第一章电路分析基础

电路理论与实践 Circuit Theory & Practice

目 录

第一篇 电路分析理论内容 直流电路 交流电路

动态电路 其他

电路发展简史 1729年英国人格雷将材料分为导体和绝缘体； 1749年美国人富兰克林提出了正负电的概念； 1785-1789年法国人库伦得出了库伦定律； 1800年意大利人伏特发明了伏打电池； 1820年丹麦人奥斯特发现了电流的磁效应； 1825年法国人安培提出了安培环路定律(电动机); 1826年德国人欧姆提出了欧姆定律； 1831年英国人法拉第发现了电磁感应现象(发电机); 1832年美国人亨利提出了自感系数； 1834年俄国人楞次提出了楞次定律；

电路发展简史 1838年美国人莫尔斯发明了电报； 1845年德国人基尔霍夫提出了基尔霍夫电流和电压定律 (复杂电路); 1853年英国人汤姆逊得出了电振荡的频率； 1854年英国人汤姆逊发表了电缆传输的理论； 1857年德国人基尔霍夫提出了电报方程或基尔霍夫方程， 至此电路的基本理论完成。 1864年英国人麦克斯韦提出了麦克斯韦方程组，预言了电 磁波的存在； 1887年德国人赫兹证明了该预言，人类进入无线通信时代； 1876年美国人贝尔发明了电话；

电路发展简史 1879年美国人爱迪生发明了灯泡(碳丝),1912年美国人库 里奇发明了钨丝灯泡； 1880年英国人霍普金森提出了磁路计算定律； 1893年德国人施泰因梅茨提出了分析交流电路的相量法； 1894年意大利人马可尼和俄国人波波夫分别发明了无线电； 1911年英国人亥维赛提出了阻抗的概念； 1918年福泰克提出了对称分量法，简化了不对称三相电路 的分析； 1925年英国人贝尔德发明了电视； 1958年发明了集成电路；

第一章 电路分析基础1.11.2 1.3 1.4电路元件和电路模型 电流和电压的参考方向 电功率 电路的状态

1.51.6 1.7 1.8

电阻电容电感原件独立电源 受控电源 基尔霍夫定律

§1-1 电路元件和电路模型 1、电路概念 电路原理的研究对象不是实际电路，而且由实际电路抽 象而成的理想化的电路模型。一般用导线、开关等将电源 和用电设备连接起来，构成一个电流流通的闭合路径，这 就组成了电路。 电路图 开关 灯泡10BASE-T wall plate

电 池 导线

Rs Us

RL

电路的类型以及工作时发生的物理现象是千差万别的，在电路 分析中，不可能也没有必要去探讨每一个实际电路，而只需找 出它们的普遍规律。 2、常用电路元件 电阻元件：表示消耗电能的元件

电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件 电压源和电流源：表示将其它形式的

能量转变成 电能的元件。

3、集总参数电路 实际电路部件的运用一般都和电能的消耗现象及电、磁能的 贮存现象有关，它们交织在一起并发生在整个部件中。这里 所谓的“理想化”指的是：假定这些现象可以分别研究，并且 这些电磁过程都分别集中在各元件内部进行；这样的元件 (电阻、电容、电感)称为集总参数元件，简称为集总元件。 由集总元件构成的电路称为集总参数电路。

用集总参数电路模型来近似地描述实际电路的条件： 实际电路的尺寸要远小于电路工作时电磁波的波长λ

l

§1-2 电流、电压的参考方向 电流、电压、电动势的实际方向在物理学中已作过明确的 规定；但是在分析复杂电路时往往不能预先确定某段电路 上电流、电压的实际方向。为了便于分析电路，电路中引 出了参考方向的概念。电流、电压的参考方向是任意设定 。 按参考方向求解得出的电流和电压值有两种可能。得正值， 说明设定的参考方向与实际方向一致，若为负值，则表明 参考方向与实际方向相反。 a i + u- b a ib

+ u-非关联参考方向

关联参考方向

参考电压的三种表达方式： U 用箭头 用正负极性 用双下标

+A

U UAB B

列写公式时，根据电流和电压的参考方向得出公式中 的正负号。此外电流和电压本身还有正值和负值之分。

§ 1.3 电功率 从物理学中知道，一个元件上的电功率等于该元件两端的 电压与通过该元件电流的乘积，元件上的电功率有吸收 (取用、消耗)和发出(产生)两种可能，用功率计算值的 正负相区别，以吸收(取用)功率为正。

+i u -

P=ui P>0 P<0

表示元件吸收的功率 吸收正功率 (实际吸收) 吸收负功率 (实际发出)

关联参考方向

-

P = ui

表示元件发出的功率

ui

+

P>0 P<0

发出正功率 (实际发出) 发出负功率 (实际吸收)

非关联参考方向 例1-1 图1-7所示电路中，已 知：US1 = 15V,US2 = 5V, R = 5Ω,试求电流I和各元件 的功率。