电路分析基础 5节点分析

《电路分析基础》申报国家精品课程材料
“电路分析基础”课程主要重点
难点
课程编号：33000245 学时：72 学分：4.5
先修课程：《高等数学》、《线性代数》、《复变函数》、《大学物理》
本课程是电子信息工程等专业的一门重要技术基础课，它是研究电路理论的入门课程，着重讨论集中参数、线性、非时变电路。

通过本课程的学习，使学生掌握电路的基本理论和基本分析方法，为学习后续课程准备必要的电路知识。

本课程在培养学生严肃认真的科学作风和抽象思维能力、分析计算能力、总结归纳能力等方面起重要作用。

本课程的教学内容主要分为三大部分：电阻电路分析、动态电路分析、正弦稳态电路分析。

一、第一部分的主要难点
1、参考方向和关联参考方向的理解和应用
2、四种受控源的理解和认识，对含受控源电路的分析
3、非线性电阻概念的理解
4、等效的概念，等效变换
5、含受控源电路的节点分析法，网孔分析法
6、最大功率传输定理的认识和理解
7、替代定理的认识和理解
二、第二部分的主要难点
1、电容与电感元件记忆特性
2、电容与电感的储能特性
3、微分方程的建立
4、二阶电路不同情况响应的认识和理解
三、第三部分的主要难点
1、正弦函数对应相量表示的认识和理解
2、阻抗与导纳的关系
3、谐振电路认识和理解
4、滤波特性的认识和理解
5、正弦稳态电路的功率特性认识
6、耦合电感同名端认识，耦合电感的去耦等效电路应用
7、多频稳态电路分析
8、功率因数补偿问题理解。

《电路分析基础》知识归纳一、基本概念1.电路：若干电气设备或器件按照一定方式组合起来，构成电流的通路。

2.电路功能：一是实现电能的传输、分配和转换;二是实现信号的传递与处理。

3.集总参数电路近似实际电路需满足的条件：实际电路的几何尺寸l（长度）远小于电路正常工作频率所对应的电磁波的波长λ，即l 。

4.电流的方向：正电荷运动的方向.5.关联参考方向：电流的参考方向与电压降的参考方向一致。

6.支路：由一个电路元件或多个电路元件串联构成电路的一个分支。

7.节点：电路中三条或三条以上支路连接点。

8.回路：电路中由若干支路构成的任一闭合路径。

9.网孔：对于平面电路而言，其内部不包含支路的回路。

10.拓扑约束:电路中所有连接在同一节点的各支路电流之间要受到基尔霍夫电流定律的约束，任一回路的各支路(元件）电压之间要受到基尔霍夫电压定律约束，这种约束关系与电路元件的特性无关，只取决于元件的互联方式。

U（直流电压源）或是一定的时间11.理想电压源：是一个二端元件，其端电压为一恒定值Su t，与流过它的电流（端电流)无关。

函数()S12.理想电流源是一个二端元件，其输出电流为一恒定值I（直流电流源）或是一定的时间Si t，与端电压无关.函数()S13.激励：以电压或电流形式向电路输入的能量或信号称为激励信号，简称为激励。

14.响应：经过电路传输处理后的输出信号叫做响应信号，简称响应。

15.受控源:在电子电路中，电源的电压或电流不由其自身决定,而是受到同一电路中其它支路的电压或电流的控制.16.受控源的四种类型：电压控制电压源、电压控制电流源、电流控制电压源、电流控制电流源。

17.电位：单位正电荷处在一定位置上所具有的电场能量之值。

在电力工程中，通常选大地为参考点,认为大地的电位为零。

电路中某点的电位就是该点对参考点的电压。

18.单口电路：对外只有两个端钮的电路，进出这两个端钮的电流为同一电流。

19.单口电路等效:如果一个单口电路N1和另一个单口电路N2端口的伏安关系完全相同，则这两个单口电路对端口以外的电路而言是等效的，可进行互换.20.无源单口电路:如果一个单口电路只含有电阻，或只含受控源或电阻，则为不含独立源单口电路.就其单口特性而言，无源单口电路可等效为一个电阻。

电路分析基础1. 引言电路分析是电子工程中的基础知识，它旨在研究电路中电流、电压和功率等参数之间的关系。

电路分析的目的是通过分析电路中的元件和信号源之间的相互作用来理解和预测电路的行为。

本文将介绍电路分析的基础知识，包括基本电路定律、电路分析方法以及常用的电路元件。

2. 基本电路定律2.1. 基尔霍夫电流定律（KCL）基尔霍夫电流定律是电路分析中最基本的定律之一。

它规定，流入某节点的总电流等于流出该节点的总电流。

即，对于一个封闭节点，所有流入节点的电流等于所有流出节点的电流。

基尔霍夫电流定律可以表示为以下方程式：$$\\sum I_{in} = \\sum I_{out}$$2.2. 基尔霍夫电压定律（KVL）基尔霍夫电压定律是另一个非常重要的电路定律。

它规定，在一个封闭回路中，电压源、电流源和电阻之间的电压满足代数和为零的关系。

简单来说，对于一个封闭回路，电压沿着回路的代数和为零。

基尔霍夫电压定律可以表示为以下方程式：$$\\sum V = 0$$3. 电路分析方法3.1. 罗尔电阻法罗尔电阻法是一种常用的电路分析方法，适用于电阻性质的电路。

它通过使用欧姆定律和基尔霍夫电压定律来求解电路中的电流和电压。

具体步骤如下：1.选择适当的坐标系，并为每个元件引入适当的符号。

2.应用欧姆定律和基尔霍夫电压定律来建立方程。

3.解方程组，得到电路中电流和电压的值。

3.2. 跨节点分析法跨节点分析法是另一种常用的电路分析方法，适用于复杂的电路。

它通过使用基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律来建立方程组，并利用线性代数的方法解方程组。

具体步骤如下：1.标记每个节点，并为每个未知电压引入变量。

2.应用基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律，建立方程组。

3.解方程组，得到电路中电流和电压的值。

4. 常用电路元件4.1. 电阻器电阻器是最基本的电路元件之一，用于限制电流或降低电压。

电阻器的电阻值用欧姆（Ω）表示，根据欧姆定律，电阻器的电阻与通过它的电流成正比，与其两端的电压成直接比例。

电路分析基础知识点概要请同学们注意：复习时不需要做很多题，但是在做题时，一定要把相关的知识点联系起来进行整理复习，参看以下内容：1、书上的例题2、课件上的例题3、各章布置的作业题4、测试题第1、2、3章电阻电路分析1、功率P的计算、功率守恒：一个完整电路，电源提供的功率和电阻吸收的功率相等关联参考方向：ui=P-P=；非关联参考方向：ui<P吸收功率0P提供（产生）功率>注意：若计算出功率P=-20W，则可以说，吸收-20W功率，或提供20W功率2、网孔分析法的应用：理论依据---KVL和支路的VCR关系1）标出网孔电流的变量符号和参考方向，且参考方向一致；2）按标准形式列写方程：自电阻为正，互电阻为负；等式右边是顺着网孔方向电压（包括电压源、电流源、受控源提供的电压）升的代数和。

3）特殊情况：①有电流源支路：电流源处于网孔边界：设网孔电流=±电流源值电流源处于网孔之间：增设电流源的端电压u并增补方程②有受控源支路：受控源暂时当独立电源对待，要添加控制量的辅助方程3、节点分析法的应用：理论依据---KCL和支路的伏安关系1）选择参考节点，对其余的独立节点编号；2）按标准形式列写方程：自电导为正，互电导为负；等式右边是流入节点的电流（包括电流源、电压源、受控源提供的电流）的代数和。

3）特殊情况：①与电流源串联的电阻不参与电导的组成；②有电压源支路：位于独立节点与参考节点之间：设节点电压=±电压源值位于两个独立节点之间：增设流过电压源的电流i 并增补方程③有受控源支路：受控源暂时当独立电源对待，要添加控制量的辅助方程4、求取无源单口网络的输入电阻i R （注：含受控源，外施电源法，端口处电压与电流关联参考方向时，iu R i =） 5、叠加原理的应用当一个独立电源单独作用时，其它的独立电源应置零，即：独立电压源用短路代替，独立电流源用开路代替；但受控源要保留。

注意：每个独立源单独作用时，要画出相应的电路图；计算功率时用叠加后的电压或电流变量求取。

电路中的节点分析和支路分析电路是现代科技中不可或缺的一部分，它负责将电能转化为各种有用的形式。

在电路分析中，节点分析和支路分析是两种重要的方法，能够帮助我们深入理解电路的工作原理和性能。

本文将介绍节点分析和支路分析的概念和应用。

电路中的节点是指电路中的连接处或交汇点，它们是电流流动的路径。

节点分析是一种分析电路的方法，通过确定每个节点上的电压来推算整个电路的行为。

为了方便理解，我们可以将节点想象为一个桥梁，各个桥梁连接在一起形成了电路。

通过测量不同节点之间的电压，我们可以了解电路中电流的分布和大小。

节点分析的核心思想是根据电路中的基尔霍夫电流定律（KCL），即电流的合计等于零。

通过建立一组等式，我们可以解出每个节点的电压。

例如，假设我们有一个简单的电路，其中有两个电流分别进入和离开节点。

根据KCL，进入节点的电流之和等于离开节点的电流之和。

通过使用这个等式，我们可以得到该节点的电压。

支路分析是另一种常用的电路分析方法，它关注的是电路中的支路或分支。

支路是由电阻、电容、电感等元件组成的路径，它们以某种方式连接在一起。

支路分析的目的是通过分析每个支路上的电流、电压和功率来推断整个电路的性能。

在支路分析中，我们需要使用基尔霍夫电压定律（KVL）和基尔霍夫电流定律（KCL）。

基尔霍夫电压定律告诉我们，沿着一个闭合回路，电压的合计等于零。

基尔霍夫电流定律告诉我们，在一个节点中，电流的合计等于零。

通过使用这些定律，我们可以建立一组等式，从而解出电路中各个支路的电流和电压。

节点分析和支路分析在电路分析中起着互补的作用。

节点分析主要用于确定电压，而支路分析主要用于确定电流。

通过综合应用这两种方法，我们可以全面地了解电路中各个元件的工作状态和性能。

除了节点分析和支路分析，还有一些其他常用的电路分析方法，例如诺顿定理和戴维南定理。

此外，还可以使用电路仿真软件来模拟和分析复杂的电路。

这些方法和工具为电路设计和故障排查提供了有力的支持。

基本电路分析方法在电子电路领域中，基本电路分析方法是一种重要的技术，用于分析和解决各种电路中的问题。

本文将介绍几种常用的基本电路分析方法，并对其原理和应用进行详细阐述。

一、节点分析法节点分析法是一种基本的电路分析方法，它通过对电路中的节点进行分析，以确定各节点的电压值。

该方法适用于线性电路和非线性电路的分析。

使用节点分析法时，首先需要标记各个节点，并选择一个节点作为参考节点，通常选择电源的负极或接地点作为参考节点。

然后，根据电流的连续性原理和基尔霍夫电流定律，建立节点电流方程，进而解得各节点的电压值。

节点分析法的优点是计算相对简单，适用于较为复杂的电路。

但是，当电路节点较多时，求解节点电压的方程会变得繁琐，需要进行复杂的代数运算。

二、支路电流法支路电流法是另一种常用的电路分析方法，它通过分析电路中的支路电流来解决问题。

该方法适用于直流电路和交流电路的分析。

使用支路电流法时，首先需要标记各个支路电流，并选择一个参考方向。

然后，根据基尔霍夫电压定律和欧姆定律，建立支路电流方程组，进而解得各支路电流的值。

支路电流法的优点是适用于解决含有多个独立源的电路问题，并且计算过程相对简单。

但是，当电路比较复杂时，构建支路电流方程组会变得复杂，需要进行较多的代数运算。

三、戴维南-诺顿等效方法戴维南-诺顿等效方法是一种常用的电路分析方法，它可以将复杂的电路转化为简单的等效电路，从而简化分析过程。

该方法适用于有源电路和无源电路的分析。

使用戴维南-诺顿等效方法时，首先需要确定电路中的一对端点，并计算出在这对端点之间的等效电阻和等效电流或电压。

然后，通过等效电路进行分析和计算，得到所需的电流或电压值。

戴维南-诺顿等效方法的优点是简化了复杂电路的分析过程，使问题求解更加便捷。

同时，该方法还可以将电路的负载和源分离，方便了对电路的进一步设计和优化。

总结起来，基本电路分析方法包括节点分析法、支路电流法和戴维南-诺顿等效方法。

它们各具特点，在不同情况下选择合适的方法可以更高效地解决电路问题。

“电路分析基础”教材各章小结第一章小结：1.电路理论的研究对象是实际电路的理想化模型，它是由理想电路元件组成。

理想电路元件是从实际电路器件中抽象出来的，可以用数学公式精确定义。

2.电流和电压是电路中最基本的物理量，分别定义为电流tqidd=，方向为正电荷运动的方向。

电压qwudd=，方向为电位降低的方向。

3.参考方向是人为假设的电流或电压数值为正的方向，电路理论中涉及的电流或电压都是对应于假设的参考方向的代数量。

当一个元件或一段电路上电流和电压参考方向一致时，称为关联参考方向。

4.功率是电路分析中常用的物理量。

当支路电流和电压为关联参考方向时，ui p=；当电流和电压为非关联参考方向时，uip-=。

计算结果0>p表示支路吸收（消耗）功率；计算结果<p表示支路提供（产生）功率。

5.电路元件可分为有源和无源元件；线性和非线性元件；时变和非时变元件。

电路元件的电压-电流关系表明该元件电压和电流必须遵守的规律，又称为元件的约束关系。

（1）线性非时变电阻元件的电压-电流关系满足欧姆定律。

当电压和电流为关联参考方向时，表示为u=Ri；当电压和电流为非关联参考方向时，表示为u=－Ri。

电阻元件的伏安特性曲线是u-i平面上通过原点的一条直线。

特别地，R→∞称为开路；R＝0称为短路。

（2）独立电源有两种电压源的电压按给定的时间函数u S(t)变化，电流由其外电路确定。

特别地，直流电压源的伏安特性曲线是u-i平面上平行于i轴且u轴坐标为U S的直线。

电流源的电流按给定的时间函数i S(t)变化，电压由其外电路确决定。

特别地，直流电流源的伏安特性曲线是u-i平面上平行于u轴且i轴坐标为I S的直线。

（3）受控电源受控电源不能单独作为电路的激励，又称为非独立电源，受控电源的输出电压或电流受到电路中某部分的电压或电流的控制。

有四种类型：VCVS、VCCS、CCVS和CCCS。

6.基尔霍夫定律表明电路中支路电流、支路电压的拓扑约束关系，它与组成支路的元件性质无关。

第2章网孔分析和节点分析2.1 复习笔记一、网孔分析法1.网孔分析（1）概念①定义网孔分析法是以网孔电流作为求解的对象来分析电路的一种方法，又叫网孔电流法。

②网孔电流网孔电流是一种沿着网孔边界流动的假想电流，如图2-1中的所示。

图2-1 网孔电流③网孔电流方程具有m个网孔的电路，网孔方程的形式应为（2）求解步骤①选定网孔电流，为每一个网孔列写一个KVL方程；②通过欧姆定律解出方程中的支路电压；③写出以网孔电流为变量的方程组，就可解出网孔电流。

（3）难点分析①含有电流源的情况a．含有电流源和电阻的并联组合，可经等效变换成为电压源和电阻的串联组合再列回路方程；b．存在无伴电流源，且无伴电流源仅处于一个回路时，该回路的电流就是电流源电流；把无伴电流源的电压作为未知量，同时增加一个回路电流的附加方程。

②含有受控电压源的情况a．将受控电压源作为独立电压源列出回路电流方程；b．再把受控电压源的控制量用回路电流表示；c．将用回路电流表示的受控源电压移至方程的左边。

2.互易定理互易定理：在只含一个电压源，不含受控源的线性电阻电路中，若在支路x中的电压源u z，在支路y中产生的电流为i y，，则当电压源由支路x移至支路y时将在支路x中产生电流i y。

二、节点分析1．概念（1）定义节点分析是以节点电压作为求解对象的分析方法，又叫节点电压法。

（2）节点电压节点的节点电压是指该节点到参考节点的电压降。

如图2-2所示。

图2-2 节点分析法用图（3）节点方程对具有（n－1）个独立节点的电路，节点方程的形式为2.难点分析（1）电路中含有无伴电压源的情况①电压源的一端连接点作为参考点，另一端的结点电压已知，无需再列方程；②把无伴电压源的电流作为附加变量列入KCL方程，增加结点电压与无伴电压源电压之间的关系。

（2）电路中含有受控电源的情况①含有受控电流源时，先把它当作独立电流源，再把控制量用结点电压表示；②含有有伴受控电压源时，把控制量用有关结点电压表示并变换为等效受控电流源；③含有无伴受控电压源，参照无伴独立电压源的处理方法。