(1.2-4)图1.2-6电压、电流参考方向关联情况电荷失去能量意味着ab段电路吸收能量。电路在单位时间内吸收的能量称为电路的电功率，简称功率，即功率是衡量电路中能量变化速率的物理量，用符号p(t)表示。功率的数学定义式为将式(1.2-4)代入式(1.2-5)，有(1.2-5)因故得p(t)=ui(1.2