电路分析动态电路中电压电流的约束关系55页PPT

兼容性与可扩展性
未来的动态电路将更加注重兼容性与 可扩展性，以适应不同系统和应用的 需求。
感谢您的观看
THANKS
实现方式
采用高级编程语言（如Python、C）或电路设计自动化 软件（如MATLAB、Simulink）进行实现。
优化设计实例分析
实例一
某数字信号处理电路的优化 设计，通过遗传算法对电路 结构进行优化，实现了功耗
降低20%的效果。
实例二
某无线通信收发机的优化设 计，采用模拟退火算法对电 路参数进行优化，提高了信
时域分析法的缺点
计算量大，特别是对于复杂电路，需要求解微分方程， 计算效率较低。
频域分析法
频域分析法的优点
可以方便地处理正弦信号和周期信号，计算量相对较小，特别适合于求解线性时不变电路。
频域分析法的缺点
对于非线性或时变电路，频域分析法可能不适用。
复频域分析法（拉普拉斯变换和傅里叶变换）
要点一
复频域分析法的优点
采用负反馈
通过在系统中引入负反馈，增强系统的稳定性。
05
动态电路的优化设计
优化目标与约束条件
优化目标
在满足一定性能指标的前提下，降低电路的 功耗、体积和成本等。
约束条件
电路的功能、可靠性、稳定性、时序等要求， 以及工艺、材料、封装等限制。
优化算法与实现
优化算法
遗传算法、模拟退火算法、粒子群算法等。
动态电路分析的历史与发展
历史
动态电路分析起源于20世纪初，随着电子技术的快速发展，其分析方法和工具不断演 进。
发展
近年来，随着计算机技术和数值计算方法的进步，动态电路分析在理论和实践方面取得 了重要突破。现代动态电路分析方法更加精确、高效，为复杂电子系统的设计和优化提

5、在如图所示的电路中，电源的电动势为E，
内电阻为r，L1、L2是两个小灯泡。闭合S 后，
两灯均能发光。当滑动变阻器的滑片向右滑动
时(
B)
A．L1变暗，L2变暗
B．L1变暗，L2变亮
C．L1变亮，L2变暗 D．L1变亮，L2变亮
R
L1
L2
E,r S
6.如图，当滑动变阻器的滑片向上移动时，则： D
A.I变大，U变小 B.I变大，U变大 C.I变小，U变大 D.I变小，U变小
8、7.H在e 如loo图ke所d m示or的e a电sle路ep中th，an当de滑ad动. 变阻器的滑动
触头这本向书b端看移起来动与时其，说伏是特不表本的语法读书数，V不和如安说培是表一的本
读数辞I典如。何变化：
AB、、TgrhVVaem减减bmo小小oakr，，.seIIe减增m小s大to C、V增大，I增大
B.A灯变暗，B灯变亮； [ C ]
C.A灯变暗，B灯变暗； D.A灯变亮，B灯变暗。
1、在右图电路中，当合上开关S后，两个 标有“3V、1W”的灯泡均不发光，用电压表 测得Uac=Ubd=6V，如果各段导线及接线处均 无问题，这说明（ C ）
A．开关S未接通 B．灯泡L1的灯丝断了 C．灯泡L2的灯丝断了 D．滑动变阻器R电阻丝断了
3、如图，电源的内阻不可忽略．已知定值电
阻R1=10Ω，R2=8Ω．当电键S接位置1时，电流 表的示数为0.20A．那么当电键S接位置2时，
流过R2的电流I2的变化情况为( B )
A、I1增大，I2减小
B、I1减小，I2增大
C、I1增大，I2增大
D、I1减小，I2减小
4、如图所示的电路中，电源的电动势E和 内电阻r恒定不变，电灯L恰能正常发光， 如果变阻器的滑片向b端滑动，则（ A）

S2掷到1
S2掷到2
初中物理欧姆定律：动态电路分析
对 V不变
比
A
15
5、如图伏安法测电阻的实验电路图，当滑片P向左移 动时，请你判断A表和V表的变化。
解法： P左移→R2↓→R↓→I↑→A表↑。 R1不变→IR1↑→U1↑→V表↑。
解法：判断V表的变化还可以根据串联电路的分 压原理来分析：R2↓→U2↓→U1↑=U-U2↓→V表↑。
等效电路
P右移 → R2↑ →R总↑→I↓ →A1表↓
R1不变→U不变→A2不初变中物理→欧姆V定不律：变动态电路分析
13
3 如图所示电路中，电源电压恒定．断开S1、S3，闭合S2，两 电表均有示数；再断开S2，闭合S1、S3，此时两电表的示数与前 者相比（ A ）
A．两表示数均变大 B．两表示数均变小 C．电流表示数变大，电压表示数变小 D．电流表示数变小，电压表示数变大
16
初中物理欧姆定律：动态电路分析
6、如图，当滑片P向右移动时，A1表、A2表 和V表将如何变化？
电阻增大,电压不变, A1减小,A2减小
17
初中物理欧姆定律：动态电路分析
A. 电流表示数变小，电压表示数变大 B. 电流表示数不变，电压表示数变小 C. 电流表示数不变，电压表示数不变 D. 电流表示数变大，电压表示数变小
等效电路
P右移 → R2不变 →R总不变 I=U／RI总不变 → A 不变 U=IR V ↓
2
初中物理欧姆定律：动态电路分析
例题2：当S闭合，滑片P向右滑动时 (1)电流表的示数将___变__大___. (2)电压表的示数将___变__大___.
等效电路
P右移
→ R↑ RL不变
→URL=总I↑RL初中I总物=理U欧U姆／L定↓律R→：动态I电↓路→V分析1

、
、acda 、
bacdcbaacbda 、cabdc 、abcda
第32页/共101页
4. 网孔
如 在平面电路中，由支路
R3
US3
＋－
R
4
和节点自然分隔所形成的
R5
b
R6
回路（该回路内不再含有 a ＋
＋
c
其它支路和节点）称为自 然网孔，简称网孔。
US1
－
I1
US2
－
R1
d
R2
IS1
网孔数用m表示
对下列四个元件:
I
I
+
+
AU
BU
I+ CU
I+ DU
电压与电流为关联方向的是: 电压与电流为非关联方向的是：
A 、C B、 D
第19页/共101页
4.功率
电功率
单位时间内电场力所做的功
p dw u dw i dq
dt
dq
dt
Байду номын сангаас
p dw dw dq ui dt dq dt
功率的单位：W (瓦) (Watt，瓦特) 能量的单位：J (焦) (Joule，焦耳)
P+ I +U
(A)
P-
I
+U
(B)
吸收功率的情况为
提供功率的情况为
P+ I +U
(C) A 、D B 、C
P-
I
+U
(D)
第22页/共101页
为保持一致，对非关联方向取 P = －ui
P = ui
关联参考方向
P = －ui 非关联参考方向

示数将如何变化？
分析：首先要确定电路的类型，此电路属于串联电路还是并联电路 。我们可以将电流表简化成导线，将电压表简化成断开的开关或直 接去掉。此时可以容易地看出，这是一个并联电路。并联电路各支 路两端电压相等，等于电源电压，故电压表V示数不变。 由于并联电路各支路独立工作，互不干扰，滑动变阻器滑片P向右 移动时，对R1这条支路没有影响，所以电流表A1示数不变。
第二十九页，共29页。
第二十三页，共29页。
（三）、电路的故障引起电路中电学物理量的变 化及故障原因分析
【例6】在图中，当开关 S闭合后，两只小灯泡发光，电压
表示数为4伏。过了一会，电压表示数为0，经检查除小灯泡
外其余器材的连接良好，请分析造成这种情况的原因可能
有:
。
分析：电压表示数为0，有三种原因：（1）电压表没 有接好或电压表损坏；（2）小灯L2短路；（3）小灯 L1断路。由经检查除小灯泡外其余器材的连接良好，说
滑片P右移，R2变大，两端电压不变，故电流变小，干路中电流也随之变
小，所以A2示数也会变小。
第十八页，共29页。
【变式3】如图，当滑片P向右移动时，A1表、
A2表和V表示数将如何变化？
第十九页，共29页。
（二）、开关的断开或闭合引起电路中电学 物理量的变化
1．串联电路中开关的断开或闭合引起的变化
分析：本题的难度首先在电路的识别，我们可以将 电流表看作导线，将电压表拿去，就容易看出这个 电路是并联电路。电流表是串联在小灯L1的支路中的
，所以开关闭合时，电流表的示数从0变到有读数，应该 选填“增大”。电压表是测量电源电压，而且不受开关控 制，所以示数“不变”。
第二十二页，共29页。
【变式5】在图所示的电路中，R1的阻值为 10Ω，只闭合开关S1时电流表的示数为0.3A ，再闭合开关S2后，电流表的示数为0.45A， 则R2的阻值为 Ω 20

电压升：正电荷从低电位到高电位，能量得。
5、电压的真实极性（方向）： 电压从高到低称为电压的真实极性（实际极性）。
6、电压的参考极性（方向）：
在分析电路时，参考极性为任意假定，在元件或电路的两
端用“+”和“－”表示。
7、参考极性与真实极性的关系： 1）若u > 0，真实极性与参考极性相同
2）若u < 0，真实极性与参考极性相反
U4=5V, U5=-10V, I1=1A, I2=-3A , I3=4A, I4=-1A, I5=-3A。
试求：(1) 各二端元件吸收的功率； (2) 整个电路吸收的功率。
例1-4 在下图电路中，已知U1=1V, U2=-6V, U3=-4V,U4=5V, U5=-10V, I1=1A, I2=-3A , I3=4A, I4=-1A, I5=-3A。 解：各二端元件吸收的功率为
5、参考方向与实际方向的关系：
若电流i的实际方向与参考方向一致，则i>0;或若i>0，表 明实际方向与参考方向一致。 反之: 若电流i的实际方向与参考方向不一致，则若i<0；或若i<0 ，表明实际方向与参考方向相反。 注意：在未标注参考方向时，电流的正、负无意义。因为正 负是一个相对的概念。在此就是实际方向相对于参考方向。 说明：在集总电路中，在任一时刻从任一元件一端流入的电 流一定等于从它另一端流出的电流，流经元件的电流是一个 可确定的量，可用电流表测读。
（2）信号处理：实现电信号产生、加工、传输、变换等。
电气图
用元件图形符号表示的各部、器件相互连接关系的图。
3、分类：
线 性 非线性 时 变 时不变 集总参数 分布参数 激励与响应满足叠加性和齐次性的电路。 电路元件参数不随时间变化。 实际电路几何尺寸远小于最高工作频率所 对应的波长的电路。（ d<<λ）

注 具有相同的主要电磁性能的实际电路部件，
在一定条件下可用同一模型表示； 同一实际电路部件在不同的应用条件下，其
模型可以有不同的形式。
14
例
3. 集总参数电路
由集总元件构成的电路 集总元件
假定发生的电磁过程都集中在元件内部进行
注
集总参数电路中u、i 可以是时间的函数，但与空间坐
标无关
15
1.2 电路变量 电流、电压及功率
Us
电路模型
反映实际电路部件的主要电磁 性质的理想电路元件及其组合
理想电路元件
有某种确定的电磁性能的元件
13
几种基本的电路元件： 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 电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件
11
1.1 电路及集总电路模型
1. 实际电路
由电工设备和电气器件按预期 目的连接构成的电流的通路。
功能
a 能量的传输、分配与转换； b 信息的传递与处理。
共性
建立在同一电路理论基础上
12
1 0 B A S E - T w a ll p la t e
2. 电路模型
开关 灯泡
电 池
导线
电路图
Rs
RL
1
9
第七章 阻抗和导纳 9
1
10
第八章 正弦稳态功 率和能量
8
1
9
第九章 耦合电感和 理想变压器
5
1
6
合计
58
6
64
6
教学要求： 课堂纪律 作业
课程考核： 期末考试 平时成绩
7
第一篇 总论和电阻电路的分析

电路动态分析和电 路故障分析
目录
• 电路动态分析 • 电路故障分析 • 电路动态分析与故障分析的关系 • 实际案例分析 • 总结与展望
01
CATALOGUE
电路动态分析
电路动态分析的基本概念
01
电路动态分析是研究电路中电压、电流和功率随时 间变化的规律和特性。
02
它涉及到电路中的元件参数、电路结构和信号源的 特性等因素。
实际电路故障分析案例
01
案例二：一个音频放大器的故障分析
02
通过分析音频放大器的故障现象和电 路图，定位故障位置并修复问题。
03
首先，观察音频放大器的故障现象， 如无声、噪声大、失真等。然后，阅 读和理解放大器的电路图，了解各个 元件的作用和连接方式。接着，使用 示波器和信号发生器等工具检测关键 节点（如输入、输出、电源等）的信 号质量。通过对比正常和异常信号， 可以定位故障位置并修复问题。
电路动态分析的应用
01
电子设备性能评估
通过电路动态分析，评估电子设 备的性能指标，如响应速度、设计
信号处理
利用电路动态分析方法，设计控 制系统的反馈环节，优化系统的 性能。
通过对电路的动态分析，提取信 号中的有用信息，进行滤波、放 大等处理。
02
CATALOGUE
电路故障分析
实际电路动态分析案例
01
案例二：一个复杂电子设备的动态分析
02
通过分析复杂电子设备的电路图和元件参数，理解实际电 路动态分析的挑战和技巧。
03
首先，阅读和理解电子设备的电路图，了解各个元件的功 能和连接方式。然后，根据实际测试数据，使用仿真软件 （如SPICE）模拟电路的行为。通过调整元件参数或改变 输入信号，可以观察和分析电路在不同条件下的动态特性 。

《电压电流约束关系》 ppt课件
目录 CONTENT
• 电压电流基本概念 • 欧姆定律与基尔霍夫定律 • 电压电流约束关系 • 电压电流约束关系的实际应用 • 实验与验证
01
电压电流基本概念
电压
总结词
电场中两点之间的电势差
详细描述
电压是指在电场中，任意两点之间的电势差，表示电场力做功的能力。电压是 产生电流的根本原因，也称为电动势。
短路保护
在电路中，如果发生短路，电流会急剧增加，可能会烧毁电路中的元件或电源。因此，在 电路中设置短路保护是必要的。短路保护器可以在短路发生时切断电路，保护电路和电源 的安全。
电子设备性能优化
提高设备效率
在许多电子设备中，电源的效率直接影响到设备的整体性能。通过合理地设计和管理电压和电流，可以提高设备的效 率，降低能源消耗，同时提高设备的性能。
延长设备寿命
适当的电压和电流管理可以延长电子设备的寿命。例如，通过限制电流和防止过热，可以减少设备内部的氧化和磨损 ，从而延长设备的使用寿命。
提升信号质量
在处理模拟信号时，电压和电流的管理尤为重要。通过优化信号的电压和电流参数，可以提高信号的质 量和稳定性，从而提高设备的性能。
05
实验与验证
实验目的与实验设备
由于电压表和电流表的测量精度有限，会 导致实验数据存在一定的误差。
2. 环境误差
3. 设备误差
实验过程中，环境温度、湿度等因素的变 化可能会对实验结果产生影响。
设备本身可能存在的误差，如电源的内阻 等，也会对实验结果产生影响。
感谢您的观看
THANKS
02
欧姆定律与基尔霍夫定律
欧姆定律
总结词
描述电路中电压、电流和电阻之间关系的定律。

电容元件
总结词
电容元件在电路中主要起储存电荷的 作用，其电压和电流之间的关系由电 容定律描述。
详细描述
电容元件的电压和电流之间的关系由 电容定律描述，即I=C(dv/dt)，其中I 是电流，C是电容，dv/dt是电压的变 化率。
电感元件
总结词
电感元件在电路中主要起储存磁场能量的作用，其电压和电 流之间的关系由电感定律描述。
阻抗是指电路中阻碍电流 的元件对电流的阻碍作用 ，由电阻、电感、电容等 元件组成。
导纳的定义
导纳是电路中导纳元件对 电流的导纳作用，由电导 和电纳组成。
阻抗与导纳的关系
阻抗和导纳是正弦交流电 路中两个重要的概念，它 们在数值上相等，但符号 相反。
正弦稳态电路的分析
正弦稳态电路的定义
正弦稳态电路是指电路中的电压和电流都随时间按正弦规律变化 ，且电路中的元件参数不随时间变化的电路。
正弦稳态电路的分析方法
通过使用相量法、阻抗三角形法等分析方法，可以方便地求解正弦 稳态电路中的电压和电流。
正弦稳态电路的应用
正弦稳态电路广泛应用于电力、电子、通信等领域。
功率与功率因数
功率的定义
01
功率是指单位时间内完成的功，表示电路中能量转换的速率。
功率因数的定义
02
功率因数是指电路中有功功率与视在功率的比值，反映了电路
感谢您的观看
THANKS
电阻
导体对电流的阻碍作用称 为电阻。电阻的大小与导 体的长度、截面积和材料 性质有关。
02
电路元件与电路定律
电阻元件
总结词
电阻元件是电路分析中最基本的 元件之一，它限制电流的流动， 产生电压降。
详细描述
电阻元件是线性元件，其电压和 电流之间的关系由欧姆定律描述 ，即V=IR，其中V是电压，I是电 流，R是电阻。

《电路》PPT课件
汇报人：XXX 202X-12-30
目录
• 电路基础知识 • 电路分析方法 • 电路元件与特性 • 电路中的暂态进程 • 交流电路分析 • 电路中的过渡进程
01 电路基础知识
电路的定义与组成
总结词
电路是电流流通的路径，由电源、负载和中间环节三部分组 成。
详细描写
电路是电流流通的路径，它由电源、负载和中间环节三部分 组成。电源是提供电能的装置，如电池、发电机等；负载是 消耗电能的装置，如灯泡、电动机等；中间环节包括导线和 开关等，它们是电流流通的路径。
三相负载
三相负载是指接入三相电 源的负载，可分为对称负 载和不对称负载。
中线的作用
中线在三相交流电路中起 到平衡三相电压、消除零 序电压的作用。
06 电路中的过渡进程
过渡进程的定义与产生原因
总结词
过渡进程是指电路从一个稳态到另一个稳态 的转换进程，产生原因是电路中元件参数的 改变或输入信号的变化。
叠加定理与戴维南定理
叠加定理
是线性电路分析中的一个基本定理，它表明多个独立 源共同作用产生的响应等于各个独立源单独作用于电 路产生的响应之和。多个独立源共同作用产生的响应 等于各个独立源单独作用于电路产生的响应之和。叠 加定理是线性电路分析中的一个基本定理，它表明多 个独立源共同作用产生的响应等于各个独立源单独作 用于电路产生的响应之和。
详细描写
为了控制过渡进程，可以采取多种方法。第一，可以改 变电路中元件的参数，如电阻、电容、电感等，以改变 电路的动态特性，从而到达控制过渡进程的目的。其次 ，可以调整输入信号的大小和情势，使电路的过渡进程 符合预期的行为。此外，还可以在电路中加入控制电路 ，通过反馈机制对过渡进程进行自动控制。这些方法的 选择和应用需要根据具体电路的特点和要求来确定。

根据电流源的性质得电流i2a为求出电流源的功率必须首先计算电流源的端压u由kvl得电流源的端电压为u252v12v故电流源的功率为12v2a24w0为产生功率故电阻的功率5w20w0为吸收功率电压源的功率2v2a4w0为吸收功率求电流源的功率必须计算电流源的端电压2a小结恒压源恒流源ab的大小方向均是恒定的外电路对ab无影响
1.性质：入门性技术基础课。 2.内容：研究电路组成、定律、定理和分析方法。 3.授课时间:本学期 4.授课内容:一、总论和电阻电路的分析（1、2、3、4） 二、动态电路的时域分析（6、7、） 工三、动态电路的相量分析法和S域分析法（9、10） 3.实验地点：6号楼101电路实验室
三、学习方法:
重视听课；抓概念、抓规律；重视作业实验 作业要认真、规范（必须抄题，画电路图； 按解题步骤一步步求解）
◆在电路分析中，常将理想电路元件简称为电
路元件。常用的电路元件只有几种，它们可以 用来表征千千万万种实际器件。
2. 连线模型—— 理想导线 导线电阻、电感、电容近似为零。 3.理想电路元件的特点 (1)在不同的工作条件下，同一实际器件可 用一种或几种理想电路元件近似表征。 具有相近电磁性能的实际器件，也可用同 一种理想电路元件近似表征。 (2)理想电路元件都有各自精确的数学定义， 在电路图中用规定的符号表示。
1-2 电路变量 电流、电压及功率
一、电流 i
i
1. 定义：单位时间内流过导体横截面的电荷量。
dq 2. 定义式： i(t ) dt
电流 大小 方向
说明：
（1）方向：正电荷移动的方向。 （2）大小方向不随时间变化叫直流。DC 大小方向都随时间变化叫交流。AC （3）符号意义：大写 U、I ——表示直流 小写 u、i ——表示交流

第七章 动态电路中电压电流的约束关系当一个实际电路的几何尺寸远远小于工作信号的波长时，我们称它为集总参数电路。

集总参数电路中的电压电流受到两类约束，一类约束是拓扑约束，另一类是元件特性的约束。

描述电路中电压电流约束关系的数学方程称为电路方程。

由独立电源和电阻元件构成的电阻电路，其电路方程是一组代数方程。

由独立电源和电阻元件以及动态元件构成的动态电路，其电路方程是一组微分方程。

本章首先回顾集总参数电路的基本定律和几种常用的电阻元件的电压电流关系。

然后介绍两种储能元件—电容元件和电感元件。

最后介绍电路微分方程的建立和开关电路中初始条件的确定。

§7-1 集总参数电路中电压电流的约束关系一、基尔霍夫定律 基尔霍夫定律描述集总参数电路中各电流之间以及各电压之间的约束关系。

基尔霍夫电流定律(KCL)：在任一时刻，流出集总参数电路中任一结点或封闭面的全部支路电流的代数和等于零。

其数学表达式为：基尔霍夫电压定律(KVL)：在任一时刻，集总参数电路中任一回路或闭合路径的全部支路电压的代数和等于零。

其数学表达式为基尔霍夫定律给集总参数电路中的电压或电流施加了一种线性约束。

它反映电路中各元件的连接关系，与元件的特性和参数无关。

它适用于任何集总参数电路，也就是说它既适用于由独立电源和电阻元件构成的电阻电路，也适用于由独立电源和电阻元件以及动态元件构成的动态电路。

二、电阻元件的电压电流关系我们将实际电路抽象为电路模型来进行研究，集总参数电路的电路模型是由一些理想的电路元件连接而成。

现代电路理论规定了几种电路元件)17(01-=∑=n k k i∑=-=n k k u1)27(0来模拟各种实际的电路。

这些电路元件的不同特性对电路中的电压电流也施加了一种约束关系。

在电阻电路分析中定义了以下几种常用的电阻元件。

1.线性电阻线性电阻的符号和特性曲线如图(a)和(b)所示。

线性电阻的定义是在任一时刻，其电压和电流由ui 平面上通过原点的直线所确定的二端元件，称为线性电阻元件。