电路基本理论课件——第二章
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第二章 电路基本元器件参数的测量
第二章 电路基本元器件参数的测量第一节 电阻的测量电阻的主要物理特性是对电流呈现阻力，消耗电能，但由于构造上有线绕或刻槽而使得电阻存在有引线电感和分布电容，等效电路如图2-1所示。
当电阻工作于低频时其电阻分量起主要作用，电抗部分可以忽略不计，即忽略L O 和ＣO 的影响，此时只需测出Ｒ值就可以了，但当工作频率升高时，电抗分量就不能忽略不计了。
此外，工作于交流电路的电阻的阻值，由于集肤效应、涡流损耗、绝缘损耗等原因，其等效电阻随频率的不同而不同，实验证明，当频率在1KHZ 以下时，电阻的交流阻值与直流阻值相差不超过1×10-4，随着频率的升高，其间的差值随之增大。
图2-1 电阻的等效电路 图2-2 电桥法测量电阻 一、固定电阻的测量 1、万用表测量电阻模拟式和数字式万用表都有电阻测量档，都可以用来测量电阻，测量时先选择好万用表电阻挡的倍率或量程范围，再将两个输入端（称表笔）短路调零，再将万用表并接在被测电阻的两端，读出电阻值即可。
在用万用表测量电阻时应注意以下几个问题：①要防止把双手和电阻的两个端子及万用表的两个表笔并联捏在一起，因为这样测得的阻值为人体电阻与被测电阻并联后的等效电阻的阻值，而不是被测电阻的阻值，在测几千欧以上的电阻时，尤其要注意这一点，否则会得到误差超出容许值的测量结果。
②当电阻连接在电路中时，首先应将电路的电源断开，决不允许带电测量电阻值。
若电路中有电容器时，应先将电容器放电后再进行测量。
若电阻两端与其它元件相连，则应断开一端后再测量，否则电阻两端连接的其它电路会造成测量结果错误。
③由于用万用表测量电阻时，万用表内部电路通过被测电阻构成回路，也就是说测量时，被测电阻中有直流电流流过，并在被测电阻两端产生一定的电压降，因此在用万用表测量电阻时应注意被测电阻所能承受的电压和电流值，以免损坏被测电阻。
例如，不能用万用表直接测量微安表的表头内阻，因为这样做可能使流过表头的电流超过其承受力（微安级）而烧坏表头。
第二章-传输线理论
第二章 传输线理论
根据传输线上的分布参数是否均匀分布，可将其分为 均匀传输线和不均匀传输线。我们可以把均匀传输线分割
成许多小的微元段dz (dz<<λ)，这样每个微元段可看作集 中参数电路，用一个Γ型网络来等效。于是整个传输线可
等效成无穷多个Γ型网络的级联
第二章 传输线理论
2 - 2 无耗传输线方程及其解 一、传输线方程
即：
( ) I (z) = Ii2e jβ z + Ir2e- jβ z = Ii2 e jβ z + e- jβ z = 2Ii2 cos β z
( ) u(z,t) =
2Ui2
sin
β
z cos ω t
+
φ 2
+π
2
i(z,t) =
2
Ii2
cos β
z cos(ω t
+
φ) 2
第二章 传输线理论
=
-
Ur (z) Ir (z)
=
R0 + jωL1 G0 + jωC1
对于无耗传输线( R0 = 0, G0 = 0 )，则
Z0 =
L1 C1
对于微波传输线 ,也符合。
平行双线 同轴线 特性阻抗
在无耗或低耗情况下，传输线的特性阻抗为一实数， 它仅决定于分布参数L1和C1，与频率无关。
第二章 传输线理论
l = (2n +1) λ (n = 0,1,2,)
4
1.传输线上距负载为半波长整数倍的各点的输入阻抗等于负载阻抗；
2.距负载为四分之一波长奇数倍的各点的输入阻抗等于特性阻抗的
平方与负载阻抗的比值；
3.当Z0为实数，ZL为复数负载时，四分之一波长的传输线具有变换阻 抗性质的作用。
第二章电路的等效变换
第二章电子电路的等效变换一、教学基本要求本章着重介绍等效变换的概念。
等效变换的概念在电路理论中广泛应用。
所谓等效变换，是指将电路中的某部分用另一种电路结构与元件参数代替后，不影响原电路中未作变换的任何一条支路中的电压和电流。
在学习中首先弄清等效变换的概念是什么？这个概念是根据什么引出的？然后再研究各种具体情况下的等效变换方法。
重点：1. 电路等效的概念；2. 电阻的串、并联；3. 实际电源的两种模型及其等效变换；难点：1. 等效变换的条件和等效变换的目的；2. 含有受控源的一端口电阻网络的输入电阻的求解二、学时安排总学时：6三、教学内容：§2－1引言1．电阻电路仅由电源和线性电阻构成的电路称为线性电阻电路（或简称电阻电路）。
2．分析方法（1）欧姆定律和基尔霍夫定律是分析电阻电路的依据；（2）对简单电阻电路常采用等效变换的方法,也称化简的方法。
§2－2 电路的等效变换1. 两端电路（网络）任何一个复杂的电路, 向外引出两个端钮，且从一个端子流入的电流等于从另一端子流出的电流，则称这一电路为二端电路(或一端口电路)。
若两端电路仅由无源元件构成，称无源两端电路。
两端电路无源两端电路2. 两端电路等效的概念结构和参数完全不相同的两个两端电路B与C，当它们的端口具有相同的电压、电流关系(VCR),则称B与C是等效的电路。
相等效的两部分电路B与C在电路中可以相互代换，代换前的电路和代换后的电路对任意外电路A中的电流、电压和功率而言是等效的，即满足：（a）（b）需要明确的是：上述等效是用以求解A部分电路中的电流、电压和功率，若要求图（a）中B部分电路的电流、电压和功率不能用图（b）等效电路来求，因为，B电路和C 电路对A电路来说是等效的，但B电路和C电路本身是不相同的。
结论：（1）电路等效变换的条件：两电路具有相同的VCR；（2）电路等效变换的对象：未变化的外电路A中的电压、电流和功率；（3）电路等效变换的目的：化简电路，方便计算。
第2章 正弦交流电路
同相反相的概念
同相:相位相同，相位差为零。 反相:相位相反，相位差为180°。 下面图中是三个正弦电流波形。 i1与 i2 同相， i1与 i3反相。
i
i1 i2
O
i3
ωt
总 结
描述正弦量的三个特征量：
幅值、频率、初相位
9
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2.2 正弦量的相量表示法
正弦量的表示方法：
★ 三角函数式： i
相位 表示正弦量的变化进程，也称相位角。 初相位 t =0时的相位。
i I m sint 相位： t 初相位： 0
i I m sin t
相位：
i
O
t
i
t
说 明
初相位：
ψ
t
初相位给出了观察正弦波的起点或参考点。
7
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相位差
两个同频率的正弦量的相位之差或初相位之差称为相位差。 正弦交流电路中电压和电流的频率是相同的，但初相不 一定相同，设电路中电压和电流为：
26
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2.3.3 电容元件的交流电路 电压电流关系
对于电容电路：
dq du i C dt dt
i
＋
如果电容两端加正弦电压：
u
_
C
u Um sin t
则：
注意u 和i的参考方向！
dU m sint i C CUm cost CUm sin t 90 I m sin t 90 dt
2.1.1 频率和周期
正弦量变化一次所需要的时间（秒）称为周期（T）。 每秒内变化的次数称为频率（ f ），单位是赫兹（Hz）。
u i
频率是周期的倒数:
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透彻掌握器 件特性
1
重视对电路 构成原理的
学习
2
理论与实践 的关系
3
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目前国内使用较多的电路设计仿真软件有PSPICE、Proteus和Multisim 等。就模拟电路仿真来说,Multisim 以其界面友好、功能强大、易于学习 的优点而受到高校电类专业师生和工程技术人员的青睐。Multisim13.0版 本已上市,但目前使用比较稳定、用户数较多的还是10.0版本。对于使用 者来说,只要有一台计算机和Multisim 软件,就相当于拥有了一间设备齐全 的电路实验室,可以调用元器件,搭建电路,利用虚拟仪器进行测量,对电路 进行仿真测试,可以实时修改各类电路参数,实时仿真,从而帮助使用者了解 各种电路变化对电路性能的影响,对电路的测量直观、智能,是进行电路分 析和设计的有效辅助工具。使用者在学习和解题的过程中,可以通过 Multisim 对电路中某个节点的电压波形、某条支路的电流波形、电路结构 变化产生的影响等方方面面问题快速仿真而得到答案。
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1.1.4 一般电子系统的构成 1.电子系统的分类
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模拟电子 系统
数字电子 系统
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2.电子系统的构成
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1.1.5 模拟电子技术的发展
在式(1-1-1)中,K 为常数,使u(t)和T(t)之间形成如图1-1-1所示的相 似形关系。如果K 不能保持为常数,则称模拟信号发生了失真。失真问 题是模拟电路中始终需要引起注意和克服的重要问题。
第二章 等效变换
即 若 干 电 阻 串 联 等 效 于 一 个 电 阻 ， Req=R1+R2+···+Rn
uk Rki Rk R eq u
—— 分压公式
2、 并联
电阻首尾分别相联, 处于同一电压下的连接方式, 称为并联
(图2－3a)。
VCR:
i i1 i 2 i n
u R1 u R2 u Rn
讨论：若要求电流 i1, i2, i3, 怎么办？ 回到原电路来分析！
u 4 R 4 i 4 15 V
i2 u 4 / R 2 2 .5 A
i1 u 4 / R1 5 A
i3 u 4 / R 3 7 . 5 A
3、电压源与电流源（或电阻）的并联
任何二端网络和电压源并联，从端口看，均等效作一个电压源。
''
②R
'' eq
R 2 R eq R 2 R 34
6
'
15 10 15 10
6
R eq R 1 R 2 //( R 3 R 4 ) R 1
R2 ( R3 R4 ) R2 R3 R4
15 ( 5 5 ) 15 5 5
12
小结：1、串联电路的特点： ①流过每个电阻的电流相同； ②总电压等于各电阻电压的代数和；
③端口总电阻等于所有串联电阻的和。 2 、并联的电路特点： ①u1=u2=u3=„„ = u ②i1+i2+i3+ „„ = i ③G= G1+G2+G3+ „„ 或：
1 R
1 R1
河南理工大学 电路 课件 3-1;3-2;3-3
5．平面图的全部(内)网孔是一组独立回路，即(内)网孔数目 等于独立回路数目l 。
举例
1
8 4 7 5 6
2
平面图有4个网孔 独立回路的数目： l = b－n+1＝8－5＋1＝4
3
注意
一组网孔是一组基本回路 （一组单连支回路）
第三章
电阻电路的一般分析
电阻电路的一般分析法包括 ： ①支路法：支路电流法；支路电压法；2b法 ②回路电流法（包括网孔电流法）； ③结点电压法；割集法
n 5， b 8
R1 R2 R5 R4 + is R3 1
3
R1
n 4， b6
is
图G1
2
6
R3 R2
R5 R4
图G2
4
+
_
uS
R6
uS
_
R6
四、有向图和无向图 (1)无向图：未标出支路方向的图G。
§3-1 电路的图
支路方向：给每条支路指定一个方向，称为支路方向，它 代表该支路电流的参考方向，一般电压与电流 取关联参考方向。
第三章
电阻电路的一般分析
第二章 电阻电路的等效变换 等效变换法的特点——在求解过程中，逐步化简电路， 改变了原电路的结构。 等效变换法适用于求解简单电路中某部分的电流和电压。 第三章 电阻电路的一般分析 对于结构复杂的电阻电路，或需要对电路进行全面分 析，即求解各支路电流和电压，不适宜应用等效变换法。 一般分析法——支路法、回路电流法、结点电压法等 一般分析法是普遍适用的方法，不论电路是简单的， 还是复杂的，求解局部电路还是全部电路。
B A is
顶点
D
R1 R2
R3
R5
R4
电路的基本概念和基本定律(1-2)
（一）理想无源元件(线性元件)
1.电阻: 电路中消耗电能的理想元件 2.电容: 电路中储存电场能的理想元件 3.电感: 电路中储存磁场能的理想元件 线性电路: 由线性元件和电源元件组成的电路.
电工电子系
电路基础
（二）理想电源元件
I
+
US
+ U=定值 -
1.理想电压源
恒压源
U
US
O
电工电子系
I
电路基础
（3）便于控制
2. 不足之处 难于储存
电工电子系
电路基础
二 、课程的目的和学习方法
目的—获得电的基本理论知识，为 今后的学习和工程技术研究打下基础。 方法—掌握好物理概念（多看参考书） 多做习题。
电工电子系
电路基础
第 一 章
电路的基本概念 与基本定律
电工电子系
电路基础
1-1 电路的作用与组成部分
结点流出的电流。 即：
即：
在任一瞬间，一个结点上电流的代数和为 0。
I =0 设：流入结点为正，流出结点为负。
例 I1
I2 I3 I4
I1 I 3 I 2 I 4
或：
I1 I 3 I 2 I 4 0
基氏电流定律的依据：电流的连续性
电工电子系
电路基础
基氏电流定律的扩展
电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面（广义结点）。
例 例
I1
I2 I3
I1+I2=I3 +
I=?
R + R R + R1
_ E1
_ E2
_ E3
I=0
电工电子系
电路基础
1.6.2.
基尔霍夫电压定律（KVL）
1.电阻: 电路中消耗电能的理想元件 2.电容: 电路中储存电场能的理想元件 3.电感: 电路中储存磁场能的理想元件 线性电路: 由线性元件和电源元件组成的电路.
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（二）理想电源元件
I
+
US
+ U=定值 -
1.理想电压源
恒压源
U
US
O
电工电子系
I
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（3）便于控制
2. 不足之处 难于储存
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二 、课程的目的和学习方法
目的—获得电的基本理论知识，为 今后的学习和工程技术研究打下基础。 方法—掌握好物理概念（多看参考书） 多做习题。
电工电子系
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第 一 章
电路的基本概念 与基本定律
电工电子系
电路基础
1-1 电路的作用与组成部分
结点流出的电流。 即：
即：
在任一瞬间，一个结点上电流的代数和为 0。
I =0 设：流入结点为正，流出结点为负。
例 I1
I2 I3 I4
I1 I 3 I 2 I 4
或：
I1 I 3 I 2 I 4 0
基氏电流定律的依据：电流的连续性
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基氏电流定律的扩展
电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面（广义结点）。
例 例
I1
I2 I3
I1+I2=I3 +
I=?
R + R R + R1
_ E1
_ E2
_ E3
I=0
电工电子系
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1.6.2.
基尔霍夫电压定律（KVL）
电路理论课件华科汪建版ch1讲稿
1-1 电路的基本概念
1-1-1 电路
+
–
1、电路的3个基本组成部分
电源 负载 中间环节
电路（电网络）是互相连接起来的电源与负载的总体 ，电流能在其中流通. 电路中存在三种基本电磁效应.
2、集中参数电路和分布参数电路
集中参数电路 u(t) i(t) 常微分方程 dmax0.01min 分布参数电路 u(x,t) i(x,t) 偏微分方程 dmax0.01min
3、单位脉冲函数p(t) unit pulse
1
0 t<0
p(t)=
1
0<t<
0 t>
0
t
特点 波形界定的面积A=1 用单位阶跃函数的线性组合表示 p(t)= 1[1(t)-1(t-)]
p(t)
1
p(t)
1
0
0
t
0
t
0
t
1-1 一些典型的波形（或函数） 1-4-1 定义与波形 4、单位冲激函数(t) unit impulse 1）物理背景
三、关于教学内容的安排 上册
Ch1 电路的基本定律和电路元件 课内学时 8 Ch2 电路的分析方法之一—等效变换法 课内学时 6
序言
Ch3 电路的分析方法之二—电路方程法 课内学时 8
Ch4 电路的分析方法之三—运用电路定理法 课内学时 6
Ch5 正弦稳态电路分析
课内学时 12
Ch6 谐振电路与互感耦合电路
电功率的定义及其计算: p=dW/dt
p=ui
i +u
- p=ui
i +u
- p= -ui
两式都表示元件（或该段电路）吸收的功率
例 已知u=-20V,吸收的功率为40w,求电流的大小并标 出其真实方向。
第2章放大电路原理分析方法(16学时)
图解法的应用
(一)用图解法分析非线性失真 1. 静态工作点 过低，引起 iB、iC、 uCE 的波形失真 —— 截止失真 结论：iB 波形失真
IBQ
O
iB / µ A
iB / µ A
ib Q t O
O
uBE/V uBE/V
t
ui
iC 、 uCE (uo )波形失真
iC / mA iC
NPN 管截止失真时 的输出 uo 波形。
Q
iB
输入回路 工作情况：
0
20
uBE/V t
0 0
0.68 0.7 0.72
可见在UBEQ从0.68到0.72变化 时，基极电流以40微安为中心，从 20微安变化到60微安。
uBE
uBE/V UBEQ
t
iC / mA iC / mA
4
交流负载线 80 60
IC
Q
iC 2
Q
IB = 4 0 µA
输出不失真的最大输出功率。用符号 Pom表示。
Pom PV
：效率
PV：直流电源消耗的功率
六、通频带
Aum fL：下限频率
1 2
Aum
BW fL fH
fH：上限频率
由于放大电路中存在电抗性元件，所以放大倍数会随 信号频率的变化而变化，通常将放大倍数在低频和高频段下 降至 1 Aum 时所包括的频率范围定义为放大电路的通频带 。 理论上希望通频带的宽度越大越好
要求：会画放大电路的直流通路和交流通路
共射放大电路
直流通路
+
交流通路
注意：实际的放大电路其直流和交流通路是叠加在一起的。 根据放大电路的直流通路和交流通路，即可分别进行静态分析和动态分 析，进行静态分析时，有时也采用一些简单实用的近似估算法。
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+ E
-
+
E
-
+ E
3k
R 3k 3k
-
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例2 计算90电阻吸收的功率
1 + 20V 4 90 1 9 9 9 9 3 3 9 i
1 + 20V i1 90
10
-
Req 1 10 90 10 90 10Ω
-
1 + 20V
4 90
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(2)
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由式(2)解得：
i1Y
i2 Y
u12Y R 3 u31Y R2 R1 R2 R2 R3 R3 R1
u23Y R1 u12 Y R3 R1 R2 R2 R3 R3 R1
i1 =u12 /R12 – u31 /R31 (3) i2 =u23 /R23 – u12 /R12 (1) i3 =u31 /R31 – u23 /R23
G12
G1G2 G1 G2 G3 G2G3 G1 G2 G3 G3G1 G1 G2 G3 R12 R31 R12 R23 R31 R23 R12 R12 R23 R31 R31R23 R12 R23 R31
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或G
23
G31
总功率
表明
=p1+ p2++ pn
①电阻串联时，各电阻消耗的功率与电阻大小 成正比； ②等效电阻消耗的功率等于各串联电阻消耗功 率的总和。
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2. 电阻并联
①电路特点 i + i1 R2
i2 Rk
ik
in Rn
u _
R1
(a)各电阻两端为同一电压（KVL)； (b)总电流等于流过各并联电阻的电流之和(KCL)。
电流分配与 电导成正比
ik Gk Geq i
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例 两电阻的分流：
Req 1 R1 1 R2 1 R1 1 R2
1 R1 1 R1 1 R2
i
R1 R2 R1 R2
R2i R1 R2
R1
i1
i2 R2
i1
i
i2
1 R2 1 R1 1 R2
i
T 型电路 (Y、星型)
注意 这两个电路当它们的电阻满足一定的关
系时，能够相互等效 。
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2. —Y 变换的等效条件
+ i1 u12 u31 1– + i1Y 1 – u31Y R3 u23Y i3Y + – 3
R12
R23 u23
R31 i3
i2
– 2+
u12Y R2
a b
a b
7
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15
3
返 回
c 对称电路 c、d等电位 R R R 短路 断路 i i a a i i2 b R 1 R R d 1 根据电流分配 i1 i i2
uab
例6 求: Rab
c R b R d
2 1 1 i1 R i2 R ( i i ) R iR 2 2
i = i1+ i2+ …+ ik+ …+in
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②等效电阻 i i1 + i2 Rk u R1 R2 _ 由KCL:
i ik
in Rn
等效
+ u _ Req
i = i1+ i2+ …+ ik+ …+in =u/R1 +u/R2 + …+u/Rn =u(1/R1+1/R2+…+1/Rn)=uGeq
大小成反比；
表明 ①电阻并联时，各电阻消耗的功率与电阻
②等效电阻消耗的功率等于各并联电阻消 耗功率的总和
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3.电阻的串并联
电路中有电阻的串联，又有电阻的并联，这种 连接方式称电阻的串并联。
例1 计算图示电路中各支路的电压和电流
i1 5 i1 5 + i2 i3 165V 18
b
100
60
80
b
60
50
120
60
a 20
b 100 60 40
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20
100 100
例5 求: Rab
5 a b 7 6 20 缩短无 电阻支路
20 5 15 6 6 4 a b 7
15 6
4
Rab＝10
15 10
R1
+ – i2Y 2 + – 3
等效条件：
i1 =i1Y ,
i2 =i2Y ,
i3 =i3Y , u31 =u31Y
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u12 =u12Y , u23 =u23Y ,
+ i1 u12 i2 – R12
1– u31 R31 i3
+ i1Y u12Y R2 – i2Y + 2 +
未变化的外电路A中的电压、电流和功率； （即对外等效，对内不等效） ③电路等效变换的目的： 化简电路，方便计算。
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2.3 电阻的串联和并联
1.电阻串联
①电路特点 i R1 Rk Rn + u1 _ + u k _ + un _ + u
_
(a) 各电阻顺序连接，流过同一电流 (KCL)； (b) 总电压等于各串联电阻的电压之和 (KVL)。
例3
a b 6 15
c 5
d
求: Rab , Rcd
Rab (5 5) // 15 6 12Ω Rcd (15 5) // 5 4Ω
5
注意 等效电阻针对端口而言
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例4 求: Rab
a 20 40 a b
Rab＝70
100 10
a 20
I 4 1 I 3 1 I 2 1 I1 1 12 3 2 4 8 8 R 2R
U 4 I 4 2 R 3V
②用分压方法做
U4 1 U1 3V 2 4 U2
I1 12 R
I4 3 2R
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从以上例题可得求解串、并联电路的一般步骤： ①求出等效电阻或等效电导； ②应用欧姆定律求出总电压或总电流； ③应用欧姆定律或分压、分流公式求各电阻上的电 流和电压 以上的关键在于识别各电阻的串联、并联关系！
R1i R1 R2
(i i1 )
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④功率
p1=G1u2， p2=G2u2，， pn=Gnu2
p1: p2 : : pn= G1 : G2 : :Gn
总功率
p=Gequ2 = (G1+ G2+ …+Gn ) u2 =G1u2+G2u2+ +Gnu2 =p1+ p2++ pn
Req R1 Rk Rn Rk Rk
结论 串联电路的总电阻等于各分电阻之和。
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③串联电阻的分压
uk Rk i Rk u Req Rk Req uu
表明 电压与电阻成正比，因此串联电阻电路
可作分压电路。
i
R2 R1 R2
例 两个电阻的分压：
第2章 电阻电路的等效变换
本章重点
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 引言 电路的等效变换 电阻的串联和并联 电阻的Y形连接和△形连接的等效变换 电压源、电流源的串联和并联 实际电源的两种模型及其等效变换 输入电阻
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重点： 1. 电路等效的概念； 2. 电阻的串、并联； 3. 电阻的Y— 变换; 4. 电压源和电流源的等效变换；
变Y Y变
特例：若三个电阻相等(对称)，则有
R12 R1
R = 3RY
R31
R3
外大内小
R2 R23
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注意
①等效对外部(端钮以外)有效，对内不成立。
②等效电路与外部电路无关。 ③用于简化电路
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例1 桥 T 电路
1k 1k 1k 1k R
1/3k
1/3k 1/3k R 1k 1k
u u1 uk un
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②等效电阻 R1 i Rk Rn 等效 i Re q _
+ u1 _ + u k _ + un _
+ u 由欧姆定律 _
+
n k 1
u
u R1i RK i Rni ( R1 Rn )i Reqi
无 源
无 源 一 端 口
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2.两端电路等效的概念
两个两端电路，端口具有相同的电压、电流 关系,则称它们是等效的电路。
B
i
+ u -
等效
C
i
+ u -
对A电路中的电流、电压和功率而言，满足：
B
A
C
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A
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明确
①电路等效变换的条件： 两电路具有相同的VCR；
②电路等效变换的对象：
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2.1
电阻电路 分析方法
引言
仅由电源和线性电阻构成的电路 ①欧姆定律和基尔霍夫定律是 分析电阻电路的依据； ②等效变换的方法,也称化简的 方法。