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1、电路分析电子教案,授课班级：通信101班、通信102班授课教师：广东海洋大学信息学院 梁能,23 电阻元件,231 电阻元件与欧姆定律 电阻元件是实际二端电阻器件的理想模型。电阻元件电流、电压关系可以用u-i平面上的一条曲线来确定，这种特性称为电阻元件的伏安特性。电阻元件的概念一般描述如下：若一个二端元件在任一时刻其电压与电流的关系可以唯一地用u-i平面上一条曲线所表征，即有代数关系：f（u，i）=0 则此二端元件称为电阻元件。,图29 电阻元件及其外特性,如果电阻元件的电压电流关系（VCR）在任何时候都是通过u-i平面坐标原点的一条直线，则该电阻称为线性时不变电阻，用R表示。若电阻元件的伏安
2、特性不是线性的，则此电阻是非线性电阻。线性时不变电阻的电压电流关系（伏安特性）由欧姆定律决定：,电压电流为关联参考方向：,电压电流为非关联参考方向：,电阻的单位是欧姆，简称欧（）。常用千欧（K）和兆欧（M）为电阻的单位。1 K=103 1M=106 电阻的倒数称为电导，用符号G表示，即：,电导的国际单位是西门子，简称西（S）。,从物理概念上看，电导是反映材料导电能力强弱的参数。应用电导参数来表示电流和电压之间关系时，欧姆定律形式可写为：,在任意时刻，电阻上消耗的功率为：,电导上消耗的功率为：,电阻元件在在t0-t区间吸收的能量为非负值，即：,0,线性时不变电阻元件为无源元件和无记忆元件。电阻的
3、两种特殊情况：R 称为开路，其电流恒为零；R0 称为短路，其电压恒为零。实际电路中经常用色环电阻，现在简单介绍其识别方法。（详见课本）例题1.求一只额定功率为100W、额定电压为220V的灯泡的额定电流及电阻值。,解：,232 电阻的串联与并联（1）电阻的串联与分压,图210 电阻的串联与等效,串联的各电阻通过同一电流。由欧姆定律及KVL，得：,=Req i两个电阻串联的等效电阻为Req，由欧姆定律得：,所以等效电阻为：,电阻串联，其等效电阻等于所有串联电阻之和。R=R1+R2+R3+Rm,电阻串联有分压关系。若知串联电阻两端的总电压，求相串联各电阻上的电压，称分压。,因为：由欧姆定律得：,所
4、以得到两个电阻串联时的分压公式：,还可以得到在两个电阻串联的电路中，,（2）电阻的并联与分流,图211 电阻的并联与等效,电阻并联时，各并联电阻接到一对节点上，具有同一电压。图211是两个电阻并联的电路，设电压、电流为关联参考方向，根据欧姆定律及KCL，得：,在图211（b）中：,根据电路的等效条件：,所以,故两个电阻并联的等效电阻为：,并联电阻上各支路的电流称为分流。,应用已知条件，,可以得到分流公式：,还可以得到在两个电阻并联的电路中，,一般来说，在多个电阻相并联的电路中，其等效电阻可用下式计算：1/R=1/R1+1/R2+1/R3+1/Rm 多个电导相并联电路的等效电导为：G=G1+G2
5、+G3+Gm,24 电源元件241 电压源与电流源 理想的独立电源包括理想电压源和理想电流源，它们都是具有两个端子的理想二端有源电路元件。（1）理想电压源与实际电压源,理想电压源的两端电压始终保持规定的数值，与通过它的电流大小无关。若电压源产生的端电压大小和方向都不变化，则称为恒压源或直流电压源。,图216 理想电压源的符号与特性,理想电压源的端电压由自身决定，而流经它的电流由它及外电路所共同决定，或者说它的输出电流随外电路变化。电流可以不同的方向流过电源，因此理想电压源可以对电路提供能量(起电源作用)，也可以从外电路接受能量(当作其他电源的负载)，这要看流经理想电压源电流的实际方向而定。,实
6、际电压源用理想电压源与电阻串联的模型表示。,U=Us-IR0,实际电压源的等效电路与特性曲线,I（t）=Is（t）,（2）理想电流源与实际电流源 理想电流源接到电路后，输出的电流始终保持规定的数值，与其两端的电压大小无关。若电流源产生的电流大小和方向都不变化，则称为恒流源或直流电流源。,实际电流源的等效电路与特性曲线,实际电流源用理想电流源与电阻并联的模型表示。,若电源产生的电流或电压大小和方向均按正弦规律变化，则称为交流电源。,242 电源的等效 一个实际的电源可以用理想电压源与内电阻串联的形式作为它的电路模型，也可以用理想电流源与内电阻并联的形式作为它的电路模型。因此，这两种实际电源的电路
7、模型，在一定条件下可以等效变换。,假设上图中电压源模型与电流源模型的内阻R0相等，端口上都接上相同负载电阻R，使两个电路的负载电压相同，那么,这样可以得到：Us=IsR0 或 Is=Us/R0,这里需要着重强调两点：一是在进行两种电源模型的等效变换时，要使电压源的极性与电流源的方向保持一致（电流源的电流方向应与电压源的电压升方向相同）；二是在实际的电压源中内阻R0很小，而实际的电流源内阻R0很大，在工程上两者不能相互替代，这里只是为了方便解题，所谓“等效”只是说它们对外电路而言其效果相同。,243 受控源 受控电压源的电压和受控电流源的电流不是独立的，而是受电路中某支路的电压或电流控制的，简称
8、受控源或称非独立电源。受控源有两对端子：一对为输入端子，一对为输出端子。输入端子施加控制的电压或电流，输出端子则输出被控制的电压或电流。因此，受控源电路有四种。如图230。图(a)为电压控制电压源（VCVS）；图(b)为电流控制电压源（CCVS）；图(c)为电压控制电流源（VCCS）；图(d)为电流控制电流源（CCCS）。,图230 四种受控源模型,例题2.求图示二端电路的开路电压Uab。,解：电路可等效变换为,根据KVL可得：,例题3.电路如图，求电流 I。,电路可等效变换为：,电路再次等效变换为：,根据等效电路，,小结：1电路的等效变换，在电路分析中可以达到化简电路的目的，经常用较为简单的电路来代替原来较为复杂的电路，电阻串、并联电路等效变换方法是电路问题分析中经常使用的方法。2实际电源总会有内阻存在，一个实际电压源模型，一般可等效为一个理想电压源与一个内阻的串联组合模型；一个实际电流源模型，一般可等效为一个理想电流源与一个内阻的并联组合模型。,作业：P60习题2-8、P61 习题 2-15。,
