主講：許愛德信息科學技術學院Tel-mail：aidexu@課程面向對象通信工程電子信息工程電子科學與技術光電工程（72學時）考核方式：考試參考資料：《電路》第五版邱關源

《電路分析基礎》第四版李翰蓀實驗課《電路原理實驗》自編教材大連海事大學出版社教材：理論課《電路理論》自編教材電子工業出版社作業按照要求課前收好，不交扣平時成績（作業本要求）。實驗一次不做，成績0分，并取消考試資格。無故曠課一次從平時成績扣。實驗：實驗時理論課停一次答疑：電航樓224實驗內容第3周基爾霍夫定律驗證和電位的測定

第5周戴維南定理驗證和最大功率傳輸條件的測定

第7周受控源特性的研究第9周動態電路的仿真實驗第11周交流電路等效參數的測定第13周

R-L-C串聯諧振電路的研究第15周自行設計創新實驗實驗安排（單周）地點：電航樓301324指導教師：王維剛張惠澤

預習、操作、實驗報告要求；實驗室規章制度。前言

1、電路課程的重要性：是一門專業基礎課，為后續的專業課打基礎。

2、學習方法電路理論低頻電子線路信號與系統數字邏輯電路單片機原理電磁場與微波技術現代信號處理聽課復習、答疑作業平時：期末：總復習+答疑+習題3、授課內容第一章電路基本定律和簡單電阻電路第二章電阻電路的一般分析第三章含運算放大器電路第四章一階電路第五章正弦電路和相量法第七章互感電路第六章諧振第九章非正弦電路第十章雙口網絡第1章電路基本定律和簡單電阻電路

本章內容：1.1電路和電路模型1.2電路分析基本變量1.3電路分析基本元件1.4基爾霍夫定律1.5電路的等效變換

1.1電路和電路模型

電路：電流的通路,實際電路是將電器元件或設備按一定方式連接起來。

某液晶電視的電源電路某變電站電路電路模型:理想化元件代替實際電器元件或設備。

具有某種確定電磁性質并有精確數學定義的基本結構；在一定的條件下，理想元件及組合足以模擬實際電路中器件發生的物理過程。實際電路電路模型電路作用：發電機升壓變壓器降壓變壓器電燈電動機電爐...輸電線放大器揚聲器話筒

(1)實現電能的傳輸、分配與轉換(2)實現信號的傳遞與處理電路的組成部分電源:

提供電能的裝置負載:取用電能的裝置中間環節：傳遞、分配和控制電能的作用發電機升壓變壓器降壓變壓器電燈電動機電爐...輸電線直流電源直流電源:

提供能源信號處理：放大、調諧、檢波等負載信號源:

提供信息放大器揚聲器話筒

電源或信號源的電壓或電流稱為激勵，它推動電路工作；由激勵所產生的電壓和電流稱為響應。1.2電路分析基本變量

1.2.1電流

定義：電路中自由電子或帶電質點在電場力作用下有規律的運動形成電流。用或表示,單位：安培(A).電流電壓電功率電勢大小：單位時間內通過導體橫截面的電荷量方向：正電荷移動的方向為實際方向。圖中表示Iab

雙下標箭頭abRI問題思考：電流方向AB？電流方向BA？E1ABRE2IR?某收音機電路圖（能否馬上判斷出某條支路的電流）？No！！另外，交流電路中i0tT/2Ti當從左到右當從右到左無法標注實際方向！！任意假定一個方向為電流正方向,稱為參考方向。

若參考方向與實際方向一致，電流參考方向：i實際方向參考方向i>0i<0i參考方向實際方向

例：如圖，導線中，電子從左向右移動產生1mA的電流，請確定和。

例例若I=5A，則實際電流從a流向b；若I=–5A，則實際電流從b流向a。abRI1.2.2電壓

定義：指電場力把單位正電荷從電場的一點移動到另一點所做的功，用表示，單位：伏特（V）。

大小：方向：實際方向：電位降落的方向。高電位低電位

參考方向：任意規定一方向為電壓的正方向。

參考方向與實際方向一致電壓為“+”，方向不一致為“-”。（a）（b）a點電位比b點高5Va點電位比b點低5Vu__+正負號abUab（高電位在前，低電位在后）

雙下標箭頭uab表示電壓和電流參考方向的關系關聯+VI－非關聯+VI－電流參考方向從電壓參考方向的正極流入，負極流出，電壓電流參考方向稱為關聯的；反之稱為非關聯的。非關聯關聯關聯還是非關聯一定是針對某一個元件。電位：選電路中某一點作為參考點，令該點電位為零，其他點相對該點的電壓稱為電位。abcd令C點作為參考點，即uc=0ua=uac，ub=ubc，ud=udc例某點電位為正，說明該點電位比參考點高；某點電位為負，說明該點電位比參考點低。無論電位怎么變，兩點之間的電壓是恒定的。引入電位后，電路圖的簡化：例1例21.2.3電功率功率：單位時間內電場力所做的功。

若某段電路的電壓為

，流過的電流為，則功率為：功率的正負？

實際與定義一致；實際與定義相反。

(關聯方向)(非關聯方向)規定實際上是吸收還是發出功率？例：計算圖中每一部分的吸收功率。(a)關聯參考方向

（b）非關聯參考方向例例求圖示電路中各方框所代表的元件吸收或發出的功率。

已知：U1=1V,U2=-3V，U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3V，I1=2A,I2=1A,，I3=-1A564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1－例解:對一完整的電路，滿足：發出的功率＝吸收的功率564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1－注意思考：

圖中，B元件吸收或發出的功率，其電壓、電流為：（20

，

吸收，發出）1.2.4電動勢

非電場力將單位正電荷從低電位移到高電位所作的功定義為電動勢，簡稱電勢。

電壓是電位降，電勢則產生電位升。

+-Euab1.3電路分析基本元件

集總電路：當實際電路的尺寸遠小于使用時其最高工作頻率所對應的波長時，對應電路稱為實際電路的集總電路模型。集總參數元件外部不存在任何電場與磁場。在集總電路中，任何時刻，流入二端元件的一個端子的電流一定等于從另一個端子流出的電流，且兩個端子之間的電壓為單值量。

分布電路：當電路的尺寸大于最高頻率所對應的波長或兩者屬于同一數量級時，便不能作為集總電路處理，應作為分布參數電路處理。（1）電阻R（單位：、k、M）1.3.1無源元件Riu線性電阻iu伏-安特性①伏安關系主要特性：②電導，單位:西門子（S）；③兩種特殊情況：④吸收的功率

耗能元件，電子電路中常用的電阻要標明額定功率。

（a）碳膜電阻（b）線繞電阻（c）鋁殼電阻

一些有代表性的電阻

有一個100Ω、1W的碳膜電阻使用于直流電路，問在使用時電流、電壓不得超過多大的數值？例

故在使用時電流不得超過100mA，電壓不得超過10V。解：⑤可變電阻

可變電阻的符號

可變電阻器示例⑥電阻的四色環表示法色環棕紅橙黃綠藍紫灰白黑數值

123456789

0

2500

±5%（2）電容++++----+q-qui（單位：）庫-伏特性電容符號有極性無極性+_

主要特性：①電容上電流、電壓的關系當(直流)時,uiC在直流電路中電容相當于開路.結論

電容元件是一種有“記憶”的元件，也叫動態元件，電阻“無記憶”，電容用完后一定要進行放電。②電容的“記憶性”③電容的儲能

電容是一種儲能元件,儲存的能量以電場形式存在。極板面積板間距離介電常數④電容和結構參數的關系uiC⑤實際電容器漏電現象：考慮損耗的模型為額定電壓：使用時若電壓超過額定電壓，便會縮短電容的使用壽命，甚至因介質被擊穿而迅速損壞。（3）電感（單位：H,mH,H）單位電流產生的磁鏈。i(t)+-u(t)（t)＝N(t)磁通磁鏈iO+-uiL

主要特性：①電感中電流、電壓的關系uei當(直流)時,在直流電路中電感相當于短路.結論②電感的“記憶性”

電感元件是一種有“記憶”的元件，也叫動態元件。電感是一種儲能元件,儲存的磁場能量為：③電感的儲能線圈面積線圈長度導磁率④電感和結構參數的關系uei⑤實際電感線圈寄生參數：匝間電容和線繞電阻額定電流：超過額定值時，會使導線發熱影響絕緣而縮短使用壽命，甚至被燒毀。LCR直流電路中，電阻R直流電路中，相當于短路直流電路中，相當于開路耗能元件儲能元件儲能元件無源元件小結注意

實際元件的特性可以用若干理想元件來表示。注意（1）獨立源

理想電壓源是從實際電壓源在一定條件下抽象出來的一種模型，能獨立向外提供一個確定電壓而與通過的電流無關的元件。

1.3.2有源元件①電壓源

（a）直流電壓源；（b）可變電壓源；（c）交流電壓源；（d）通用符號作業：P37—1-13,1-14,1-16,1-17理想電壓源實際電壓源有內阻，輸出電流增大時，電源的端電壓會降低。

實際電壓源②電流源

理想電流源（簡稱電流源）是實際電流源在一定條件下抽象出來的一種模型，能獨立向外提供一個確定電流而與其端電壓無關的元件。

理想電流源

實際電流源有內阻，其輸出電流不再象理想電源那樣保持不變。

實際電流源（a）太陽能光電池（b）實驗室用電流源（2）受控源（非獨立源）

受控源元件是為了描述晶體管、場效應管等電子器件的物理現象而抽象出來的一種模型，目的在于表明器件的電壓、電流關系。+–受控電壓源受控電流源電流控制電壓源(CCVS)電壓控制電流源(VCCS)電流控制電流源(CCCS)電壓控制電壓源（VCVS)四類受控源：實際電路的受控源模型舉例：例求：電壓u2。解5i1+_u2_u1=6Vi1++-3例1.4基爾霍夫定律GustavRobertKirchhoff(1824-1887)，基爾霍夫/克西霍夫Kirchhoff’sCurrentLaw—KCL

(基爾霍夫電流定律

)Kirchhoff’sVoltageLaw—KVL(基爾霍夫電壓定律)作業：P39—1-22,1-24,1-25,1-26概念:支路：每一個二端的簡單元件(包括一段無阻導線)稱為支路。有時兩個元件串聯在一起無分岔也看作是一條支路。

+_R1US1+_US2R2R33條支路結點：三條或三條以上支路的連接點稱為結點。

+_R1US1+_US2R2R3AB2個結點下面電路圖中幾個結點?路徑：一串相連接的支路的組合。

回路：電路任一首尾相連的閉合路徑稱為回路。

+_R1US1+_US2R2R33條回路1231.4.1基爾霍夫電流定律（KCL）

定律內容:電路中,任何時刻,對任一結點，所有支路電流的代數和恒等于零。﹙流入:–

流出:+）

如圖I1I2I3I4或：即：流入結點的電流等于由結點流出的電流。流入流出電流定律的依據：電流的連續性電流定律還可以擴展到電路的任意封閉面。例I1+I2=I3例I=0I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_RKCL與電路元件無關。廣義結點思考題例11、求電流i1.4.2基爾霍夫電壓定律（KVL）

定律內容：電路中,任何時刻,沿任一回路所有元件上電壓的代數和恒等于零。說明：

⑴首先確定繞行方向和各元件電壓的參考方向（注意：若電阻電流參考方向已標出，習慣上電壓取關聯方向）；

(2)列方程時電壓方向與繞行方向一致：+，否則：––R1I1–US1+R2I2–R3I3+R4I4+US4=0假定繞行方向為順時針-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0如圖I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4根據KVL：即：電位升等于電位降。orR2I2+R4I4+US4=R1I1+US1+R3I3電位降電位升KVL適用于開口電路。

KVL適用于任何電路元件。

Uab例Us+_RabI。。思考題例12、求電壓u例單回路電路計算電路中每個元件的電流、電壓和功率。

分析：選電流為待求變量，并標注其參考方向，電阻上電壓按關聯方向標注，列寫KVL即可。即單結點對電路

例

分析：選電壓為待求變量，并標注其參考方向，電阻上電流由歐姆定律按關聯方向標注，對上端結點列寫KCL即可。即含受控源的簡單電阻電路

處理方法：先把受控源與獨立電源一樣看待列出方程，受控源的主控量與待求變量之間的關系作為附加方程。

例計算電路中各元件吸收的功率。由KVL知：附加方程：例分析步驟同含獨立電源的單結點對電路。KCL知：附加方程：解得：練習題

求6V電壓源和1A電流源發出的功率。解：（a）（b）圖（b）由KVL：練習題求6V電壓源和1A電流源發出的功率。（a）（b）解：如圖（b）對o點KCL:1.5等效變換

將電路中某一部分，用有利于電路計算的簡單電路或元件來替代，而原電路中未被替代的那部分的電流和電壓保持不變。MN電阻電路的等效變換電源電路的等效變換混合電路的等效變換作業：P40—1-32，1-38，1-40，1-42(a),1-43(b)1.5.1電阻的等效變換

（1）電阻的串聯

（a）原電路

（b）等效替代（c）n＝2任一電阻上的電壓:

應用：降壓、限流、調節電壓等。（2）電阻的并聯

(a)原電路

(b)等效替代

電流分配:應用：分流、調節電流等。(3)電阻星角等效變換

Y等效變換aIaIbIcbcRaRcRbacbRcaRbcRabIaIbIc型網絡

YY型網絡(4)利用等電位點簡化電阻電路等電位點找出后，電流為零的支路相當于開路，電位相同的兩點相當于短路。電路c、d等對稱電位短路斷路bacdRRRRbacdRRRRbacdRRRR例1.5.2電源的連接與等效變換

1、理想電源的組合（1）電壓源串聯（a）原電路

（b）等效替代

個電壓源串聯可以用一個電壓源等效代替,且等效電壓源的電壓是各串聯電壓源的代數和。

符號取決于等效電壓源和原電源各自的參考方向

注意：只有端電壓完全相同時