李瀚荪编《电路分析基础》(第4版)第一章课件
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李瀚荪编《电路分析基础》(第4版)第一章课件精品名师资料
§1-1电路及集总电路模型
实际器件 理想元件 符号 图形 反映特性
电阻器 电容器 电感器
电阻元件 R 电容元件 C 电感元件 L
消耗电能 贮存电场能 贮存磁场能
§1-1电路及集总电路模型
开关 灯泡
Ri
US
Rf
10BASE-T wall plate
电 池
导线
电路图 （电路模型） 电气图
实际电路
§1-1电路及集总电路模型
§1-1电路及集总电路模型
低频信号发生器的内部结构
§1-1电路及集总电路模型
电容器
电池 晶体管 电阻器 运算放大器
线圈
§1-1电路及集总电路模型
电路的基本组成 电路：电工设备构成的整体，它为电流的流通提供路径 电路组成：主要由电源、中间环节、负载构成 • 电源(source)：提供能量或信号（电池、发电机 、信号发生器） • 负载(load)：将电能转化为其它形式的能量， 或对信号进行处理（电阻、电容、晶体管） • 中间环节（intermediate）：一般由导线、开 关等构成，将电源与负载接成通路（传输线）
电压 u(t) ；
电荷 q(t) 与 磁链 ψ(t) ；
功率 p(t) 与 能量 w(t) 。
常用：电流、电压、功率
电流 (current)
P6
电荷在导体中的定向移动形成电流。 定义：单位时间内通过导体横截面的电 量定义为电流强度，简称电流 i ( t ) ，大 小为： d q(t ) i(t ) dt
电路理论
包括电路分析和电路综合两方面内容
输入 输出
电路
电路分析：已知 电路综合：已知 已知 求解 求解 已知
显然，电路分析是电路综合的基础。
第1章 电压电流约束关系
电 路 模 型
电路元件模型： 电路元件模型：实际元件理想化
–在一定条件下得出； 在一定条件下得出； –表征了实际元件的主要特性和物理现象 –是一种近似关系。 是一种近似关系。
电路模型：理想化的电路元件所构成 电路模型：
–电路理论：以电路模型为基础（Ｒ、Ｌ、Ｃ等） 电路理论：以电路模型为基础（Ｒ、Ｌ、Ｃ等 （Ｒ、Ｌ、Ｃ
§1-1
电路及集总电路模型
时变 非时变
电路的种类
线性电路 集总参数电路 电路 分布参数电路 非线性电路
集总参数电路：电路的几何尺寸远小于最高工作频率的波长。 集总参数电路：电路的几何尺寸远小于最高工作频率的波长。
光 (v) 速 波 (λ) = 长 频 (f ) 率
如：市电网的频率为50Ｈz，则 市电网的频率为50 50Ｈ 3×108 波 (λ) = 长 = 6×106 m= 6000 里 公
电压及其参考方向
电压（ 电压（降）：电路中a、b两点间的电压是单位正电荷由a点转移 电路中a 两点间的电压是单位正电荷由a 点所失去的能量。 到b点所失去的能量。 R dw A B uAB = _ + u dq 如：
A
i R
i =5A
A
i R
i = −5A
A
+ UR −
A
− UR +
U =5V
U = −5V
I0 5Ω Ω
＋ U －
10I2 I2 10Ω Ω I1 10I1
6A 3Ω Ω 10A 1A 2Ω Ω Ω 4A 4Ω
I1
I2
电路的图
电路的图：在电路中以线段代替支路，以点代替节点，由线 电路的图：在电路中以线段代替支路，以点代替节点， 段和点组成的几何结构图形就称为电路的图。 段和点组成的几何结构图形就称为电路的图。 定向图：图中每条支路规定一个方向，所得的图称为定向图。 定向图：图中每条支路规定一个方向，所得的图称为定向图。 + Us − 2 3 ③ ④ ③ 4 ② 4 3 ④ ③ 5
电路分析基础第一章(李瀚荪)ppt课件
10V
5
-
U=?
5
+
-
+ 4V + 3A
2
U =? I
-
-
2I2
5. I1
I =?
+
10 1A
Байду номын сангаас
解 10I1 10 (10) 0 I1 2A
+
10V
-
-10V
I I1 1 2 1 3A
-
解 I 10 3 7 A 6.
4 U 2I 0
10A
U 2 I 4 14 4 10V
1.1 电路和电路模型（model)
1. 集总电路
由电阻、电容、电感等集总参 数元件组成的电路
实际元件与集总元件关系
1 0 B A S E - T w a ll p la te
2. 电路模型 (circuit model)
开关 灯泡
电 池
导线
电路图
Rs
RL
Us
电路模型
反映实际电路部件的主要电磁
性质的理想电路元件及其组合。
(4) KCL、KVL只适用于集总参数的电路。
编辑版pppt
35
思考：
？
I =0
1.
2.
+ 3 _
B
1 1
1 1
+1
i1
_2 1
? UA =UB
A
3.
+ _3
i1
1
1
1
1
B +1
i2
_2 1
? i1=i2
i1=800mA
A
i2 =1A
1。 3A
电路分析基础第一章
恒定电压：大小和极性不随时间改变； 交变电压：大小和极性随时间作周期性改变。
三、关联参考方向
关联参考方向：电流参考方向与电压参考极性一致。 关联参考方向： 规定：电流由高电位流向低电位。
关联参考方向
非关联参考方向
四、功率
设在 dt 时间内由a点转移到b点的正电荷为 dq，且由a到b 为电压降u，则 dq 失去能量，也就是这段电路吸收能量。
这段电路吸收的能量： dw = udq
dw dq =u 功率为吸收能量的速率： p(t ) = dt dt
关联参考方向：
dq i (t ) = dt
p (t ) = u (t )i (t )
非关联参考方向： p (t ) = −u (t )i (t ) p(t) > 0 吸收（消耗）功率；p(t) < 0 提供（产生）功率
k =1 K
式中，ik (t ) 为流出(或流进)节点的第k条支路的电流， K 为节点处支路数。 KCL是电荷守恒法则运用于集总电路的结果。
KCL也可以表述为： 对于任一集总电路中的任一节点，在任一时刻， 流出节点的电流的总和等于流入这个节点的电流 流出 等于流入 的总和。
KCL也适用于电路中任一 假设的闭合面。流出（或 流入）封闭面电流的代数 和为零。 i1 + i2 + i3 = 0
例 ：图中电流均为2A，均由a流向b，已知u1=1V， u2=－1V，求两元件功率p(t)。若b图中元件提供功 率为4W，求电流。
(1) u=1V, i=2A p(t)=ui=1×2=2W>0 吸收功率
(2) u=-1V, i=2A p(t)=-ui=-(-1)×2=2W>0 吸收功率
(3) p(t)=-ui =-(-1)i=-4W i=-4A
电路分析基础(第四版)ppt(1)
用电导 G =1 / R 表示
Geq=G1+G2+…+Gk+…+Gn= Gk= 1/Rk 结论： 并联电路等效电导等于并联的各电导之和
4. 4（ 4. 5）单口网络的等效和等效规律
理想电压源的串并联
+ uS1 _
+ uS2 _
º +
uS _
º
I º
+
+
+
5V_ 5V_
5V _
º
º 串联: uS= uSk ( 注意参考方向)
3 U0 -
b
Uoc=9V
4.6 (4.7) 戴维南定理和诺顿定理
(2) 求等效电阻Ro 方法：短路电流法 3I＋6I=0 I=0
6 I1 +3I=9
6 I1 +
9V 3 –
– 6I + a
I
Isc
b
Isc=I1=9/6=1.5A Uoc=9V
Ro = Uoc / Isc =9/1.5=6
4.6 (4.7) 戴维南定理和诺顿定理
4.6 (4.7) 戴维南定理和诺顿定理
例：图示电路中已知N2的VCR为u =i+2,试用置换定理 , 求解i1 。
解：求左边部分的端口VCR
u 7.5(i1 i) 15 u
i1 5
u 7.5 u 7.5i 15 5
u 3i 6
u 3i 6
u i2
i 1A,u 3V
4. 3 单口网络的置换—置换定理
i 1A, u 3V
4. 4（ 4. 5）单口网络的等效和等效规律
总结：一个理想电压源与任何一条支路并联后，对外 等效为理想电压源。
电路分析基础(第四版)课后答案第1章ppt课件
1.8 求图示各电路中的电压U。 题解1.8图
解 图（a）：U=1×3－2=1 V 图(b)： 在图示电路中设电压U1的参考方向， 如题解1.8
图(b)所示。 应用电阻串并联等效及分压关系式， 得电压
(24)//3 U1(24)//3196V
所以
U2 44U13 264V
图(c)： 在图示电路中设电流I1、 I2的参考方向， 如题解 1.8图(c)所示。 由电阻串联等效及欧姆定律， 得电流
1.11 图示直流电路， 图中电压表、 电流表均是理想的， 并已知电压表读数为30 V。
(1) (2) 电压源Us产生的功率Ps为多少？
题解1.11图
解 用短路线将图示电路中两处接地点连在一起，并设 a、 b点， 电流I、 I1、 I2参考方向， 如题解 1.11图所示。 由图可见， 电流表所在支路的10 kΩ电阻同与电压表相并的 30 kΩ电阻是串联关系。 因电压表读数是30 V， 所以
图(b)： 在图示电路中设节点a及电流I1、I2、I3、I4的参 考方向，如题解1.10图(b)所示。 应用电阻串并联等效， 得
电流
I1[4//44]5/1/6//6153A
由3个相等电阻并联分流， 得
I2I313I11331A
再由2个电阻并联分流， 得电流
I44 44I31 210.5A
对节点a应用KCL， I=I2+I4=1+0.5=1.5 A
图（c）电路中， 设电流I1、 I2、 I3如题解1.7图(c)所示。 应用电阻串并联等效， 得电流
I13//61 22 1//613A 再应用电阻并联分流公式， 得
I23 66I13 232A
61 I3126I1331A
对节点a应用KCL， I=I2－I3=2－1=1 A
第一章_集总参数电路ppt课件
c d f
几种基本的集总参数元件：
电阻元件：表示消耗电能的元件
2018/11/21 课件制作：高洪民 5
课程意义及解决的问题
任何一个门类的知识均包含着“分析”与
“综合”两个部分，本课程着重在于“分析”
物 理 系 统 的 状 建 模 分 析 计 算 物 理 系 统 电 路 模 型 态 、 各 个 所 求 的 电 量 等
本课程研究的对象为电路模型，非实际电路 《电路分析》课程研究的内容为求解电路的 状态，研究系统中能量的变化
第一章 集总参数电路中电压、电流的约束关系
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10
2018/11/21
电路及集总电路模型 电路变量，电流、电压及功率 基尔霍夫定律 电阻元件 电压源 电流源 受控源 分压公式和分流公式 两类约束，KCL、KVL方程的独立性 支路分析：支路电压法和支路电流法
李瀚荪，吴锡龙 ， 简明电路分析基础教学指
导书，高等教育出版社，2003.8
周守昌主编，电路原理，高等教育出版社，
1999.9
邱关源主编, 电路(第4版)，高等教育出版社，
1999.6
所用教材每章末所列参考书目。
2018/11/21 4
推荐参考书及资料来源
Fundamentals of Electric Circuit．Charles K . Alexander，Matthew N.O．Sadiku. McGRAW-HILL . 2000 数字图书馆 http://202.115.160.238/aspindex.asp 全文期刊镜像站 http://202.115.160.80/aspindex2.htm/ 中国电子网/
第一章(集总参数电路中u-i的约束关系)
求任一集总电路中ab两点间电压值Uab的方法： 从a点出发沿任一路径到达b点，沿途各支路电压降的 代数和。默认a点为参考“+”，b点为参考“--”。
8、推广结论的应用
求任一集总电路中ab两点间电压值Uab的方法： 从a点出发沿任一路径到达b点，沿途电压降的代数和。 默认a点为参考“+”，b点为参考“--”。 a
知识回顾：
1、基尔霍夫定律：
KCL
研究对象：节点电流 内 容： 推广结论：任一理想封闭面
KVL 研究对象：回路电压 内 容： 推广结论：任一闭合路径
2、集总参数电路模型常用元件 电阻元件：无源元件 u 电导：Ｇ 单位西门子Ｓ
Ri
1
u Ri
i
G
电 压 源：有源元件
1
R
u
G
性
质：
§1-5 电压源(元件)（voltage source）
集总电路中主要的能量来源 ：电压源、电流源、受控源 1、本质：从实际电源抽象出来的一种模型 2、性质： （1）端电压为恒定值Us或一定的时间函数us(t)，与i无关 （2）电压值由自身性质决定，流经的电流由外电路决定 （3）有源元件 （4）与电压源并联的元件，端电压即为电压源的电压值 3、特性曲线（恒定电压源）
4、课程梗概（方法） 上册： 第一篇 电阻电路分析： 只含电阻元件和电源元件 第二篇 动态电路分析： 除电阻和电源外，还有动态元件。 下册：动态电路的相量分析和S域分析法（略）
第一篇 总论和电阻电路的分析
基本思想： 学习运用一定的分析方法，求解电阻电路中的任一变量
主要内容： 一个方向：关联、非关联参考方向 二类约束：基尔霍夫定律和元件的VCR 三种基本方法：网孔法、节点法、叠加法 四个元件：电阻、电压源、电流源、受控源
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时变电流：大小、方向随时间变化。用小写字 母 i 表示
交流电：大小和方向作周期性变化的时变电流
电流的参考方向 P6
★参考方向：任意选定的一个方向
参考方向的两种表示方法：
1 在图上标箭头； 2 用双下标表示iab
iab a b
★在参考方向下，若计算值为正，表明
电流真实方向与参考方向一致；若计算 值为负，表明电流真实方向与参考方向 相反。
例如 晶体管调频收音机最高工作频 率约108MHz。问该收音机的电路是 集总参数电路还是分布参数电路? 解：频率为108MHz周期信号的波长 8 为 c 3 10
f 108 10
6
2.78 m
几何尺寸d<<2.78m的收音机电路 应视为集总参数电路。
§1-1电路及集总电路模型
电路分析与电路综合
习题1 如图所示， 各电流的参考方向已 设定。 已知 I1=10A, I2= —2A, I3=8A。试 确定I1、 I2、 I3的实际方向。
解 ：I1>0, 故I1的实际方向与 参考方向相同， I1由a点流向 b点。 I2<0, 故I2的实际方向与 参考方向相反， I2由b点流向 c点。 I3>0, 故I3的实际方向与 参考方向相同， I3由b点流向 d点。
例1 在图示参考方向下，已知
i (0.5) 的真实方向； 求：（1） i ( 0) ， （ 2 ）若参考方向与图中相反， 则其表达式？ i (0) ，i (0.5) 的真实方 向有无变化？
a i b
§1-2 电路变量 电流、电压、功率
a i b
解：（1） i (0) 4 cos( / 4) 2 2 0 表明此时真实方向与参考方向一致， 从a->b；
实际器件与理想元件的区别：
实际器件——有大小、尺寸，代表多种 电磁现象；
理想元件——是一种假想元件，没有大 小和尺寸，即它的特性表现在空间的一 个点上，仅代表一种电磁现象。
§1-1电路及集总电路模型
集总参数元件与集总参数电路(Lumped)
• 集总假设(理想化): 不考虑电场和磁场的相互作用 ，不考虑电磁波的传播现象。
★单位：安（培） A ，1安 = 1 库 / 秒 ★方向：正电荷移动的方向为电流实际方向
安培
安德烈· 玛丽· 安培（1775年~1836 年），法国物理学家
主要成就： 安培定律 安培定则 分子电流假说 趣闻轶事 ：
怀表变卵石 马车车厢做“黑板” 安培先生不在家
电流的分类
恒定电流（直流）：大小、方向恒定。 用大写字母 I 表示。
（2）若电压的参考方向如图，则该电压u为多少？
+
a
u
b
解：（1）相当于正电荷从b到a失去能量， 故电压的真实极性为：b—―+‖, a—―-‖。 （2）单位负电荷移动时，失去4J能量，说 明电压大小为4伏，由于电压的参考极性与 真实方向相反，因而，u = - 4伏。
★关联参考方向 P8
关联：电流与电压降的参考方向选为一致。
第一章 集总参数电路中电压、电流的约束关系
重点内容
电压、电流的参考方向 电路元件特性 基尔霍夫定律 分压电路、分流电路
§1-1电路及集总电路模型
电路的作用和组成
电路的作用
提供能量：电网、电池
传送和处理信号：音频、视频、放大 存储信息：EPROM、RAM 测量电路：电流表、功率表、电压表、欧姆表
关等构成，将电源与负载接成通路（传输线）
§1-1电路及集总电路模型
实际电路是由一定的电工、电子器件按 照一定的方式相互联接起来，构成电流通 路，并具有一定功能的整体。 电路模型是由理想元件及其组合代表实 际电路元件，与实际电路具有基本相同的 电磁性质。是实际电路的抽象化，理想化 ，近似化。
电路理论中所说的电路是指由各种理 想电路元件按一定方式连接组成的总体。
通信原理
数字信号处理
信号与系统
信息论与编码理论 电子线路
数字逻辑电路
电路分析基础
大学英语
专 业 基础课 非专业课
高等数学
普通物理
电路分析基础
经典电路理论形成于二十世纪初至 60’s。经典的时域分 析于30’s初已初步建立，并随着电力、通讯、控制三大系统的 要求发展到频域分析与电路综合。 六、七十年代至今发展了现代电路理论。它随着电子 革命和计算机革命而飞跃发展，特点是：频域与时域相结合， 并产生了拓扑、状态、逻辑、开关电容、数字滤波器、有源 网络综合、故障诊断等新的领域。 作为首门电技术基础课，为学习电专业的专业基础课打 下基础；也是电气电子工程师的必备知识；学习本课程还将 有助于其他能力的培养（如严格的科学作风、抽象的思维能 力、实验研究能力、总结归纳能力等）。
电路的基本定理或定律 电路的基本分析方法
第一章 集总参数电路中电压、电流的约束关系
主要内容
§1-1 电路及集总电路模型 §1-2 电路变量 电流、电压及功率 §1-3 基尔霍夫定律 §1-4~7 几种电路元件（电阻、电源） §1-8 分压公式、分流公式 §1-9 两类约束 §1-10 支路分析
电路理论
包括电路分析和电路综合两方面内容
输入 输出
电路
电路分析：已知 电路综合：已知 已知 求解 求解 已知
显然，电路分析是电路综合的基础。
“印象”电路分析
R1 V1 10V 1k R2 1k
R1 V1 10V 1k 1k 1k
R2 R3
（ a）
R1 V1 10V 1k 1k R4 1k 1k R3 R2
电路分析基础(教材)
教材与教学参考书
李瀚荪编《电路分析基础》（第4版）
参考经典教材:邱关源编《电路》 李瀚荪编《简明电路分析基础》 相关的学习指导书
电路分析基础
课程位置及作用
专业基础课
课程特点
内容多、基本概念多、习题多
课程的学习方法
用心看书
认真听课
多作习题
总结思路
电路分析基础
§1-1电路及集总电路模型
低频信号发生器的内部结构
§1-1电路及集总电路模型
电容器
电池 晶体管 电阻器 运算放大器
线圈
§1-1电路及集总电路模型
电路的基本组成
电路：电工设备构成的整体，它为电流的流通提供路径
电路组成：主要由电源、中间环节、负载构成
• 电源(source)：提供能量或信号（电池、发电机 、信号发生器） • 负载(load)：将电能转化为其它形式的能量， 或对信号进行处理（电阻、电容、晶体管） • 中间环节（intermediate）：一般由导线、开
§1-2 电路变量 电流、电压、功率 例如
2C/s 2C/s
a
b
a
b
i iba 2 A
iab iba
§1-2 电路变量 电流、电压、功率
注意：计算前，一定要标明电流的参
考方向；参考方向可任意选定，
但一旦选定，便不再改变。 若没有确定参考方向，计算结 果是没有意义的。
§1-2 电路变量 电流、电压、功率
§1-1电路及集总电路模型
实际器件 理想元件 符号 图形 反映特性
电阻器 电容器 电感器
电阻元件 R 电容元件 C 电感元件 L
消耗电能 贮存电场能 贮存磁场能
§1-1电路及集总电路模型
开关
灯泡
Ri
US
Rf
10BASE-T wall plate
电 池
导线
电路图 （电路模型） 电气图
实际电路
§1-1电路及集总电路模型
电压的分类
恒定电压（直流电压）：大小、方向恒定。 用大写字母 U表示。
时变电压：大小、极性随时间变化。用小写字 母 u表示
交流电压：大小和极性作周期性变化的时变电压
§1-2 电路变量 电流、电压、功率 参考方向：也称参考极性。
两种表示方法：
在图上标正负号； 用双下标表示 uab
+ a
b
在电子电路课程中也可用箭头表示。
I1 a b I3 I2 c
d
§1-2 电路变量 电流、电压、功率
电压 (voltage) P7 即两点间的电位差。ab间的电压，数值上为 单位正电荷从a到b移动时所获得或失去的能 量。 d w (t ) 大小： u( t ) dq
★单位：伏（特） ，V；
1伏=1焦/库
★
低电位（负极-）、高电位（正极+） a—b：正电荷移动失去能量，a高b低，电压降 a—b：正电荷移动获得能量，a低b高，电压升
伏特
亚历山德罗· 伏特（ 1745－1827年）， 意大利物理学家。 主要成就： 伏达电堆 起电盘 静电计 趣闻轶事 ：伏特发明电池的故事 用舌尖舔着一个金币和银币 ，用一根导线把金币和银币接 通，舌头会尝到苦味；一块锡 片和一枚银币，舌头会尝到酸 味；银币和锡片交换位置，舌 头会尝到咸味。
§1-2 电路变量 电流、电压、功率
即 电流的参考方向为从电压参考极性的 正极端“+‖流向“－”极端。 a
+
i
u b -
a
-
i
u b +
关联参考方向
非关联参考方向
§1-2 电路变量 电流、电压、功率
为了方便，电压与电流参考方向关联 时，只须标上其中之一即可。
a +
i u
b -
§1-2 电路变量 电流、电压、功率
小结
• 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。 • 参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注(包括 方向和符号），在计算过程中不得任意改变。 参考方向也称为假定正方向，以后讨论均在参考方 向下进行，不考虑实际方向。