1、第1章 教學重點 教學難點1、電路中電位的計算；2、電流、電壓的參考方向與實際方向的關系；3、二端元件吸收能量的公式及有源元件與無源元件的規定。II原則上參考方向可任意選擇。原則上參考方向可任意選擇。在分析某一個電路元件的電壓與電流的關系在分析某一個電路元件的電壓與電流的關系時，需要將它們聯系起來選擇，這樣設定的時，需要將它們聯系起來選擇，這樣設定的參考方向稱為參考方向稱為關聯參考方向關聯參考方向。 U電電源源負負載載 U 電壓電流相一致的方向，即電流從高電壓電流相一致的方向，即電流從高電位流向低電位。電位流向低電位。小結：小結：(1) 分析電路前必須選定電壓和電流的參考方向分析電路前必須選定

2、電壓和電流的參考方向。(2) 參考方向一經選定，必須在圖中相應位置標注參考方向一經選定，必須在圖中相應位置標注 (包包括方向和括方向和符號符號），在計算過程中不得任意改變。），在計算過程中不得任意改變。+Riuu = Ri+Riuu = Ri（3）參考方向不同時，其表達式符號也不同，但實際參考方向不同時，其表達式符號也不同，但實際 方向不變。方向不變。 US I U定值定值USU O I 定義定義： 其兩端電壓總能保持定值或一定的時間函其兩端電壓總能保持定值或一定的時間函數，其值與流過它的電流數，其值與流過它的電流 i 無關的元件叫理想無關的元件叫理想電壓源。電壓源。 電路符號：電路符號：+_

3、iSuu對任意的對任意的i IS U I定值定值ISU O I 定義：定義：電激電激流流 其輸出電流總能保持定值或一定其輸出電流總能保持定值或一定的時間函數，其值與它的兩端電壓的時間函數，其值與它的兩端電壓u 無關的元件叫理想電流源。無關的元件叫理想電流源。 電路符號：電路符號：iS+_uSii對任意的對任意的u + 電壓或電流的大小和方向不是給定的時間函數，而是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受電路中某個地方的電壓( (或電流或電流) )控制的電源，稱受控源。控制的電源，稱受控源。受控電壓源受控電壓源受控電流源受控電流源 定義：定義： 電路符號：電路符號：

4、教學難點等效方法和KCL、KVL方法的綜合運用。等效變換概念、實質；等效變換概念、實質；思考什么是線性電路？為什么等效變換？目的是什么？何時等效？如何代替？實際電壓源與實際電流源等效？1 1、定義：、定義：若若N1和和N2的端口伏安關系完全一致，則的端口伏安關系完全一致，則N1 和和N2互為等效。互為等效。等效等效R等效等效= U / I 一個無源二端電阻網絡可以用端口的入端電阻來一個無源二端電阻網絡可以用端口的入端電阻來等效等效。無無源源+U_IR等效等效+U_I2 2、目的：、目的：化簡電路。化簡電路。3 3、對外等效：、對外等效：其外部特性等效。其外部特性等效。電壓源、電流源的串聯和并聯

5、電壓源、電流源的串聯和并聯 一、一、 理想電壓源的串并聯理想電壓源的串并聯串聯串聯:uS= uSk ( 注意參考方向注意參考方向)電壓相同的電壓源才能并電壓相同的電壓源才能并聯，且每個電源的電流不聯，且每個電源的電流不確定。確定。uSn+_+_uS1+_uS+_5VI5V+_+_5VI并聯并聯:snssuuu.1二、理想電流源的串并聯二、理想電流源的串并聯可等效成一個理想電流源可等效成一個理想電流源 i S（ 注意參考方向）注意參考方向）.電流相同的理想電流源才能串聯電流相同的理想電流源才能串聯,并且每個電流源的端電壓不并且每個電流源的端電壓不能確定。能確定。串聯串聯:并聯：并聯：iS1iS2

6、iSkiSskssssksiiiiii 21 ,電源的等效變換電源的等效變換本小節將說明實際電壓源、實際電流源兩種模型可本小節將說明實際電壓源、實際電流源兩種模型可以進行等效變換，所謂的以進行等效變換，所謂的等效等效是指是指端口的電壓、電流在端口的電壓、電流在轉換過程中保持不變。轉換過程中保持不變。u=uS Ri ii =iS Giui = uS/Ri u/Ri 通過比較，得等效的條件：通過比較，得等效的條件： iS=uS/Ri , Gi=1/RiiGi+u_iSi+_uSRi+u_ba6A2A6V+_10 W Wab66V10W Wab6V60V10W W例例6. 網孔電流法網孔電流法 節點

7、電壓法節點電壓法教學難點熟練掌握用視察方法列寫網孔方程。熟練掌握用視察方法列寫節點方程。寫出寫出網孔電流法網孔電流法、節點電壓法實質及其公式。、節點電壓法實質及其公式。 網孔網孔 節點節點 回路回路 實質：實質： 公式：公式：網孔電流法網孔電流法 網孔分析法的步驟：網孔分析法的步驟： 1選定一組網孔，并假設各網孔電流的參考方向。選定一組網孔，并假設各網孔電流的參考方向。 2以網孔電流的方向為網孔的巡行方向，列寫各網孔以網孔電流的方向為網孔的巡行方向，列寫各網孔的的KVL方程。方程。 3由網孔方程解出網孔電流。原電路非公共支路的電由網孔方程解出網孔電流。原電路非公共支路的電流就等于網孔電流，公共

8、支路的電流等于網孔電流的代數和。流就等于網孔電流，公共支路的電流等于網孔電流的代數和。例 本例是含有受控源的情況。如圖3.2.5所示電路，利用網孔分析法求電壓u。圖3.2.5 解解 先將受控源看成獨立電源。如圖中所標網孔方向，可知i1=0.1u, i3 =4A，對網孔2列方程為26i2-2i1-20i3=12其中可以解得i2=3.6A, u=8V。含有受控源 實質：實質： 公式：公式：節點電壓法節點電壓法舉例說明：舉例說明： (2) 列列KCL方程：方程： iR出出= iS入入i1+i2+i3+i4=iS1- -iS2+iS3- -i3- -i4+i5=- -iS3un1un2iS1iS2iS

9、3R1i1i2i3i4i5R2R5R3R4012(1) 選定參考節點，標明其余選定參考節點，標明其余n-1個獨立節點的電壓個獨立節點的電壓代入支路特性：代入支路特性：S3S2S14n2n13n2n12n11n1iiiRuuRuuRuRuS35n24n2n13n2n1iRuRuuRuu 本例研究含有受控源的情況。如圖所示電路，利用節點分析法求i1和i2。 疊加定理疊加定理 戴維寧（戴維南）定理戴維寧（戴維南）定理 最大功率傳輸定理最大功率傳輸定理教學難點1、各定理的應用。2、戴維南和諾頓定理中如何正確求出開路電壓uoc與入端等效電阻Rin。疊加定理的應用疊加定理的應用說明說明如下：如下：1. 疊

10、加定理只適用于線性電路，不適用于非線性電路。疊加定理只適用于線性電路，不適用于非線性電路。2. 不同電源所產生的電壓或電流，疊加時要注意按參考不同電源所產生的電壓或電流，疊加時要注意按參考方向求其代數和。方向求其代數和。3. 若運用疊加定理計算功率，必須在求出某支路的總電若運用疊加定理計算功率，必須在求出某支路的總電流或總電壓后進行。因為若某電阻支路電流流或總電壓后進行。因為若某電阻支路電流i是兩個電源是兩個電源分別作用時產生電流分別作用時產生電流i 和和i 之和，即之和，即i = i + i ，則功，則功率應為率應為P = Ri2 = R( i + i )2 但不能按下式計算但不能按下式計算

11、P R i 2+ R i 2V9V12444)13(OCUW60iuRV25. 2V92622u 電容、電感伏安關系電容、電感伏安關系 一階動態三要素一階動態三要素教學難點1、動態元件的儲能及其有源與無源的判別。2、計算電容元件的電壓應按 ，當iC(t)不能用一個函數表示時，應分段計算。 )(tf-)( f穩態值穩態值-)0( f - 利用求三要素的方法求解暫態過程，稱為利用求三要素的方法求解暫態過程，稱為三要素法三要素法 )0( f)( f任何形式的一階電路的零輸入響應、階任何形式的一階電路的零輸入響應、階躍零狀態響應和階躍全響應可歸納為躍零狀態響應和階躍全響應可歸納為f ( t ) = f

12、 ( ) f ( 0 0 ) f ( ) et 正弦三要素正弦三要素 正弦量和相量是一一對應正弦量和相量是一一對應 有效值向量、最大值相量有效值向量、最大值相量 會畫相量圖會畫相量圖 相量法求解正弦穩態電路相量法求解正弦穩態電路(1) 幅值幅值 (amplitude) (振幅、振幅、 最大值最大值)Im：反映正弦量變反映正弦量變化幅度的大小。化幅度的大小。(2) (2) 角頻率角頻率(angular frequency)w w ：每秒變化的角度：每秒變化的角度( (弧度弧度) )， 反映正弦量變化快慢。反映正弦量變化快慢。 正弦量的正弦量的三要素三要素：tiO / /w wT(3) 初相位初相

13、位(initial phase angle) ：反映了正弦量的：反映了正弦量的計時起點計時起點。 (w wt+ )表示正弦量隨時間變化的表示正弦量隨時間變化的進程進程,稱之為相位角。它的大小決定該稱之為相位角。它的大小決定該時刻正弦量的值。時刻正弦量的值。Im2 w wtTf w w22 單位：單位： rad/s ，弧度弧度 / 秒秒i(t)=Imsin(w w t+ )峰峰-峰值：峰值：2 Im)(sinmtIi？= 非正弦量不能用相量表示。非正弦量不能用相量表示。只有只有同頻率同頻率的正弦量才能畫在同一相量圖上。的正弦量才能畫在同一相量圖上。 IU UeUUmjmm 或：或：IeImjm

14、相量相量UU 模模用最大值表示用最大值表示 ，則用符號：，則用符號：mmI U、 相量圖相量圖: 把相量表示在復平面的圖形把相量表示在復平面的圖形 實際應用中，模多采用有效值，符號：實際應用中，模多采用有效值，符號：I U、IU如：已知如：已知220 cos(45 )Vu tVe220j45m UVe2220j45 U則則或或)jsincos(ejUUUU 相量式相量式:1U 202U 452U1U 落后于落后于1U2U超前超前落后落后？2110 2cos(45 ) Vu t1220 2cos(20 ) Vu t+1+jV202201 UV451102 U0 KCL I0 KVL U正弦交流電

15、路的分析和計算正弦交流電路的分析和計算IU、 若正弦量用相量若正弦量用相量 表示，電路參數用復數阻抗表示，電路參數用復數阻抗（ ) )表示，則直流電路中表示，則直流電路中介紹的基本定律、定理及各種分析方法在正弦交流電介紹的基本定律、定理及各種分析方法在正弦交流電路中都能使用。路中都能使用。 C CL LRR1jj、0 KCL I0 KVL U 電阻電路電阻電路RIU)(jLXIU純電感電路純電感電路)j(CXIU純電容電純電容電路路一般電路一般電路ZIU1. 根據原電路圖畫出相量模型圖根據原電路圖畫出相量模型圖(電路結構不變電路結構不變)Ee 、Ii 、UuX C 、XL 、 RRCLjj2.

16、 根據相量模型列出相量方程式或畫相量圖根據相量模型列出相量方程式或畫相量圖3. 用相量法或相量圖求解用相量法或相量圖求解4. 將結果變換成要求的形式將結果變換成要求的形式有功功率有功功率 P 有功功率等于電路中各電阻有功功率之和，有功功率等于電路中各電阻有功功率之和，或各支路有功功率之和。或各支路有功功率之和。ii12iRIP 無功功率等于電路中各電感、電容無功功率之無功功率等于電路中各電感、電容無功功率之和，或各支路無功功率之和。和，或各支路無功功率之和。)(iii12iCLXXIQ 的相位差的相位差與與為為iiiIU i1iisin iIUQ 或或i1iicos iIUP或或第十章第十章

17、耦合電感電路耦合電感電路互感互感含有耦合電感電路的計算含有耦合電感電路的計算空心變壓器空心變壓器理想變壓器理想變壓器耦合電感耦合電感電路模型：電路模型： L1、L2和和M描述描述i1u1L1+- -11L2i2u2+- -22M同名端：同名端：用圓點或用圓點或“*”表示。表示。L1、L2自感系數；自感系數；M 互感互感1=L1i1+Mi22=L2i2+Mi1 當兩個電流分別從兩個線圈的對應端子同當兩個電流分別從兩個線圈的對應端子同時流入或流出，若所產生的磁通相互加強時，時流入或流出，若所產生的磁通相互加強時，則這兩個對應端子稱為兩互感線圈的同名端。則這兩個對應端子稱為兩互感線圈的同名端。 同名

18、端同名端四、四、 耦合系數耦合系數 用耦合系數用耦合系數k 表示兩個線表示兩個線圈磁耦合的緊密程度。圈磁耦合的緊密程度。121defLLMkk=1 稱全耦合稱全耦合: : 漏磁漏磁 F s1 =Fs2=0F11= F21 ，F22 =F12 耦合系數耦合系數k與線圈的結構、相互幾何位置、與線圈的結構、相互幾何位置、空間磁介質有關。空間磁介質有關。下 頁上 頁注意 返 回10. 2 含有耦合電感電路的計算含有耦合電感電路的計算要注意的問題：要注意的問題：正弦穩態分析采用相量法正弦穩態分析采用相量法KVL方程時，耦合電感上的電壓要包含互感電方程時，耦合電感上的電壓要包含互感電壓（使用同名端）壓（使

19、用同名端）耦合電感上的互感電壓與耦合電感上的互感電壓與其它支路電流有關，可以用其它支路電流有關，可以用CCVS來代替來代替*jw w L11 I2 Ijw w L2jw w M+2 U+1 Ujw w L11 I2 Ijw w L2+2 j IM1 j IM+2 U+1 U12222111 w w w w w w w w IMjILjUIMjILjU10. 3 理想變壓器理想變壓器*1 I2 I+2 U+1 Un : 1N1N2理想變壓器的電路模型理想變壓器的電路模型 21UnU 211InI 變比變比212121LLLMMLNNn 前提：參前提：參考方向和考方向和同名端同名端*1 I2 I+2