北京大学：《电路分析原理 Circuit Analysis》课程教学资源（教案讲义）第一章线性电路分析基础第一节线性电路分析导论第二节常见电路元件及约束方程（1/2）.pdf_大学文库

1 第？讲：复习《电路分析原理》第一章: 线性电路分析基础第一讲 2009.9.15 http://www.jpk.pku.edu.cn/pkujpk/course/dlfxyl/ http://course.pku.edu.cn/ 兴趣认真执著创新北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学 1. 教师队伍介绍 2. 主要参考书介绍 3. 课程总体介绍 4. 线性电路分析基础主要内容北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第一章：线性电路分析基础 ----从时域分析方法到频域分析方法第一节：线性电路分析导论集中假设、基本方法、基本参数、基本术语、参考方向、基本定律（KVL、KCL、VCR定律）北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第一节：线性电路分析导论电视 f=100MHz， ω=2πf, C=3X108m/s，λ=C/ f=3m L=1.5m，VA(t)= Vmsinωt， VA(t)=-VB(t) A B C’ A B C f=50Hz，C=3X108m/s，λ=C/ f=6X107m L=1km<< 6X104km 电信号的分析方法当 L << λ 时、当 L ~ λ 时是不一样的 C’ C 北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学集中假设条件：当元件和设备的尺寸很小于电信号的波长时（即 L << λ 或 100L ≤ λ ），假设参数特性集中于一个质点上。即认为电场集中于电容、磁场集中于电感、损耗集中于电阻、连线（导线）无耗。这一“路” 的分析方法的实质，是只研究元件端口上的外部特性（V、I、P），不考虑元件内部的电磁作用。第一节：线性电路分析导论 R L C 只研究元件的外部特性是电路分析方法的显著特征。 *** 北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第一节：线性电路分析导论集中假设条件：当元件和设备的尺寸很小于电信号的波长时（即 L << λ 或 100L ≤ λ ），假设参数特性集中于一个质点上。即认为电场集中于电容、磁场集中于电感、损耗集中于电阻、连线（导线）无耗。这一“路” 的分析方法的实质，是只研究元件端口上的外部特性（V、I、P），不考虑元件内部的电磁作用。 R ~ R R ~ R 质点节点 R ~ R

2 北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第二节：常见电路元件及其约束方程元件实例: Vw Rr 稳压管 Ib Ri hVce -βIb Ro e b c e b c e 三极管北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第一章：线性电路分析基础 ----从时域分析方法到频域分析方法第一节：线性电路分析导论集中假设、基本方法、基本参数、基本术语、参考方向、基本定律（KVL、KCL、VCR定律）三大基本方法：方程法、图解法、等效法北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第一章：线性电路分析基础 ----从时域分析方法到频域分析方法基本参数：R、C、L 基本变量：V、I、P（电量Q、磁通Ψ、储能W）第一节：线性电路分析导论集中假设、基本方法、基本参数、基本术语、参考方向、基本定律（KVL、KCL、VCR定律）北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第一节：线性电路分析导论 Q Ψ V R V=RI I ？ C Q=CV L Ψ=LI dΨ/dt dQ/dt W=VQ/2 W=IΨ/2 P=VI 基本参数：R、C、L 基本变量：V、I、P（电量Q、磁通Ψ、储能W） m 北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第一节：线性电路分析导论 Q Ψ V R V=RI I ？ C Q=CV L Ψ=LI dΨ/dt dQ/dt W=VQ/2 W=IΨ/2 P=VI 基本参数：R、C、L 基本变量：V、I、P（电量Q、磁通Ψ、储能W）蔡少棠先生：忆阻器 (Memristor = memory resistor) = memory resistor) “Memristor - the missing circuit element the missing circuit element” IEEE Trans. Circuit Theory 18,507-519(1971,34岁) m 北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第一节：线性电路分析导论 Q Ψ V R V=RI I ？ C Q=CV L Ψ=LI dΨ/dt dQ/dt W=VQ /2 W=IΨ/2 P=VI 基本参数：R、C、L 基本变量：V、I、P（电量Q、磁通Ψ、储能W） hp公司：成功设计出一个能工作的忆阻实物模型 “The missing The missing memristor found” 蔡少棠37年前预言被证实，一旦应用将使电脑智能出现革命性改变可让电脑反复开关并立即恢复记忆，可让手机数周甚至更久不充电 m

3 北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第一章：线性电路分析基础 ----从时域分析方法到频域分析方法基本术语： (自学) 电路、网络、节点、支路、回路、端和口。。。第一节：线性电路分析导论集中假设、基本方法、基本参数、基本术语、参考方向、基本定律（KVL、KCL、VCR定律）北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第一章：线性电路分析基础 ----从时域分析方法到频域分析方法一致参考方向 + v(t) - (关联参考方向) i(t) 第一节：线性电路分析导论集中假设、基本方法、基本参数、基本术语、参考方向、基本定律（KVL、KCL、VCR定律） *** 北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第一章：线性电路分析基础 ----从时域分析方法到频域分析方法 I=1A,V=5V Vab=5V a b V=-5V ? P=VI > 0 ? < 0 ? 耗能元件源元件参考方向一但确定，就无须改变。计算结果为正：表示标注与实际相同计算结果为负：表示标注与实际相反一致参考方向 (关联参考方向) + v(t) - i(t) a b + v(t) - i(t) *** 北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学 Tea break！北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第一章：线性电路分析基础 ----从时域分析方法到频域分析方法第一节：线性电路分析导论集中假设、基本方法、基本参数、基本术语、参考方向、基本定律（KVL、KCL、VCR定律）北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学基本定律（KVL、KCL定律）基尔霍夫第一定律：（电流定律、KCL定律）任一集中参数电路中的任一节点，在任一时刻，流入（或是流出）该节点的电流的代数和为零。记为：∑ij (t0)=0 ① 1 2 3 4 5 6 ② ③ （4） I2-I3-I5=0 若取流入节点的电流代数和为零，则入为正建立方程： -I2+I3+I5=0 电荷守恒定律(高斯定理)：∫∫J•dS=0 *** 节点②：节点②：若取流出节点的电流代数和为零，则出为正建立方程：

4 北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学基本定律（KVL、KCL定律）描述二：基尔霍夫第一定律：（电流定律、KCL定律）任一集中参数电路中的任一节点，在任一时刻，流入该节点的电流之和与流出该节点的电流之和相同。记为：∑ij入(t0)=∑ij出(t0) ① 1 2 3 4 5 6 ② ③ （4） I2 = I3 + I5 -I1-I2-I4=0 I2-I3-I5=0 I1+I3-I6=0 节点②：以入电流=出电流建立方程：北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学基本定律（KVL、KCL定律） ① 1 2 3 4 5 6 ② ③ （4）广义节点 I1+I3+I4+I5=0 闭合面基尔霍夫第一定律：（电流定律、KCL定律）任一集中参数电路中的任一节点，在任一时刻，流入（或是流出）该节点的电流的代数和为零。记为：∑ij (t0)=0 电荷守恒定律(高斯定理)：∫∫J•dS=0 北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学基本定律（KVL、KCL定律） ① 1 2 3 4 5 6 ② ③ （4） I = 0 闭合面北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学基本定律（KVL、KCL定律）基尔霍夫第二定律：（电压定律、KVL定律）任一集中参数电路中的任一回路，在任一时刻，沿该回路所有支路的电压升（或电压降）的代数和为零。记为：∑vj (t0)=0 ① 1 2 3 4 5 6 ② ③ （4） V4-V1-V6=0 以沿回路方向电压升为正建立方程： -V4+V1+V6=0 以沿回路方向电压降为正建立方程：电势守恒定律(环路定理)： ∫E•dl=0 *** 北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学基本定律（KVL、KCL定律）基尔霍夫第二定律：（电压定律、KVL定律）任一集中参数电路中的任一回路，在任一时刻，沿该回路所有支路的电压升之和等于支路的电压降之和。记为： ∑vj升(t0)=∑vj降(t0) ① 1 2 3 4 5 6 ② ③ （4） V4 = V1+V6 描述二： -V4+V1+V6=0 -V4+V2+V5=0 -V5+V3+V6=0 北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学基本定律（KVL、KCL定律） ① 1 2 3 4 5 6 ② ③ （4）注意：1.参考方向（支路方向） 2.电压降方向（回路方向） -I1-I2-I4=0 I2-I3-I5=0 I1+I3-I6=0 -V4+V1+V6=0 -V4+V2+V5=0 -V5+V3+V6=0 2.KVL定律 1.KCL定律 3.VCR定律 Vi=RiIi 支路数b=6，待求量=2b=12 =3个方程 =3个方程 =6个方程 3+3+6=12个方程电路分析方法不用学啦！

5 北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第一章：线性电路分析基础 ----从时域分析方法到频域分析方法第二节：常见电路元件及其约束方程元件分类、电阻元件、独立源、受控源、动态元件 ->能量角度 ->端纽角度 ->方向角度 ->线性角度 ->储能角度 ->控制角度 ->有源、无源 ->二端、四端、多端 ->双向、单向 ->线性、非线性 ->无记忆、有记忆（动态元件） ->独立、受控图解法Æ 北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学 0 + v(t) - i(t) I V 有无无有原点对称 R-伏安特性曲线 C-库伏特性曲线 L-韦安特性曲线第二节：常见电路元件及其约束方程 ->能量角度 ->端纽角度 ->方向角度 ->线性角度 ->储能角度 ->控制角度 ->有源、无源 ->二端、四端、多端 ->双向、单向 ->线性、非线性 ->无记忆、有记忆（动态元件） ->独立、受控北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第一章：线性电路分析基础 ----从时域分析方法到频域分析方法第二节：常见电路元件及其约束方程元件分类、电阻元件、独立源、受控源、动态元件北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第二节：常见电路元件及其约束方程 a.线性非时变（定常）电阻: R 0.时变电阻:r(t)（略）约束方程: v(t)=Ri(t) 符号：也有： 0 + v(t) - i(t) I V 伏安特性曲线 tgα=1/R=G 电导特性：无源、二端、双向、线性、无记忆 *** 北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第二节：常见电路元件及其约束方程 0 + v(t) - i(t) I V 伏安特性曲线 tgα=1/R=G 电导特性：无源、二端、双向、线性、无记忆 0 I V R=0 0 I V R=∞ 短路开路 *** 北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第二节：常见电路元件及其约束方程 b.非线性电阻: （通常是半导体/电真空器件）约束方程: v(t)=r[i(t)] or i(t)=g[v(t)] 符号：特性：无源、二端、单向、非线性、无记忆例一：半导体二极管约束方程: v(t)=r[i(t)] or i(t)=g[v(t)] 0 + v(t) - i(t) I V 伏安特性曲线

7 北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第二节：常见电路元件及其约束方程理想电流源符号：也有：特征：一个二端元件，源电流不随其端电压而变与无关 / Is P0 ？ 0 I V I0 Is2=5A Is1=10A R *** 北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第二节：常见电路元件及其约束方程理想电流源符号：也有：特征：一个二端元件，源电流不随其端电压而变与无关 Is P0 ？ 0 I V I0 Is R I =Is ？结论：与理想电流源串联的元件，对外电路不起作用。无效 Is *** 北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第二节：常见电路元件及其约束方程例： I1=？10Ω 20Ω + - 2V I1=？10Ω + - 2V I2=？ 20Ω + - 2V I2=？ I1=-0.2A I2=0.1A 与理想电压源并联的元件，对外电路不起作用。 *** 北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学本讲小结第一节：线性电路分析导论集中假设、基本方法、基本参数、基本术语、参考方向、基本定律（KVL、KCL、VCR定律）北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第二节：常见电路元件及其约束方程北京大学北京大学元件分类、电阻元件、独立源、受控源、动态元件结论：与理想电压源并联的元件，对外电路不起作用。无效结论：与理想电流源串联的元件，对外电路不起作用。无效本讲小结北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学北京大学第一章：线性电路分析基础 ----从时域分析方法到频域分析方法第二节：常见电路元件及其约束方程元件分类、电阻元件、独立源、受控源、动态元件

北京大学：《电路分析原理 Circuit Analysis》课程教学资源（教案讲义）第一章 线性电路分析基础 第一节 线性电路分析导论 第二节 常见电路元件及约束方程（1/2）

北京大学：《电路分析原理 Circuit Analysis》课程教学资源（教案讲义）第一章线性电路分析基础第一节线性电路分析导论第二节常见电路元件及约束方程（1/2）