电路的基本概念和分析方法

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1、第1章电路的基本概念和基本定律1.1电路和电路模型1.2电路的基本物理量1.3电阻元件和电源1.4基尔霍夫定律1.5支路电流法1.6等效变换法1.7节点电压法1.8网络定理分析法1.9应用——惠斯登电桥测电阻本章内容提要重点：（1）电路模型的概念及科学建模；（2）电压、电流的参考方向；（3）电位的计算；（4）电路的各种分析方法；难点：（1）关联参考方向的判断；（2）等效变换的含义及变换的实质；（3）灵活、熟练选用最佳分析电路的方法。1.1电路和电路模型1.1.1电路一、电路的功能（1）实现电能的传输和转换；（2）实现电信号的传输、处理和存储。二、电路的定义所

2、有的实际电路是由电气设备和元器件按照一定的方式连接起来，为电流的流通提供路径的总体，也称网络。在实际电路中，电能或电信号的发生器称为电源，用电设备称为负载。电压和电流是在电源的作用下产生的，因此，电源又称为激励源，简称激励。由激励而在电路中产生的电压和电流称为响应。有时，根据激励和响应之间的因果关系，把激励称为输入，响应称为输出。手电筒电路就是一个最简单的实用电路。这个电路是由一个电源（干电池）、一个负载（小灯泡）、一个开关和连接导线组成。如图1.1（a）所示。1.1.2电路模型一、理想元件为了便于对实际电路进行分析，通常是将实际电路器件理想化（或称模型化）

3、，即在一定条件下，突出其主要的电磁性质，忽略其次要因素，将其近似地看做理想电路元件，并用规定的图形符号表示。二、电路模型的定义由理想元件组成的电路，就称为实际电路的电路模型。图1.1（b）即为图1.1（a）的电路模型。又如图1.2（a）表示一个最简单的晶体管放大电路，其电路模型如图1.2（b）所示。今后如未加特殊说明，所说的电路均指电路模型。【注意】：以上用理想电路元件或它们的组合模拟实际器件的过程称为建模。建模时必须考虑工作条件，并按不同精确度的要求把给定工作情况下的主要物理现象及功能反映出来。例如，在直流情况下，一个线圈的模型可以是一个电阻元件；在较低频

4、率下，就要用电阻元件和电感元件的串联组合模拟；在较高频率下，还应计及导体表面的电荷作用，即电容效应，所以其模型还需要包含电容元件。可见，在不同的条件下，同一实际器件可能采用不同模型。模型取得恰当，对电路的分析和计算结果就与实际情况接近；模型取得不恰当，则会造成很大误差，有时甚至导致自相矛盾的结果。如果模型取得太复杂，就会造成分析得困难；反之，如果取得太简单，就不足以反映所需求解的真实情况。所以建模问题需要专门研究，绝不能草率定论。1.2电路的基本物理量电路的基本物理量有电流、电压和功率。电路分析的基本任务是计算电路中的电流、电压和功率。1.2.1电流一、电流

5、的定义式(1-1)二、电流的分类按照电流的大小和方向是否随时间变化，分为恒定电流（简称直流DC）和时变电流，分别用符号I和i表示。平时所说的交流（AC）是时变电流的特例，它满足两个特点，一是周期性变化，二是一个周期内电流的平均值等于零。三、电流的参考方向在分析电路时往往不能事先确定电流的实际方向，而且时变电流的实际方向又随时间不断变化。因此在电路中很难标明电流的实际方向。为此，我们引入电流的“参考方向”这一概念。参考方向的选择具有任意性。在电路中通常用实线箭头或双字母下标表示，实线箭头可以画在线外，也可以画在线上。为了区别，电流的实际方向通常用虚线箭头表示，

6、如图1.3所示。而且规定：若电流的实际方向与所选的参考方向一致，则电流为正值，即i＞0；若电流的实际方向与所选的参考方向相反，则电流为负值，即i＜0。如图1.3所示。这样以来，电流就成为一个具有正负的代数量。1.2.2电压一、电压的定义式电路中任意a、b两点之间的电压等于电场力由a点移动单位正电荷到b点所作的功。即(1-3)二、电位在电路中任选一点作为参考点，则其他各点到参考点的电压叫做该点的电位，用符号V表示。例如，电路中a、b两点的电位分别表示为Va和Vb，并且a、b两点间的电压与该两点电位有以下关系：Uab=Va-Vb（1-4）两点间电压就是该两点的电

7、位之差。今后如未说明，通常选接地点作参考点，并且参考点的电位为零。三、电压的参考方向电压的参考方向（也称参考极性）的选择同样具有任意性，在电路中可以用“+”、“-”号表示，也可用双字母下标或实线箭头表示。如图1-6所示。电压正负值的规定与电流一样，此处不再赘述。【注意】：今后在求电压、电流时，必须事先规定好参考方向，否则求出的值无意义。四、电压、电流的关联参考方向通常，对于一个元件或在一段电路中，电流参考方向和电压参考方向都是可以任意选定的，彼此独立无关。但为了分析方便，习惯上将某一元件或某段电路的电压和电流的参考方向选得一致，即选定电流从标以电压“+”极性

8、端流入而从标以“-”极性端流出，这样选定的电压和电流