电路(第五版)学习指导与习题分析

电路(第五版)学习指导与习题分析其中有关秋媛电路那本书所有的习题加上详解，每章还有典型例题第一章电路模型和电路定律重点和难点电压和电流的参芝方向电流电压是电路分析的基本物埋量,在分析电路时,必须首先指定电流和电压的参考方向,才能进行分析和计算。因此透彻地理解电流和电压的爹考方向是本章重点之一。正确认识电压电流的实际方向与参考方向的联系和差别以及根据电、电流的参等方向正确判断元件是吸收功率还是发出功率是学习中的难点2,元件的快安特性元件的伏安特性息元件本身的纳束,是电路分析和计算的基木依据之一,因此,熟练掌握和应用电阻元件、独立电源(电压源和电流源)和受控电源的电压和电流关系也是本章的一个重点。正确理解独立电源与受控电源的联系和差别是其中的难点3,基尔霍夫定律基尔霍夫定律是集总参数电路的基本定律,它包括基尔霍夫电流定律KCL)和基尔霍夫电定律(KVL)基尔霍夫定律只跟元件的相互连接有关,与元件的性质无关,无论元件是线性的还是非线性的,时变的还是时不变的,它都成立。基尔霍夫定律是分析一切集总参数电路的根本依据,许多重要的电路定理、一些常用的电路分析方法都是由这两个定律归纳、推导、总结得出的,因此,基尔霍夫定律是本章的重点。掌握和熟练运用基尔霍夫定律分析和计算电路是本章的难点《电路》(第5版)学习指导与三题分析学习方法指导1.电路分析的变量电压、电流和功率是电路分析的常用变量,其中电压和电流又是电路分析的基小变量。电路分析的任务就是求解这些变量1)电流单位时间內通过导体横截的电荷量义为电流。电流用表示,且有规定电流的方向为王电付运动的方向。在实际电路分析中,当电路为复杂电路或交变电流电路时,电流的买际方向往往很难事先判断,因此引入参考方向的概念电流的参考方向:预先假定的方向。参考方向可以任意指定,在分析电路讨按参考方向计算电流。电流为代数量,如果电流值为正,说明其真实方向与参考力向相同;反之,其真实方向与参考方向相反。(2)电压单位正电荷q从电路中一点A移至另一点B时场力作功的大小定义为该两点之间电位差,即电压。电压用u表示,且dwdy(1-2)规定电压的方向为电拉降的方向。同电流一样,电压的真实方向也常难以事先确定因此也需要指定电压的参考方向。电压的参考方问:预先假定的电位降方向。在分析电路时按参考方向计算电压电压为代数量如果电压值为正,说明其真实方向与参考方向相同;反之,其真实方向与参考方向相反3)电压和电流的关联参考方向为分析电路方便,对一个元件或…段电路,常指定其电流从电压的“+"极性端流向“-“极性端,这种电流和电压取一致的参考方向,称为关联参考方向,如图1-1(a)所示;反之,电流和电压取不一致的参考方向,称为非关联参考方向,如图-1(b)所小参考方向在电路分析中起着十分重要的作用。分析电路时应注意①无论分析什么电路,必须首先指定电压和屯流的参考方向,然后才能建立电路方程。②2如果题中给定了参考方向,就按给定的参考方向进行分折和计算。第一电路模型和电路定律件元件图1-1电压和电流关联骞考方向和非关联参考方向4)功率单位时间内电场力所作的功称为电功卒。电功率用p表示,则dw ud1-3)在关联参考方向下,p=表示元件吸收的电功率。当P>0时,元件实际吸收能量;当p<0时,元件实际发出能量在非关联参考方向下,P=i表示元件发出的功率。当p>0时,元件实际发出能量;当p<0时,元件实际吸收能量2电路几件及其伏安特性电阻元件、电源元件和受控电源元件是营用的电路元件。元件的伏安特性是指流过元件的电流和元件端电压之间的关系,是元件本身的约束,是电路分析的基础之一。因此,必须熟练掌握元件的伏安特性(1)电阻元件及其伏安特性庖阻元件是表霦材料或器件对电流昰现阻力损耗能量的元件。其电压流关系(伏安关系)可用t-i美系广程来描述:f(x,i)=0。线性电阻元件是具有耗能、无记忆性和双向性的二端元件线性电阻元件的伏安特性满足欧姆定律,即电阻元件的端电压与通过它的电流成正比。在电压和电流取关联参考方向时,其伏安特性可表示为=R或C或R(1-4)其中,R称为电阻元件的电阻,单位为Ω(欧婿);G称为电阻元件的电导,单位为S(四门子)在电压和电流取关联参考方向时,电阻元件吸收的功率为ui=iR从t时刻到t时刻,屯阻元件消耗的能量为(1-6)缓电路》(第5版冫学习扫导与习题分析(2)电源元件及其伏专特性电源元件叉称独立源元件,属于有源元件,在电路中起激励作用。电源元件分为电压源和电流源两类。1)电压源①理想电压源。其两端电压总能保持定值或一定的时间函数,且电压值与流过它的电流i无关的元件叫理想电压源电压源有两个基本性质.电压源两端电压由电源本身决定,与外电路无关,与流经它的电流大小、方向无关;b.流经电压源的电流电压源和外电路共同决定。在电压源电压和电流取非关联参考方向时,理想电压源发出的功率为P理想电压源不允许短路②实际电压源。实际电压源是有损耗的,其电路模型可用理想电压源和电阻的丰联组合表示,该电阻称为电压源的内阻实际电压源也不允许短路。因其内阻小,若短路,鬼流很大,可能烧毁电压2)电流源①理想电流源。不管外部电路如何,其输出电流总能保持定值或一定的时间函数,其值与它的两端电压4无关的元件叫理想朮流源。电流源有两个基本性质:,电流源的输出屯流出电流源本身次定,与外电路无关,与它两端电压大小、方向无关;b.电流源两端的电压由电演源及外部电路共同决定。在电流游电流利电压取非关联参考方向时,理想电流源发出的功率为(1-8理想忠流源不允许开路。②实际电流源。实际电流源有损耗,其电路模型用理想电流源和电阻的并联组合表示,该电阻称为电流源的内阻。实际电流灝也不允许开路。因其内阻很人,若开路,端电压很大,可能烧毁电流源(3)受控屯源元件及其伏安特性受控电源又称非独立电源。电压(或电流)的大小和方向受电路中其他地方的电压(或电流)控制的电源,称受控源。受控源为四端元件。根据控制量和被控制量是电压u或电流讠,受控源吗分为4种类型:电压控制的受控电压游ⅴcⅴS)、电流挖制的受控电压源(CCVS)电压控制的受控屯流源(VCCS)和电流控制的受控电流源(CCS)。分析含受控源的电路时,必须注意:①受控源不能做电路的一个独立激励,它只反映电路中某处的电压或电流第一章电昭模型和电路定律受一处电压或电流的控制关系。②含受控源电路的分析方法、原理如同含独立电源的电路,即:可先把受控源当作独立源来处理3.基尔霍天定律基尔蕉夫定律是分析切集总参数电路的根本依据。基尔霍大定律包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定{,简称KCL和KvL,反映电路中所有支路电流和电压所遵循的基本规律。基尔霍夫定律仅与元件的相工连接有关,而与元件的性质无关,无论元件是线性的还是非线性的,时变的还是时不变的,KCL和KVL总是成立的。对一个电路应用KCI和Kv时,应对各结点和支路编号指定各支路电流和支路电压的参考方向,指定有关回路的绕行方向。基尔霍夫定律与元件的特性构成了电路分析的基础〔【)基尔霍夫电流定律〔KLK江L是描述电路中与结点柑连的各支路电流间相互关系的定律。它的基本内容是:在集总电路中,任何时刻,对任意结点,所有流出或流入该结点的支路电流的代数和恒等于零。数学表达式可表示为∑i=0KCL又可叙述为:对于集总参数电路中的任意结点在任意时刻流出该结点的电流之和等于流入该结点的电流之和。KCI.不仅适用于电路中的结点,对电路中包围几个结点的闭合面也是适用的,即:通过一个团合面的支路电流代数和总是笔于零;或者说,流出闭合面的电流等于流人闭合面的电流应用KCL时必须注意:电流是流出绪点(闭合面)还是流入结点(闭合面),均根据电流的参考方向判断。(2)基尔霍夫电压定律(Kv)KVL是描述电路的回路中各攴路(或各元件)电压之间关系的定律。它的基本内容是:在集总电路中,任何时沿任一回路,所有支路电压的代数和恒等丁零。数学表达式可表小为∑=00b应用KⅵL时首先要指定回路的参考方向。KVL还可应用于任一假想的回路。如图+“、1-2所示电路,对假想回路列KⅥL方程,有图1-2任一假撼回路KVL《电路》(第5版)学习捉导与习题分析三、典型例题例1“1电路如图1-3(a)所示。(1)求电流1、l2和2;(2)求各个独立电源所发出的功率;(3)说明电路是否满尾功率平衡。2A5组10V10ⅴ①SvST〔2图1-3例1-1图解:(])首先选掙回路,并任意指定回路绕向,如图1-3(b)所示,对回路1列KvL方程,有0+51+5-0求解得到∫=1A根据欧姆定律,得J3=A=2 A对结点B列KCL方程,有1-l2+3-2-0求解得到(2)5V电压源所发出的功率为5xI WL(V电压源所发出的功率为P=10x!W=10W2A电流源所发出的功率为P=2xI0 W=20 W(3}两个5的电阳所吸收的功率为P2=Fx5+子x5=(5+20)W25W5驶收=P2R-P9=125-(-5}]W=30WP总发=P2+Ps=(10+20)W=3W第电竖模型和电路定律故学发出总吸收电路满足功率平衡例1-2电路如图[-4(a)所示,试求各支路电流。d4g26g①4l212Vb图1-4例L-2图解:设受控源所在支路电流为与3如图1…4(b所示。电路中的受控源为电流控制的电压源。选回路1,并对回路列写KV方程,有6f,+2,=12解得1.5A,l2214 =0.75 A对结点①列与KCL方程,有1+l2+l23=0解得f1-l2=0.75A例1-3电路如图1-5所示,求电流,电压U。2C16V图1~5例1-3图解2x28电路》第5版)学习指导与习题分析解得U;,x1暂7=2U1=2A,U!=-b1+b+5=15V本题中含电压控制的受控电流源。分析时,可先把受控源当独立源处理,此时,受控电流源电流即为电流而受控电压源则提供了5/的电压例1-4电路如图]-6(a)所示,试求解其中的电流lJA2RR2 2A RJAr2AR13RR2 12A R,图1-6例1-4图解:首先对图16(h)中的结点a列KCL方程,有’=(7-2)A=5A然后,对闭合面列KCI方程,有P中2+=0解得7A四、习题分析1-1说明题1-1图(a)、(b)中(1)、i的参考方向是否关联?