1、 電路理論是整個電氣工程的重要理論基礎電路理論是整個電氣工程的重要理論基礎之一，它使電氣工程與數學和物理很好地結合在之一，它使電氣工程與數學和物理很好地結合在一起。一起。 電路分析電路分析是一門既有理論性，又有實是一門既有理論性，又有實踐性的課程踐性的課程. . 在電子技術領域內，在電子技術領域內，信號、電路和系統信號、電路和系統是三是三個相互聯系又有區別的基本成分。個相互聯系又有區別的基本成分。 信號是運載信息的工具信號是運載信息的工具( (信號的任務和本質信號的任務和本質) ) 電信號的基本形式就是變化的電壓和電流。電信號的基本形式就是變化的電壓和電流。 電信號都可表示為時間的函數電信號都

2、可表示為時間的函數( (時域分析時域分析) )，也，也可通過頻域分析其頻譜。可通過頻域分析其頻譜。 電路是對信號進行加工、處理的具體結構單電路是對信號進行加工、處理的具體結構單元元. .組成各種各樣的電路的元件有電阻、電容和電組成各種各樣的電路的元件有電阻、電容和電感等，若再加上半導體元件，尤其是目前的集成電感等，若再加上半導體元件，尤其是目前的集成電路，可以組成更為復雜的電路。路，可以組成更為復雜的電路。 系統是信號通過的全部電路和設備的總和系統是信號通過的全部電路和設備的總和. .因因此，系統所涉及的問題是全面性的，電路所關心是此，系統所涉及的問題是全面性的，電路所關心是為實現系統的特性，

3、電路所應有的結構和參數，所為實現系統的特性，電路所應有的結構和參數，所以是局部性的問題。以是局部性的問題。 電路理論近似地認為，電路理論近似地認為，熱能熱能消耗集中在電阻消耗集中在電阻元件中，元件中，磁場能磁場能集中在電感元件中，集中在電感元件中，電場能電場能集中集中在電容元件中，聯接元件的導線除了構成電流的在電容元件中，聯接元件的導線除了構成電流的通路外無任何其它能量的交換通路外無任何其它能量的交換。 電路理論是電路理論是根據電路模型探討各種電路的一根據電路模型探討各種電路的一般分析計算方法和設計方法，般分析計算方法和設計方法，它并不分析具體的它并不分析具體的電氣設備，卻都是各種設備中所發生

4、的電磁過程電氣設備，卻都是各種設備中所發生的電磁過程的高度概括和綜合。的高度概括和綜合。 電路理論包括電路分析及電路綜合電路理論包括電路分析及電路綜合 電路分析：電路分析：給定電路結構及有關參數，計算電路給定電路結構及有關參數，計算電路 各部分的電壓及電流，研究電路的激勵與響應之間各部分的電壓及電流，研究電路的激勵與響應之間 的關系，分析電路的特性等等。的關系，分析電路的特性等等。 電路綜合：電路綜合：根據根據給定電路系統的輸入（激勵）與輸給定電路系統的輸入（激勵）與輸出（響應）之間的規律（或技術指標）的基礎上，出（響應）之間的規律（或技術指標）的基礎上，研究如何設計電路的形式并計算電路元件的

5、參數，研究如何設計電路的形式并計算電路元件的參數，從而確定電路的結構。從而確定電路的結構。 第第1 1章章 電路模型與基本規律電路模型與基本規律1. 1. 電壓、電流的參考方向電壓、電流的參考方向2. 2. 基爾霍夫定律基爾霍夫定律l 重點重點：1.1 1.1 電路模型和集中參數假設電路模型和集中參數假設 為了進行電氣特性的分析，須用一些能反映為了進行電氣特性的分析，須用一些能反映單一電磁性質的抽象化、理想化的電路元件單一電磁性質的抽象化、理想化的電路元件, ,通過通過各種不同的連接方式組合而成各種不同的連接方式組合而成 . .工程上實際電氣裝置品種繁多工程上實際電氣裝置品種繁多, ,千差萬別

6、。千差萬別。 實際元件實際元件 電氣器件電氣器件 電氣裝置電氣裝置進行科學抽象的概括：進行科學抽象的概括： 用數學模型表示電氣器件外部功能。用數學模型表示電氣器件外部功能。 模型元件模型元件 電路元件電路元件 電路模型電路模型1. 1. 實際電路實際電路功能功能a a 能量的傳輸、分配與轉換；能量的傳輸、分配與轉換；b b 信息的傳遞與處理。信息的傳遞與處理。 由實際的電氣設備和實際的電路器件由實際的電氣設備和實際的電路器件按一定的規律連接構成的電流的通路。按一定的規律連接構成的電流的通路。反映實際電路部件的主要電磁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。性質的理想電路元件及其組

7、合。2. 2. 電路模型電路模型l理想元件理想元件 有某種確定電磁性能的理想電路有某種確定電磁性能的理想電路元件元件l電路模型電路模型幾種基本的電路元件：幾種基本的電路元件：電阻元件電阻元件：表示消耗電能的元件表示消耗電能的元件電感元件：電感元件：表示產生磁場，儲存磁場能量的元件表示產生磁場，儲存磁場能量的元件電容元件：電容元件：表示產生電場，儲存電場能量的元件表示產生電場，儲存電場能量的元件電源元件：電源元件：表示各種將其它形式的能量轉變成電能表示各種將其它形式的能量轉變成電能 的元件的元件說說明明l 具有相同的主要電磁性能的實際電路部件，具有相同的主要電磁性能的實際電路部件， 在一定條件下

8、可用同一模型表示；在一定條件下可用同一模型表示；l 同一實際電路部件在不同的應用條件下，同一實際電路部件在不同的應用條件下，其模型可以有不同的形式其模型可以有不同的形式例例3 3 集中參數假設集中參數假設 常見的電路元件是集中參數元件常見的電路元件是集中參數元件, ,其電氣特性其電氣特性是由他們端點上的電壓和電流之間的關系（有時是由他們端點上的電壓和電流之間的關系（有時還必須涉及電荷或磁通）來確切地表達的，這種還必須涉及電荷或磁通）來確切地表達的，這種關系通常可用參數來描述。有限個集中參數元件關系通?？捎脜祦砻枋?。有限個集中參數元件組成的電路稱為集中參數電路。組成的電路稱為集中參數電路。 集

9、中化判據來表示：集中化判據來表示：為實際元件的最大線性尺寸；為實際元件的最大線性尺寸；為電路中的最高工作頻率對應的波長。為電路中的最高工作頻率對應的波長。100ll100l100l說明說明 在集中參數假設下在集中參數假設下, ,電路中電路中u u、i i 可可以是時間的函數，但與空間坐標無關以是時間的函數，但與空間坐標無關所以cf(900)0.33m(1800)0.17m GSM900/ 1800雙頻手機的工作信號頻率為 900 MHz 和 1800 MHz，試判別該手機電路是否滿足集中參數假設。 例例1.1.1解解1.2 1.2 電路的基本變量和參考方向電路的基本變量和參考方向 電路中的主要

10、物理量有電壓、電流、電荷、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。主要關心的物理量是電流、電壓和功率。1. 電流電流l電流電流l電流強度電流強度電荷的有規則的定向運動電荷的有規則的定向運動單位時間內通過導體等勢面的電荷單位時間內通過導體等勢面的電荷量量l 方向方向規定正電荷的運動方向為電流的實際方規定正電荷的運動方向為電流的實際方向向l 單位單位A（安培）、（安培）、kA、mA、 A問題問題 元件元件( (導線導線) )中電流流動的實際方向只有兩種可中電流流動的實際方向只有兩種

11、可能能: :復雜電路或電路中的電流隨時間變化時，電流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的實際方向往往很難事先判斷, ,此時電流方向變成此時電流方向變成未知未知. .解決方法是建立參考方向解決方法是建立參考方向. .l參考方向參考方向i 參考方向參考方向大小大小方向方向(正負）正負）電流電流(代數量代數量)任意假定一個正電荷運動的方向任意假定一個正電荷運動的方向為電流的參考方向。為電流的參考方向。ABi 參考方向參考方向i 參考方向參考方向i 0i 0參考方向參考方向u+實際方向實際方向+實際方向實際方向參考方向參考方向u+ 0 吸收正功率吸收正功率 (實際吸收實

12、際吸收)P0 吸收正功率吸收正功率 (實際吸收實際吸收)P0 吸收負功率吸收負功率 (實際發出實際發出)564123I2I3I1+U6U5U4U3U2U1求圖示電路中各方框求圖示電路中各方框所代表的元件消耗或所代表的元件消耗或產生的功率。已知：產生的功率。已知： U1=1V, U2= -3V,U3=8V, U4= -4V,U5=7V, U6= -3VI1=2A, I2=1A, I3= -1A （發發出出）WIUP221111 （發出）（發出）WIUP62)3(122 （消耗）（消耗）WIUP1628133 （消耗）（消耗）WIUP3)1()3(366 （發出）（發出）WIUP7)1(7355

13、（發發出出）WIUP41)4(244 注注對一完整的電路，發出的功率消耗的功率對一完整的電路，發出的功率消耗的功率課外例題課外例題解解1.4 1.4 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流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和基爾霍夫電壓定律( ( KVL ) )。它反。它反映了電路中所有支路電壓和電流所遵循的基本映了電路中所有支路電壓和電流所遵循的基本規律，是分析集總參數電路的基本定律?；鶢栆幝?，是分析集總參數電路的基本定律?；鶢柣舴蚨膳c元件特性構成了電路分析的基礎?；舴蚨膳c元件特性構成了電路分析的基礎。1 1、有關術語、有關術語

14、（1 1）支路：）支路：（2 2）節點：）節點：（3 3）回路：電路中任一閉合路經）回路：電路中任一閉合路經（4 4）網孔：內部不含組成回路以外支路的回路）網孔：內部不含組成回路以外支路的回路（5 5）網絡：含元件較多的電路）網絡：含元件較多的電路2. 2. 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律 ( (KCL) )令流出為令流出為“+”+”，有：，有：例例 任意時刻，對于集中參數電路中的任一節點任意時刻，對于集中參數電路中的任一節點, 流出或流入流出或流入該節點電流的代數和等于零。該節點電流的代數和等于零。1( )0bkkit1i5i4i3i2i054321 iiiii54321iiiii (1)

15、 KCL(1) KCL給支路電流加上了線性約束。換句話說，給支路電流加上了線性約束。換句話說， KCLKCL給出的電路方程是以支路電流為變量的常系數線給出的電路方程是以支路電流為變量的常系數線性齊次代數方程。性齊次代數方程。 (2)KCL(2)KCL的實質是電流連續性原理在集中參數電路中的實質是電流連續性原理在集中參數電路中的表現。所謂電流連續性：在任何一個無限小的時的表現。所謂電流連續性：在任何一個無限小的時間間隔里，流入節點和流出節點的電流必然是相等間間隔里，流入節點和流出節點的電流必然是相等的，或在節點上不可能有電荷的積累，即每個節點的，或在節點上不可能有電荷的積累，即每個節點上電荷守恒

16、。上電荷守恒。 明確明確(3) KCL(3) KCL的重要性和普遍性還體現在該定律與電路的重要性和普遍性還體現在該定律與電路中元件的性質無關，即不管電路中的元件是中元件的性質無關，即不管電路中的元件是R、L、C、M、受控源、電源，也不管這些元件是線性、受控源、電源，也不管這些元件是線性、時變、時變、 (4) KCL(4) KCL的也適用于廣義節點，的也適用于廣義節點，即適合于一個閉合面。右即適合于一個閉合面。右圖所示電路，根據圖所示電路，根據KCLKCL設流設流入節點的電流為負，則：入節點的電流為負，則： -i1-i2-i3=0 (5)(5)應用應用KCLKCL時必須和電流的兩套符號打交道。時

17、必須和電流的兩套符號打交道。 本題的結果表明：當兩個單獨的電路只用一條導線本題的結果表明：當兩個單獨的電路只用一條導線相連接時，此導線中的電流必定為零。相連接時，此導線中的電流必定為零。例例1.4.2解解電路如圖所示，求電流電路如圖所示，求電流 2I 作封閉曲面作封閉曲面S S 如圖所示，對該廣義節點應如圖所示，對該廣義節點應KCLKCL用用 可得：可得： 02I例例1.4.3如圖所示的晶體管放大器中，廣義節點如圖所示的晶體管放大器中，廣義節點S S的電流的電流應滿足應滿足 這正是晶體管的電流分這正是晶體管的電流分配關系。配關系。 ecbIII3. 3. 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律 ( (KVL) ) 任一時刻，任一時刻，對于在對于在集集中中參數電路中參數電路中的任一回路的任一回路, , 沿著該回路的所有支路電壓的代數和等于零沿著該回路的所有支路電壓的代數和等于零。1( )0mkkut（2 2）選定回路繞行方向，）選定回路繞行方向， 順時針或逆時針順時針或逆時針. .U1US1+U2+U3+U4+US4= 0I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4（1 1）標定各元件電壓參考方向）標定各元件電