南京理工大学电路课件
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07 特勒根和互易定理
④
若选节点4为参考节点，则有：
1 0 0
电路
1 1 0
0 1 0
0 1 1
0 0 1
1 0 1
i1 i 2 i3 0 i4 i 5 i6
KCL 的另一种 形式
Ai = 0
支路，则称图G1为图G的一个子图.
①.
②
.
.③
①.
②
.
.③
①.
②
.
.③
④
.
④
.
图a 如图a、图b均为原图G的子图.
电路
图G
图b
南京理工大学
4.4 特勒根定理
图论基础
连通图：当图G中任意两个节点之间至少存在一条由支路 所构成的路径时，称为连通图，反之称为非连通图.
.
+ Us_
Rs C
M
.
*
RL
*
.
.
求等效电阻的一般方法
开路短路法
+ uoc _
.
N
N
R eq u oc isc
.
isc
注意：uoc与isc的方向在断路与短路支路上关联
电路 南京理工大学
4.3 戴维南定理和诺顿定理
最大功率传输
a
+ Req + U _uOC _
b
I
RL
当 R L R eq 时
电路
p p max
U
2 OC
Aa－完全关联矩阵：反映支路与节点的关联关系.
电路 南京理工大学
4.4 特勒根定理
Aai = 0, Aa－完全关联矩阵, i－支路电流列向量
12 三相交流电源及对称三相电路分析解析
IN IA IB IC 0
上式表明：中线上有电流通过
电路 南京理工大学电光学院
不对称负载星形联结的三相电路
（不对称三相电路）星形联结
2. 三相三线制
A
IA
A’
ZA
U C _N
C
+
._
+ _U A + UB
. N’
U N'N
ZB
B
C’
IB IC
ZC
Z A Z B ZC
B’
电路
南京理工大学电光学院
N'
U C
U N '
代入R 值得：
电路
2200 220 120 220120 R R R 2 1 1 2 R R R
U N 55120 V
、 、I I I B A C
南京理工大学电光学院
例题1
U A
A
B
R
N
U B
（不对称三相电路）星形联结
2. 三相三线制
UC
U C'N' U N'N UA U A'N'
U B'N'
UB
南京理工大学电光学院
特点：三相相互影响，互不独立
电路
不对称负载星形联结的三相电路
三相负载不对称的星形联结
无中线情况：虽然电源线电压对称，但由于没有中线，
负载相电压将不能保证对称！
负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不 等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不 到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中各 相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三
上式表明：中线上有电流通过
电路 南京理工大学电光学院
不对称负载星形联结的三相电路
（不对称三相电路）星形联结
2. 三相三线制
A
IA
A’
ZA
U C _N
C
+
._
+ _U A + UB
. N’
U N'N
ZB
B
C’
IB IC
ZC
Z A Z B ZC
B’
电路
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N'
U C
U N '
代入R 值得：
电路
2200 220 120 220120 R R R 2 1 1 2 R R R
U N 55120 V
、 、I I I B A C
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例题1
U A
A
B
R
N
U B
（不对称三相电路）星形联结
2. 三相三线制
UC
U C'N' U N'N UA U A'N'
U B'N'
UB
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特点：三相相互影响，互不独立
电路
不对称负载星形联结的三相电路
三相负载不对称的星形联结
无中线情况：虽然电源线电压对称，但由于没有中线，
负载相电压将不能保证对称！
负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不 等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不 到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中各 相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三
03 电源的等效变换和网孔电流法
us1
+
_
us
i
.+
.
.
sk
.
u s u s1 u s 2 u s 3
u
电路
南京理工大学电光学院
2. 1.3 电压源、电流源的串联和并联
电压源的并联
同极性、同数值并联
+
.
+ us _ + us _
.
+ us _
us _
.
.
电路
南京理工大学电光学院
2. 1.3 电压源、电流源的串联和并联
电路
南京理工大学电光学院
运用等效变换分析含受控源的电阻电路
例: 求输入电阻 重点 解: 输入电阻：R in 另解:
a i
2Ω
u i
a
.
+ u _
i
2Ω
+ u1 _
2Ω
u1
b.
u 1 2 1.5 u 1 u1 2
8
.
+ u _
2Ω
+ u1 _
+ u1 _
+ _ 2u1
R in
例、电流I。
+ 24V _ 6Ω 6Ω I 3Ω + 3V _ 4A 6Ω I 6Ω 3Ω 1A
I
6Ω 2Ω
5A
I
2 26
5 1.25 A
注意: 未知量所在的支路一般保持不动
电路 南京理工大学电光学院
2.5 实际电源的等效变换
例: 运用电源等效变换方法求u
2Ω
2Ω
3Ω
_
6V
+
4Ω
射频电路理论与技术(微带线的不均匀性)课件资料
w2
(b)不 同 尺 寸 拐 弯 图5 实用微带拐角尺寸的样品
南京理工大学通信工程系
五、微带线 T 接头
在微带电路中，用到 T 接头的地方很多。例如图6表示两个 3dB 分支电桥， 其中图(b)用了四个对称 T 接头；(a)用了四个不对称的 T 接头。
1 4
Z0
1
Z0
Z0 2
Z0 Z0
Z0 2
Z0 Z0
南京理工大学通信工程系
图10给出另一个等效电路，也是应用波导模拟法求得的。这个等效电路的 特点是：两个直臂的参考面取在中心而分支臂的参考面取在拐角处，这对 于实际计算比较便利。
T jXA w1 T3 w2 D2 T 图 10 T接 头 的 另 一 种 等 效 电 路 T 1 n T3 Z01 jXA Z01
对 偶 波 导 T接 头
2019/3/26
南京理工大学通信工程系
波导 E 面 T 接头的等效电路，如图8所示。
T2 T1 2d d D1 jX d' T1 Z01 n D2 a Z01 T2 2d
Z02 b b
‘
T3
图 8 波 导 T接 头 的 等 效 电 路
2019/3/26
南京理工大学通信工程系
2019/3/26
南京理工大学通信工程系
一、微带线截断端的等效电路
在微带电路中常遇到截断的情形。截断的目的是为了得到一个开路端。
由于导带条和衬底之间有介质板隔开，所以实际是不便于直接短路。为 了得到一个短路端，通常必须用 l/4 开路线来等效于短路。
在截断端附近，电场的分布发生变形，如图所示，其电力线要延伸到阶段 端的外面。
D1 2
jXB
2019/3/26
04 网孔和回路电流法、节点电压法
电路
I m1 I m3 5
南京理工大学
3.2 网孔电流法和回路电流法
1Ω 2Ω Im1 I
20V _ +
+ U1 5A + _
10A
Im2
2Ω _
40V
U
Im3
_ 10V +
+ _
解得：I m1 6A I m3 1A I I m1 I m 2 4A U 2( I m 2 I m3 ) 40 22V
3.2 网孔电流法和回路电流法
例: 求受控电压源发出的功率
.
9Ω 3Ω Im2 1.5U _ 5A I + m1 . + I 1Ω U Im3 _
Is R1 R2 R3 +
.
+
Us
_
Is
R3Is
电路
_
南京理工大学
3.2 网孔电流法和回路电流法
第2类情况：含理想电流源支路 理想电流源位于边沿支路 R1 R2
. .
+ Us _
Im1
R3
Im2
Is
a: 选取网孔电流绕行方向，其中含理想电流源支路的 网孔电流为已知量: Im2＝－Is
b: 对不含有电流源支路的网孔根据直接观察法列方程 :
R2 I m1 ( R2 R3 ) I m2 U 0 c: 添加约束方程： m2 I m1 I s I d: 求解
电路 南京理工大学
3.2 网孔电流法和回路电流法
电路中含受控源的网孔法
R1
.
I
R3 Im2
+
Us _ Im1
+ _ rI
a: 选取网孔电流绕行方向 b: 先将受控源作独立电源处理，利用直接观察法列方程： ( R1 R2 ) I m1 R2 I m2 U s
I m1 I m3 5
南京理工大学
3.2 网孔电流法和回路电流法
1Ω 2Ω Im1 I
20V _ +
+ U1 5A + _
10A
Im2
2Ω _
40V
U
Im3
_ 10V +
+ _
解得：I m1 6A I m3 1A I I m1 I m 2 4A U 2( I m 2 I m3 ) 40 22V
3.2 网孔电流法和回路电流法
例: 求受控电压源发出的功率
.
9Ω 3Ω Im2 1.5U _ 5A I + m1 . + I 1Ω U Im3 _
Is R1 R2 R3 +
.
+
Us
_
Is
R3Is
电路
_
南京理工大学
3.2 网孔电流法和回路电流法
第2类情况：含理想电流源支路 理想电流源位于边沿支路 R1 R2
. .
+ Us _
Im1
R3
Im2
Is
a: 选取网孔电流绕行方向，其中含理想电流源支路的 网孔电流为已知量: Im2＝－Is
b: 对不含有电流源支路的网孔根据直接观察法列方程 :
R2 I m1 ( R2 R3 ) I m2 U 0 c: 添加约束方程： m2 I m1 I s I d: 求解
电路 南京理工大学
3.2 网孔电流法和回路电流法
电路中含受控源的网孔法
R1
.
I
R3 Im2
+
Us _ Im1
+ _ rI
a: 选取网孔电流绕行方向 b: 先将受控源作独立电源处理，利用直接观察法列方程： ( R1 R2 ) I m1 R2 I m2 U s
受控源和电阻等效变换PPT
1.7 受控源
受 控 源的分类
电压控制电流源 （VCCS: Voltage Controlled Current Source）
.1 + i1=0 .u_1
1’
i2 . 2
gu1
+ u2
i2 gu1
._ 2’
g — 电导量纲：转移电导
电路
南京理工大学电光学院
1.7 受控源
受 控 源的分类
电流控制电流源 （CCCS: Current Controlled Current Source）
i8
电路
南京理工大学电光学院
1.5 基尔霍夫定律
基 尔 霍 夫 电 压 定 律：KVL
+ u_4
电路
uk 0
约定：电压降与回路绕行方向一致取正，
反之取负 + u1 _
+ u3 _
+
u1u2u3u40
u_2
u1u2u3u4
南京理工大学电光学院
1.5 基尔霍夫定律
含电流源的电路
I1 R1
+ US1_
1.2 电路的基本物理量及其参考方向
电压的参考方向
是一种任意选定的方向.
标定方式
u
uAB
.
. “+”为高电位
A +
u
_B
端
“－”为低电位 约定：当u>0时参考方向与实际方向一致；
端 当u<0时参考方向与实际方向相反.
电路
南京理工大学电光学院
1.2 电路的基本物理量及其参考方向
电压与电流的关联参考方向
电路
南京理工大学电光学院
1.7 受控源
电力系统分析ppt课件
7) 任意不对称的三相相量都可以分解为三组相序不同 的分量之和吗？
8) 电力系统在不断变动中，它能保持稳定运行吗？
2020/5/7
.
10
课程内容
• 先修课程 ➢电路原理 ➢电磁场
➢电机学
2020/5/7
.
11
教学进度
• 总学时数：56~64
➢ 课堂教学：48-52 ➢ 实践环节：8-12
• 学时分配
2020/5/7
.
9
课程内容
• 回答八个问题：
1) 什么是电力系统？ 2) 怎样将电力系统用一个电网络表示？ 3) 怎样用计算机进行电力系统潮流计算？ 4) 发电机节点有功功率是已知的，它是怎么确定出来
的？
5) 变压器变比是已知的，它是怎么确定出来的？
6) 发电机等值电路中，电势源和电抗怎么计算？
• 电力系统的规模
2004 400GW 2010 535GW 2020 790GW
2020/5/7
.
23
1.2我国的电力系统（2）
• 电压等级（KV）
➢ 发电机
3.15, 6.3, 10.5, 15.75, 23.0
➢ 用电设备
3,6,10,35,110,220,330,500,750(60,154已不再发展）
• 电网、电力系统和动力系统 • 一次设备和二次设备
2020/5/7
.
19
1.1.3 电力系统的特点和运行 的基本要求
• 电力系统的特点
1 电能与国民经济各部门、国防和日常生活之间的关系都很密切 2 对电能质量的要求比较严格 3 电能不能大量储存 4 电力系统中的暂态过程十分迅速
• 运行的基本要求
方式
2020/5/7
8) 电力系统在不断变动中，它能保持稳定运行吗？
2020/5/7
.
10
课程内容
• 先修课程 ➢电路原理 ➢电磁场
➢电机学
2020/5/7
.
11
教学进度
• 总学时数：56~64
➢ 课堂教学：48-52 ➢ 实践环节：8-12
• 学时分配
2020/5/7
.
9
课程内容
• 回答八个问题：
1) 什么是电力系统？ 2) 怎样将电力系统用一个电网络表示？ 3) 怎样用计算机进行电力系统潮流计算？ 4) 发电机节点有功功率是已知的，它是怎么确定出来
的？
5) 变压器变比是已知的，它是怎么确定出来的？
6) 发电机等值电路中，电势源和电抗怎么计算？
• 电力系统的规模
2004 400GW 2010 535GW 2020 790GW
2020/5/7
.
23
1.2我国的电力系统（2）
• 电压等级（KV）
➢ 发电机
3.15, 6.3, 10.5, 15.75, 23.0
➢ 用电设备
3,6,10,35,110,220,330,500,750(60,154已不再发展）
• 电网、电力系统和动力系统 • 一次设备和二次设备
2020/5/7
.
19
1.1.3 电力系统的特点和运行 的基本要求
• 电力系统的特点
1 电能与国民经济各部门、国防和日常生活之间的关系都很密切 2 对电能质量的要求比较严格 3 电能不能大量储存 4 电力系统中的暂态过程十分迅速
• 运行的基本要求
方式
2020/5/7
第01章 电路模型和电路定律
第1章 电路模型和电路定律
目 录
1.1 电路和电路模型
1.2 电流和电压的参考方向
1.3 功率和能量
1.4 电阻元件
1.5 电压源和电流源 1.6 受控源 1.7 基尔霍夫定律
电路 南京理工大学自动化学院
1.1 电路与电路模型
电路的概念：构成电流通路的一切设备总和
电路的组成
电源：产生电能或提供电信号 负载：消耗电能或取用电信号
电流源
理想电流源 若一个二端元件输出电流恒定则称为理想电流源 电路符号
.
Is
.
.
is ( t)
.
电路
南京理工大学自动化学院
1.5 电压源和电流源
理想电流源 基本性质 I is
+
U _ R
输出电流恒定，和外电路无关 其两端电压由外电路决定
电路
南京理工大学自动化学院
1.5 电压源和电流源
理想电流源 伏安曲线 I is
电路
南京理工大学自动化学院
1.6 受控源
受控源与独立源比较
受控电压源与独立电压源比较：输出电压类似 受控电流源与独立电流源比较：输出电流类似 独立源：可作为电路“激励”，产生“响应” 受控源：只能反映两条支路之间的耦合、变换、 放大等关系
电路
南京理工大学自动化学院
1.7 基尔霍夫定律
电路联接的两种约束
实际电流源
伏安曲线
i is +
.
u
Gsu
Rs (Gs) u _
.
0
is
i
电路
南京理工大学自动化学院
1.5 电压源和电流源
实际电流源
三种工作状态
.
is
目 录
1.1 电路和电路模型
1.2 电流和电压的参考方向
1.3 功率和能量
1.4 电阻元件
1.5 电压源和电流源 1.6 受控源 1.7 基尔霍夫定律
电路 南京理工大学自动化学院
1.1 电路与电路模型
电路的概念：构成电流通路的一切设备总和
电路的组成
电源：产生电能或提供电信号 负载：消耗电能或取用电信号
电流源
理想电流源 若一个二端元件输出电流恒定则称为理想电流源 电路符号
.
Is
.
.
is ( t)
.
电路
南京理工大学自动化学院
1.5 电压源和电流源
理想电流源 基本性质 I is
+
U _ R
输出电流恒定，和外电路无关 其两端电压由外电路决定
电路
南京理工大学自动化学院
1.5 电压源和电流源
理想电流源 伏安曲线 I is
电路
南京理工大学自动化学院
1.6 受控源
受控源与独立源比较
受控电压源与独立电压源比较：输出电压类似 受控电流源与独立电流源比较：输出电流类似 独立源：可作为电路“激励”，产生“响应” 受控源：只能反映两条支路之间的耦合、变换、 放大等关系
电路
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1.7 基尔霍夫定律
电路联接的两种约束
实际电流源
伏安曲线
i is +
.
u
Gsu
Rs (Gs) u _
.
0
is
i
电路
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1.5 电压源和电流源
实际电流源
三种工作状态
.
is
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南京理工大学电光学院
电路
1.5 电压源和电流源
为了得到各种实际电源的电路模型，定义两种理想的 电路元件——理想电压源和理想电流源.
电压源
理想电压源 若一个二端元件输出电压恒定则称为理想电压源. 电路符号:
.
电路
Us
.
.
us(t) _ +
.
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1.5 电压源和电流源
理想电压源
基本性质: I + + Us _ 输出电压恒定，和外电路无关.
第1章 电路模型和电路定律
1.1 电路和电路模型 1.2 电流和电压的参考方向 1.3 功率和能量 1.4 电阻元件 1.5 电压源和电流源 1.6 受控源 1.7 基尔霍夫定律
电路 南京理工大学电光学院
1.1 电路和电路模型
电路的概念
电路是由用电设备或元器件（称为负载）与供电设备 （称为电源）通过导线连接而构成的提供给电荷流动 的通路.
dt
量纲：安培（A） 1安培 = 1库仑/秒 1kA=103A ；1mA=10-3A；1μA=10-6A
电路 南京理工大学电光学院
1.2 电流和电压的参考方向
一些常用的十进制倍数的表示方法：
符号 T 中文 太 G 吉 M k c m 毫 μ 微 n 纳 p 皮
兆 千 厘
数量 1012 109 106 103 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12
电压
电路中a、b两点之间的电压uab：将单位正电荷从a点移
到b点所需的能量或功.
Wa
q
+
Wb
失去能量 Wa-Wb
a
.
b
.
Wa Wb dW uab q dq
单位：伏特（V）
电路
1kV=103V ；1mV=10-3V；1μV=10-6V 南京理工大学电光学院
1.2 电流和电压的参考方向
恒定电压 量值和方向均不随时间变化的电压，称为恒定电压，简 称为直流电压，一般用符号U表示 时变电压 量值和方向随时间变化的电压，称为时变电压，一般用 符号u表示。时变电压在某一时刻t的值u(t) ，称为瞬时值. 交流电压 量值和方向作周期性变化且平均值为零的时变电压.
电路 南京理工大学电光学院
1.2 电流和电压的参考方向
为什么引入参考方向？
有些复杂电路的某些支路事先无法确定实际方向。 为分析方便，只能事先任意标定一方向（参考方向）， 根据计算结果，才能确定电流的实际方向. 实际电路中有些电流是交变的，无法标出实际方向。 标出参考方向，再加上与之配合的表达式，才能表示 出电流的大小和实际方向.
电路
南京理工大学电光学院
1.2 电流和电压的参考方向
恒定电流 量值和方向均不随时间变化的电流，称为恒定电流，简 称为直流电流(dc或DC—Direct current)，一般用符号I表示. 时变电流 量值和方向随时间变化的电流，称为时变电流，一般用 符号i表示。时变电流在某一时刻t的值i (t) ，称为瞬时值. 交流电流 量值和方向作周期性变化且平均值为零的时变电流，称 为交流电流，简称为交流(ac或AC—Alternating current).
.
.
Is
.
is(t)
南京理工大学电光学院
电路
1.1 电路和电路模型
应该说明，理想电路元件不完全等同于电路器件，就是同 一个电路器件在不同的条件下其电路模型也可能不同.
直流
. .
.
R
R L
.
. .
南京理工大学电光学院
低频 高频
电感线圈
R
L
C
电路
1.1 电路和电路模型
“集中假设”及集中电路
元件及电路各方向的尺寸远远小于电路周围的信号波波长.
S
+ _ US
电路
电路模型
R
南京理工大学电光学院
1.1 电路和电路模型
理想电路元件
无源元件
电阻元件R 电感元件L 电容元件C
. .
R L C
.
消耗电能 存储磁场能量
.
.
.
存储电场能量
电路
南京理工大学电光学院
1.1 电路和电路模型
理想电路元件
有源元件
独立电源
电压源
电流源
. .
Us
.
. .
us(t) _ +
U Us Rs I
.
电路
南京理工大学电光学院
1.5 电压源和电流源
实际电压源 I
.
+
U
伏安特性曲线:
Rs + Us _
U
_
Us
.
Rs I
0 I
U Us Rs I
电路
南京理工大学电光学院
平衡原理，常用作对分析结果的检验准则.
功率平衡实际上是能量守恒的体现，任意时刻，电源 发出的电能恰为负载所消耗.
电路
南京理工大学电光学院
1.4 电阻元件
(二端) 电 阻 元 件
若一个二端元件的电压与电流之间的关系可以
用u-i平面上的一条曲线表征时称之为电阻. u 过原点的直线对应的电阻称为 线性电阻. 隧道二极管为非线性电阻.
负载：利用电能或电信号. 中间环节：电源至负载的中间部分.
南京理工大学电光学院
电路
1.1 电路和电路模型
电 源
电路
负
中间环节
载
南京理工大学电光学院
激励（输入）
响应（输出）
1.1 电路和电路模型
电路电路模型
引入电路模型的原因
构成实际电路的元器件种类繁多，形状各异，给
分析和设计带来困难.
只有对各种元器件的特性建立了数学模型，才可
能对电路进行深入分析.
电路 南京理工大学电光学院
1.1 电路和电路模型
什么是电路模型
对实际电路的特性进行分析、抽象，将电路的主要性 能用数学方法表达出来，再利用一些具有特定、理想化 特性的元件（理想元件）重构出来的电路，称为原电路 的模型.
电路
南京理工大学电光学院
1.1 电路和电路模型
. .
电路 南京理工大学电光学院
1.5 电压源和电流源
电路中的耗能器件或装臵有电流流动时，会不断消耗
能量，电路中必须有提供能量的器件或装臵——电源.
常用的直流电源有干电池、蓄电池、直流发电机、直 流稳压电源和直流稳流电源等.
常用的交流电源有电力系统提供的正弦交流电源、交
流稳压电源和产生多种波形的各种信号发生器等.
1.4 电阻元件
电阻功率的计算
.
i
R u
+
. _ .
+
u p ui Ri R
2
2
. _
i
R u
u p ui ( Ri )i Ri R
2
2
p Ri 2 0 , 电阻元件始终不产生功率.
电源在电路中可能吸收功率，也可能发出功率.
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例题1
.
i(t) u(t) +
B
.
必须加上负号！
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1.3 功率和能量
功率
当p>0时，吸收功率 当p<0时，发出功率 量纲：瓦特（W）
电路
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1.3 功率和能量
功率的计算
重点
A +
.
i
u i
u
B _
.
p ui
A _
.
B +
.
p ui
电路
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电路 南京理工大学电光学院
例题2
例：试求电路中各元件所吸收的功率。
I
2Ω
+
U
+ 2V _
2A 2Ω
+
2V
_
(a)
2A
_
(b)
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电路
例题2
解:(a):
2Ω电阻吸收功率：8W 2V电压源吸收功率：-4W
2A电流源吸收功率：-4W
(b): 2Ω电阻吸收功率：2W 2V电压源吸收功率：2W 2A电流源吸收功率：-4W
重点
A +
.
i u
B _
.
电流与电压的参考方向一致则称为关联参考方向， 反之则为非关联参考方向.
电路
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1.2 电流和电压的参考方向
.
+
i
.
u
(a)
.
_
i u
(b)
.
+
_
.
_
i u (c)
.
+
.
+
i
u (d)
.
_
(a)、(b)为关联参考方向. (c)、(d)为非关联参考方向.
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0
i
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电路
1.4 电阻元件
常用的各种二端电阻器件
晶体二极管
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电阻器
1.4 电阻元件
线性电阻
u
.
i
R u
+
. _
（关联）
0
u R i
i 量纲：欧姆（Ω） 1kΩ =103 Ω
电路
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用晶体管特性图示器测 量二端电阻器的电压电 流关系：
实验表明：
1.3 功率和能量
功率的计算
例：
A +
电路
1.5 电压源和电流源
为了得到各种实际电源的电路模型，定义两种理想的 电路元件——理想电压源和理想电流源.
电压源
理想电压源 若一个二端元件输出电压恒定则称为理想电压源. 电路符号:
.
电路
Us
.
.
us(t) _ +
.
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1.5 电压源和电流源
理想电压源
基本性质: I + + Us _ 输出电压恒定，和外电路无关.
第1章 电路模型和电路定律
1.1 电路和电路模型 1.2 电流和电压的参考方向 1.3 功率和能量 1.4 电阻元件 1.5 电压源和电流源 1.6 受控源 1.7 基尔霍夫定律
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1.1 电路和电路模型
电路的概念
电路是由用电设备或元器件（称为负载）与供电设备 （称为电源）通过导线连接而构成的提供给电荷流动 的通路.
dt
量纲：安培（A） 1安培 = 1库仑/秒 1kA=103A ；1mA=10-3A；1μA=10-6A
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1.2 电流和电压的参考方向
一些常用的十进制倍数的表示方法：
符号 T 中文 太 G 吉 M k c m 毫 μ 微 n 纳 p 皮
兆 千 厘
数量 1012 109 106 103 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12
电压
电路中a、b两点之间的电压uab：将单位正电荷从a点移
到b点所需的能量或功.
Wa
q
+
Wb
失去能量 Wa-Wb
a
.
b
.
Wa Wb dW uab q dq
单位：伏特（V）
电路
1kV=103V ；1mV=10-3V；1μV=10-6V 南京理工大学电光学院
1.2 电流和电压的参考方向
恒定电压 量值和方向均不随时间变化的电压，称为恒定电压，简 称为直流电压，一般用符号U表示 时变电压 量值和方向随时间变化的电压，称为时变电压，一般用 符号u表示。时变电压在某一时刻t的值u(t) ，称为瞬时值. 交流电压 量值和方向作周期性变化且平均值为零的时变电压.
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1.2 电流和电压的参考方向
为什么引入参考方向？
有些复杂电路的某些支路事先无法确定实际方向。 为分析方便，只能事先任意标定一方向（参考方向）， 根据计算结果，才能确定电流的实际方向. 实际电路中有些电流是交变的，无法标出实际方向。 标出参考方向，再加上与之配合的表达式，才能表示 出电流的大小和实际方向.
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1.2 电流和电压的参考方向
恒定电流 量值和方向均不随时间变化的电流，称为恒定电流，简 称为直流电流(dc或DC—Direct current)，一般用符号I表示. 时变电流 量值和方向随时间变化的电流，称为时变电流，一般用 符号i表示。时变电流在某一时刻t的值i (t) ，称为瞬时值. 交流电流 量值和方向作周期性变化且平均值为零的时变电流，称 为交流电流，简称为交流(ac或AC—Alternating current).
.
.
Is
.
is(t)
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电路
1.1 电路和电路模型
应该说明，理想电路元件不完全等同于电路器件，就是同 一个电路器件在不同的条件下其电路模型也可能不同.
直流
. .
.
R
R L
.
. .
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低频 高频
电感线圈
R
L
C
电路
1.1 电路和电路模型
“集中假设”及集中电路
元件及电路各方向的尺寸远远小于电路周围的信号波波长.
S
+ _ US
电路
电路模型
R
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1.1 电路和电路模型
理想电路元件
无源元件
电阻元件R 电感元件L 电容元件C
. .
R L C
.
消耗电能 存储磁场能量
.
.
.
存储电场能量
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1.1 电路和电路模型
理想电路元件
有源元件
独立电源
电压源
电流源
. .
Us
.
. .
us(t) _ +
U Us Rs I
.
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1.5 电压源和电流源
实际电压源 I
.
+
U
伏安特性曲线:
Rs + Us _
U
_
Us
.
Rs I
0 I
U Us Rs I
电路
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平衡原理，常用作对分析结果的检验准则.
功率平衡实际上是能量守恒的体现，任意时刻，电源 发出的电能恰为负载所消耗.
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1.4 电阻元件
(二端) 电 阻 元 件
若一个二端元件的电压与电流之间的关系可以
用u-i平面上的一条曲线表征时称之为电阻. u 过原点的直线对应的电阻称为 线性电阻. 隧道二极管为非线性电阻.
负载：利用电能或电信号. 中间环节：电源至负载的中间部分.
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电路
1.1 电路和电路模型
电 源
电路
负
中间环节
载
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激励（输入）
响应（输出）
1.1 电路和电路模型
电路电路模型
引入电路模型的原因
构成实际电路的元器件种类繁多，形状各异，给
分析和设计带来困难.
只有对各种元器件的特性建立了数学模型，才可
能对电路进行深入分析.
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1.1 电路和电路模型
什么是电路模型
对实际电路的特性进行分析、抽象，将电路的主要性 能用数学方法表达出来，再利用一些具有特定、理想化 特性的元件（理想元件）重构出来的电路，称为原电路 的模型.
电路
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1.1 电路和电路模型
. .
电路 南京理工大学电光学院
1.5 电压源和电流源
电路中的耗能器件或装臵有电流流动时，会不断消耗
能量，电路中必须有提供能量的器件或装臵——电源.
常用的直流电源有干电池、蓄电池、直流发电机、直 流稳压电源和直流稳流电源等.
常用的交流电源有电力系统提供的正弦交流电源、交
流稳压电源和产生多种波形的各种信号发生器等.
1.4 电阻元件
电阻功率的计算
.
i
R u
+
. _ .
+
u p ui Ri R
2
2
. _
i
R u
u p ui ( Ri )i Ri R
2
2
p Ri 2 0 , 电阻元件始终不产生功率.
电源在电路中可能吸收功率，也可能发出功率.
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例题1
.
i(t) u(t) +
B
.
必须加上负号！
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1.3 功率和能量
功率
当p>0时，吸收功率 当p<0时，发出功率 量纲：瓦特（W）
电路
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1.3 功率和能量
功率的计算
重点
A +
.
i
u i
u
B _
.
p ui
A _
.
B +
.
p ui
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例题2
例：试求电路中各元件所吸收的功率。
I
2Ω
+
U
+ 2V _
2A 2Ω
+
2V
_
(a)
2A
_
(b)
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电路
例题2
解:(a):
2Ω电阻吸收功率：8W 2V电压源吸收功率：-4W
2A电流源吸收功率：-4W
(b): 2Ω电阻吸收功率：2W 2V电压源吸收功率：2W 2A电流源吸收功率：-4W
重点
A +
.
i u
B _
.
电流与电压的参考方向一致则称为关联参考方向， 反之则为非关联参考方向.
电路
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1.2 电流和电压的参考方向
.
+
i
.
u
(a)
.
_
i u
(b)
.
+
_
.
_
i u (c)
.
+
.
+
i
u (d)
.
_
(a)、(b)为关联参考方向. (c)、(d)为非关联参考方向.
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0
i
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电路
1.4 电阻元件
常用的各种二端电阻器件
晶体二极管
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电阻器
1.4 电阻元件
线性电阻
u
.
i
R u
+
. _
（关联）
0
u R i
i 量纲：欧姆（Ω） 1kΩ =103 Ω
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用晶体管特性图示器测 量二端电阻器的电压电 流关系：
实验表明：
1.3 功率和能量
功率的计算
例：
A +