1、重點：1. 電壓、電流的參考方向2. 電阻元件和電源元件的特性3. 基爾霍夫定律1.1 電路和電路模型1.實際電路由電工設備和電氣器件按預期目的連接構成的電流的通路。功能：a 能量的傳輸、分配與轉換；b 信息的傳遞、控制與處理。共性：建立在同一電路理論基礎上。2. 電路模型電路模型：反映實際電路部件的主要電磁性質的理想電路元件及其組合。理想電路元件：有某種確定的電磁性能的理想元件。5種基本的理想電路元件：電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：表示產生磁場，儲存磁場能量的元件電容元件：表示產生電場，儲存電場能量的元件電壓源和電流源：表示將其它形式的能量轉變成電能的元件。注意：1. 5種基本理想電

2、路元件有三個特征： （a）只有兩個端子； （b）可以用電壓或電流按數學方式描述； （c）不能被分解為其他元件。2. 具有相同的主要電磁性能的實際電路部件， 在一定條件下可用同一電路模型表示；3. 同一實際電路部件在不同的應用條件下，其電路模型可以有不同的形式。1.2 電流和電壓的參考方向電路中的主要物理量有電壓、電流、電荷、磁鏈、能量、電功率等。在線性電路分析中人們主要關心的物理量是電流、電壓和功率。1. 電流的參考方向電流：帶電粒子有規(guī)則的定向運動電流強度：單位時間內通過導體橫截面的電荷量。單位：A（安培）、kA、mA、mA。方向：規(guī)定正電荷的運動方向為電流的實際方向。元件(導線)中電流流動

3、的實際方向只有兩種可能: 與假設方向相同、與假設方向相反。（作圖示意）對于復雜電路或電路中的電流隨時間變化時，電流的實際方向往往很難事先判斷。參考方向：任意假定一個正電荷運動的方向即為電流的參考方向。表明（將電流量看成）：電流(代數量)，大小、方向(正負）電流參考方向的兩種表示：l 用箭頭表示：箭頭的指向為電流的參考方向。l 用雙下標表示：如 iAB , 電流的參考方向由A指向B。2. 電壓的參考方向電位j：單位正電荷q 從電路中一點移至參考點（j0）時電場力做功的大小。電壓U：單位正電荷q 從電路中一點移至另一點時電場力做功（W）的大小。實際電壓方向：電位真正降低的方向。單位：V (伏)、k

4、V、mV、mV例：已知：4C正電荷由a點均勻移動至b點電場力做功8J，由b點移動到c點電場力做功為12J， 若以b點為參考點，求a、b、c點的電位和電壓Uab、U bc; 若以c點為參考點，再求以上各值。解：1. ，2. ，結論：電路中電位參考點可任意選擇；參考點一經選定，電路中各點的電位值就唯一確定；當選擇不同的電位參考點時，電路中各點電位值將改變，但任意兩點間電壓保持不變。復雜電路或交變電路中，兩點間電壓的實際方向往往不易判別，給實際電路問題的分析計算帶來困難。電壓(降)的參考方向：假設高電位指向低電位的方向。（闡述同電流）電壓參考方向的三種表示方式：用箭頭表示、用正負極性表示、用雙下標U

5、AB表示3. 關聯(lián)參考方向元件或支路的u，i 采用相同的參考方向稱之為關聯(lián)參考方向。反之，稱為非關聯(lián)參考方向。(作圖示意)例：電壓電流參考方向如圖中所標，問：對A、B兩部分電路電壓電流參考方向關聯(lián)否？答：A：電壓、電流參考方向非關聯(lián)； B：電壓、電流參考方向關聯(lián)。注意：分析電路前必須選定電壓和電流的參考方向參考方向一經選定，必須在圖中相應位置標注 (包括方向和符號)，在計算過程中不得任意改變參考方向不同時，其表達式相差一負號，但電壓、電流的實際方向不變。1.3 電功率和能量1.電功率單位時間內電場力所做的功。定義：。由此可推得： 功率的單位：W (瓦) (Watt，瓦特)；能量的單位：J (焦

6、) (Joule，焦耳)2. 電路吸收或發(fā)出功率的判斷l(xiāng) u, i 取關聯(lián)參考方向P=ui 表示元件吸收的功率P>0 吸收正功率 (實際吸收)P<0 吸收負功率 (實際發(fā)出)l u, i 取非關聯(lián)參考方向P = ui 表示元件發(fā)出的功率P>0 發(fā)出正功率 (實際發(fā)出)P<0 發(fā)出負功率 (實際吸收)例：求圖示電路中各方框所代表的元件吸收或產生的功率。已知：U1=1V, U2= -3V，U3=8V, U4= -4V, U5=7V, U6= -3V，I1=2A, I2=1A,，I3= -1A 解：注意：對一完整的電路，滿足：發(fā)出的功率吸收的功率1.4 電路元件1. 電路元件

7、電路中最基本的組成單元。5種基本的理想電路元件：電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：表示產生磁場，儲存磁場能量的元件電容元件：表示產生電場，儲存電場能量的元件電壓源和電流源：表示將其它形式的能量轉變成電能的元件。（含受控源）注意：如果表征元件端子特性的數學關系式是線性關系，該元件稱為線性元件，否則稱為非線性元件。2.集總參數電路由集總元件構成的電路。集總元件：假定發(fā)生的電磁過程都集中在元件內部進行。集總條件：注意：集總參數電路中u、i 可以是時間的函數，但與空間坐標無關。因此，任何時刻，流入兩端元件一個端子的電流等于從另一端子流出的電流；端子間的電壓為單值量。1.5 電阻元件1. 定義電阻元

8、件：對電流呈現(xiàn)阻力的元件。其特性可用ui平面上的一條曲線來描述：，伏安特性：2. 線性時不變電阻元件任何時刻端電壓與電流成正比的電阻元件。l 電路符號（作電阻元件圖）l ui 關系“滿足歐姆定律”（公式書寫）l 單位：R 稱為電阻，單位：W (Ohm)；G 稱為電導，單位：S (Siemens) 注意歐姆定律只適用于線性電阻( R 為常數）；如電阻上的電壓與電流參考方向非關聯(lián)，公式中應冠以負號；說明線性電阻是無記憶、雙向性的元件。3. 功率和能量功率： p = u i= i2R =u2 / R表明：電阻元件在任何時刻總是消耗功率的。能量：從 t0 到 t 電阻消耗的能量：4. 電阻的開路與短路

9、開路： ；或 短路： ；或 1.6 電壓源和電流源 電容元件和電感元件的特性我們在第六章討論，下面介紹電源。1.理想電壓源定義：其兩端電壓總能保持定值或給定的時間函數，其值與流過它的電流 i 無關的元件叫理想電壓源。 電路符號：（如右圖）理想電壓源的電壓、電流關系：l 電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無關；與流經它的電流方向、大小無關。l 通過電壓源的電流由電源及外電路共同決定。l 電壓源不能短路！l 直流電壓源的伏安關系如右圖。l 電壓源的功率a. 電壓、電流參考方向非關聯(lián)； 物理意義：電流（正電荷 ）由低電位向高電位移動，外力克服電場力作功，電源發(fā)出功率。b. 電壓、電流參考方向關聯(lián)；

10、 物理意義：電場力做功，電源吸收功率例：計算圖示電路各元件的功率解： （發(fā)出功率） （吸收） （吸收）可見：滿足：P（發(fā)）P（吸）2. 理想電流源定義：其輸出電流總能保持定值或給定的時間函數，其值與它的兩端電壓u 無關的元件叫理想電流源。電路符號：理想電流源的電壓、電流關系l 電流源的輸出電流由電源本身決定，與外電路無關；與它兩端電壓方向、大小無關。l 電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定。直流電流源的伏安關系如右圖。注意：電流源不能開路！實際電流源的產生：可由穩(wěn)流電子設備產生，如晶體管的集電極電流與負載無關；光電池在一定光線照射下光電子被激發(fā)產生一定值的電流等。l 電流源的功率：a. 電壓

11、、電流的參考方向非關聯(lián)；>0為發(fā)出功率，起電源作用。b. 電壓、電流的參考方向關聯(lián)；>0為吸收功率，充當負載。例：計算圖示電路各元件的功率解： （發(fā)出）（發(fā)出）可見：滿足：P（發(fā)）P（吸）實際電源：干電池和鈕扣電池（化學電源）、燃料電池（化學電源）、太陽能電池（光能電源）、蓄電池（化學電源）、發(fā)電機組、風力發(fā)電等。1.7 受控電源(非獨立源)1. 定義電壓或電流的大小和方向不是給定的時間函數，而是受電路中某個地方的電壓(或電流)控制的電源，稱受控源。電路符號2.分類根據控制量和被控制量是電壓u 或電流i，受控源可分四種類型：電流控制的電流源、電壓控制的電流源、當被控制量是電壓時，用

12、受控電壓源表示；當被控制量是電流時，用受控電流源表示。受控源是一種四端元件，由輸入兩端口控制部分和輸出兩端口受控部分所構成。 電流控制的電流源 ( CCCS ) ，b : 電流放大倍數 電壓控制的電流源 ( VCCS )，g: 轉移電導 電壓控制的電壓源 ( VCVS )，m: 電壓放大倍數 電流控制的電壓源 ( CCVS )，r : 轉移電阻 3. 受控源與獨立源的比較獨立源電壓(或電流)由電源本身決定，與電路中其它電壓、電流無關，而受控源電壓(或電流)由控制量決定。獨立源在電路中起“激勵”作用，在電路中產生電壓、電流，而受控源是反映電路中某處的電壓或電流對另一處的電壓或電流的控制關系，在電

13、路中不能作為“激勵”。例：求電壓u2解：1.8 基爾霍夫定律基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律 （KCL）和基爾霍夫電壓定律( KVL )。它反映了電路中所有支路電壓和電流所遵循的基本規(guī)律，是分析集總參數電路的基本定律。基爾霍夫定律與元件特性構成了電路分析的基礎。1. 名詞解釋l 支路：電路中每一個兩端元件就叫一條支路?；螂娐分型ㄟ^同一電流的分支。兩種定義分別用在不同的場合。通常用b表示。l 結點：元件的連接點稱為結點。或三條以上支路的連接點稱為結點。通常用n表示。l 路徑：兩結點間的一條通路。由支路構成.l 回路：由支路組成的閉合路徑。通常用l表示。l 網孔：對平面電路，其內部不含任何支路的回

14、路稱網孔。注意：網孔是回路，但回路不一定是網孔。如右圖，b=3（或根據第一定義5），n=2（或根據第一定義=4），l=32. 基爾霍夫電流定律 (KCL)在集總參數電路中，任意時刻，對任意結點流出（或流入）該結點電流的代數和等于零。 KCL可推廣應用于電路中包圍多個結點的任一閉合面。（虛擬節(jié)點）清楚闡明： l KCL是電荷守恒和電流連續(xù)性原理在電路中任意結點處的反映；l KCL是對結點處支路電流加的約束，與支路上接的是什么元件無關，與電路是線性還是非線性無關；l KCL方程是按電流參考方向列寫的，與電流實際方向無關。3. 基爾霍夫電壓定律 (KVL)在集總參數電路中，任一時刻，沿任一回路，所有支路電壓的代數和恒等于零。 公式使用注意事項：l 標定各元件電壓參考方向。l 選定回路繞行方向，順時針或逆時針。l KVL也適用于電路中任一假想的回路。 明確指出（使學生清楚）：l KVL的實質反映了電路遵從能量守恒定律;l KVL是對回路中的支路電壓加的約束，與回路各支路上接的是什么元件無關，與電路是線性還是非線性