電路原理緒論及第一章

1、 緒緒 論論一一. .電路課的地位、作用和任務(wù)電路課的地位、作用和任務(wù)二二. .學(xué)習(xí)電路課應(yīng)注意的問題學(xué)習(xí)電路課應(yīng)注意的問題三三. .要求要求四四. .選用教材選用教材五五. .參考書參考書一一. .電路課的地位、作用和任務(wù)電路課的地位、作用和任務(wù)1.1.電路理論的入門課電路理論的入門課電工原理電工原理電電路路理論理論電磁電磁場場*電路分析電路分析：已知結(jié)構(gòu)、參數(shù)：已知結(jié)構(gòu)、參數(shù)求得輸入與輸出的關(guān)系。求得輸入與輸出的關(guān)系。*電路綜合電路綜合：已知輸入、輸出：已知輸入、輸出的關(guān)系，的關(guān)系，即給定電路技術(shù)指標(biāo)，即給定電路技術(shù)指標(biāo)，確定結(jié)構(gòu)、參數(shù)確定結(jié)構(gòu)、參數(shù)，使電路性能符，使電路性能符合設(shè)計(jì)要求。

2、合設(shè)計(jì)要求。 電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)電路分析與電路綜合實(shí)際電路電路模型計(jì)算分析電氣特性 電路分析 電路綜合2.2.電專業(yè)的技術(shù)電專業(yè)的技術(shù)( (專業(yè)專業(yè)) )基礎(chǔ)課基礎(chǔ)課承上：承上：高等數(shù)學(xué)，普通物理高等數(shù)學(xué)，普通物理; ;啟下啟下：后續(xù)其他專業(yè)基礎(chǔ)及專業(yè)課：后續(xù)其他專業(yè)基礎(chǔ)及專業(yè)課數(shù)學(xué)數(shù)學(xué): :微積分微積分, ,常微分方程常微分方程, ,傅立葉級數(shù)傅立葉級數(shù), ,線性代數(shù)等線性代數(shù)等物理物理: :電磁學(xué)電磁學(xué), ,力學(xué)力學(xué) 第一次接觸介于科學(xué)類和工程類之間的課程。不僅學(xué)習(xí)知識還要第一次接觸介于科學(xué)類和工程類之間的課程。不僅學(xué)習(xí)知識還要接觸接觸工程觀點(diǎn)工程觀點(diǎn)、抽象觀點(diǎn)抽象觀點(diǎn)、等效觀點(diǎn)等效觀點(diǎn)。3

3、.特點(diǎn): 理論嚴(yán)謹(jǐn),邏輯性較強(qiáng),具有工程應(yīng)用背景。 助于培養(yǎng)辯證思維能力,提高分析問題和解決 問題的能力4.任務(wù)：學(xué)習(xí)掌握電路的基本理論和電路分析的基本 方法。 實(shí)驗(yàn)的初步技能. 為后續(xù)課程準(zhǔn)備必 要的電路知識.Back二二. .學(xué)習(xí)電路課應(yīng)注意的問題學(xué)習(xí)電路課應(yīng)注意的問題1. 內(nèi)容比較規(guī)整，分塊性明顯，不難。內(nèi)容比較規(guī)整，分塊性明顯，不難。善于總結(jié)善于總結(jié),勤于動腦勤于動腦,不要應(yīng)付做題不要應(yīng)付做題.掌握規(guī)律掌握規(guī)律,作為自己解題的有力武器作為自己解題的有力武器.2. 基本概念要基本概念要“清清”，定律、定理要，定律、定理要“牢牢”， 思路要思路要“寬寬”， 應(yīng)用要應(yīng)用要“活活”，注意各部分

4、間的聯(lián)系和類似之處注意各部分間的聯(lián)系和類似之處 Back2.課后要認(rèn)真復(fù)習(xí)，最課后要認(rèn)真復(fù)習(xí)，最起碼起碼要求所講內(nèi)容看一遍。要求所講內(nèi)容看一遍。1.課堂積極思考。精講多練。課堂積極思考。精講多練。3.作業(yè)認(rèn)真，要求書寫工整規(guī)范特別強(qiáng)調(diào)要獨(dú)立完成。每作業(yè)認(rèn)真，要求書寫工整規(guī)范特別強(qiáng)調(diào)要獨(dú)立完成。每章講完后交本章的作業(yè)章講完后交本章的作業(yè).或課堂抽查或課堂抽查,記入平時(shí)作業(yè)成績記入平時(shí)作業(yè)成績 做題時(shí)考慮可用幾種解法做題時(shí)考慮可用幾種解法？各種解法利弊各種解法利弊？為什么采用該法為什么采用該法？4.不懂及時(shí)提問，參與答疑質(zhì)疑以及課堂討論活動。不懂及時(shí)提問，參與答疑質(zhì)疑以及課堂討論活動。三三.要求如

5、下：要求如下：Back成績評定：平時(shí)成績評定：平時(shí)20；期末；期末80五五. 參考書目參考書目：電路分析基礎(chǔ)李瀚遜電路分析基礎(chǔ)李瀚遜 高等教育出版社高等教育出版社; ;電路原理電路原理范承志、孫盾等，機(jī)械工業(yè)出版社；范承志、孫盾等，機(jī)械工業(yè)出版社；2004電路原理電路原理于歆杰等，清華大學(xué)于歆杰等，清華大學(xué)出版社，出版社，2007。3Introductory circuit analysis Robertl Boylestad 2003 (TENTH EDITION) 四四. 教材選用教材選用： 普通高等教育普通高等教育“十五十五”國家級規(guī)劃教材，國家級規(guī)劃教材， 電電路路（第五版）邱關(guān)源原著

6、，羅先覺修訂（第五版）邱關(guān)源原著，羅先覺修訂一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程電電 路路 分分 析析一、本課程的作用：一、本課程的作用：v“電路分析電路分析”課程是電子與電氣信息類專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課程是電子與電氣信息類專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，也是電子與電氣信息類所有專業(yè)的必修課。課，也是電子與電氣信息類所有專業(yè)的必修課。v它既是電子與電氣信息類專業(yè)課程體系中數(shù)學(xué)、物理學(xué)它既是電子與電氣信息類專業(yè)課程體系中數(shù)學(xué)、物理學(xué)等基礎(chǔ)課的后續(xù)課程，又是后續(xù)技術(shù)基礎(chǔ)課（高、低頻等基礎(chǔ)課的后續(xù)課程，又是后續(xù)技術(shù)基礎(chǔ)課（高、低頻電子線路，信號與系統(tǒng)）和專業(yè)課（通信原理等）的基電子線路，信號與系統(tǒng)）和專業(yè)課（通

7、信原理等）的基礎(chǔ)。它是由邏輯思維過渡到工程思維的橋梁課，在整個(gè)礎(chǔ)。它是由邏輯思維過渡到工程思維的橋梁課，在整個(gè)電子與電氣信息類專業(yè)的人才培養(yǎng)和課程體系中起著承電子與電氣信息類專業(yè)的人才培養(yǎng)和課程體系中起著承前啟后的重要作用。前啟后的重要作用。v通過本課程的學(xué)習(xí)，對培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)和通過本課程的學(xué)習(xí)，對培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)和理論聯(lián)系實(shí)際的工程觀點(diǎn)，以及科學(xué)的思維能力、歸納理論聯(lián)系實(shí)際的工程觀點(diǎn)，以及科學(xué)的思維能力、歸納能力、分析計(jì)算能力、實(shí)驗(yàn)研究能力都有重要的作用。能力、分析計(jì)算能力、實(shí)驗(yàn)研究能力都有重要的作用。 電路技術(shù)基礎(chǔ)課技術(shù)基礎(chǔ)課。物理物理工程數(shù)學(xué)工程數(shù)學(xué)高等數(shù)學(xué)高等數(shù)學(xué)

8、。電路課的核心地位基礎(chǔ)課基礎(chǔ)課專業(yè)課二、學(xué)習(xí)方法：二、學(xué)習(xí)方法：1.1.要找出與中學(xué)物理要找出與中學(xué)物理“電學(xué)電學(xué)”部分的聯(lián)系與不同，是在其部分的聯(lián)系與不同，是在其基基 礎(chǔ)上的延續(xù)和加深。礎(chǔ)上的延續(xù)和加深。中學(xué)中學(xué)是從研究某一問題的特殊性入手。是從研究某一問題的特殊性入手。 大學(xué)大學(xué)是從問題的普遍性（共性）入手，建立物理量間的函是從問題的普遍性（共性）入手，建立物理量間的函數(shù)關(guān)系數(shù)關(guān)系得到其特殊性。得到其特殊性。例：電流的概念例：電流的概念中學(xué)：中學(xué)：I I=q / t 單位時(shí)間內(nèi)流過導(dǎo)體橫截面積的電量單位時(shí)間內(nèi)流過導(dǎo)體橫截面積的電量直流。直流。大學(xué)：大學(xué)：電流是電荷隨時(shí)間的變化率，是時(shí)電流是

9、電荷隨時(shí)間的變化率，是時(shí)間的函數(shù)。當(dāng)間的函數(shù)。當(dāng)常數(shù)常數(shù)不隨時(shí)間變化時(shí)不隨時(shí)間變化時(shí)恒定電恒定電流流直流直流. .建立數(shù)學(xué)模型，學(xué)會分析和處理問題的方法，而不是用大量的建立數(shù)學(xué)模型，學(xué)會分析和處理問題的方法，而不是用大量的習(xí)題來驗(yàn)證一個(gè)概念，與高三應(yīng)試教育不同。習(xí)題來驗(yàn)證一個(gè)概念，與高三應(yīng)試教育不同。計(jì)劃學(xué)時(shí)：計(jì)劃學(xué)時(shí)： 理論授課：理論授課：72學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：1616學(xué)時(shí)（單獨(dú)學(xué)時(shí)（單獨(dú)）四、課程安排：四、課程安排：實(shí)驗(yàn)：六個(gè)實(shí)驗(yàn)：六個(gè) 地點(diǎn)：地點(diǎn)：E棟五層模電實(shí)驗(yàn)室棟五層模電實(shí)驗(yàn)室三、講授方式三、講授方式講授、自學(xué)、詳講、略講相結(jié)合。講授、自學(xué)、詳講、略講相結(jié)合。五、學(xué)習(xí)要求五

10、、學(xué)習(xí)要求理論性強(qiáng)，系統(tǒng)性強(qiáng)，數(shù)學(xué)理論性強(qiáng)，系統(tǒng)性強(qiáng)，數(shù)學(xué)知識多，計(jì)算量大知識多，計(jì)算量大。電路課程的特點(diǎn)：電路課程的特點(diǎn)：熟練掌握電路的基本理論。熟練掌握電路的基本理論。熟練掌握電路的基本分析方法熟練掌握電路的基本分析方法熟練掌握電路的基本實(shí)驗(yàn)技能。熟練掌握電路的基本實(shí)驗(yàn)技能。重視聽課；抓概念、抓規(guī)律；重視聽課；抓概念、抓規(guī)律；做好筆記，及時(shí)答疑。做好筆記，及時(shí)答疑。重視重視作業(yè)和實(shí)驗(yàn)（作業(yè)要認(rèn)真、規(guī)范，必須抄題，畫電路圖；作業(yè)和實(shí)驗(yàn)（作業(yè)要認(rèn)真、規(guī)范，必須抄題，畫電路圖；按解題步驟一步步求解）按解題步驟一步步求解）電路原理電路原理 清華清華 江緝光主江緝光主編編電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 北

11、郵北郵 周周 圍主圍主編編電路理論基礎(chǔ)電路理論基礎(chǔ) 哈工大哈工大 周長源主編周長源主編電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ)（第三版）（第三版） 李瀚蓀主編李瀚蓀主編六、參考書六、參考書: :答疑時(shí)間：周一至周五答疑時(shí)間：周一至周五；地點(diǎn)：地點(diǎn)：E413E413平時(shí)成績：平時(shí)成績：20%（考勤、（考勤、作業(yè)、課堂測驗(yàn)作業(yè)、課堂測驗(yàn)）期末成績：期末成績：80%緒 論1 1、奠基時(shí)期：、奠基時(shí)期： 一、電學(xué)發(fā)展概況一、電學(xué)發(fā)展概況：富蘭克林富蘭克林 1752 1752 證明閃電是電證明閃電是電庫庫 侖侖 1785 1785 發(fā)現(xiàn)電荷作用定律發(fā)現(xiàn)電荷作用定律歐歐 姆姆 1826 1826 發(fā)現(xiàn)歐姆定律發(fā)現(xiàn)歐姆定律

12、法法 拉拉 弟弟 1831 1831 發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)莫莫 爾爾 斯斯 1837 1837 發(fā)明實(shí)用電報(bào)機(jī)發(fā)明實(shí)用電報(bào)機(jī)貝貝 爾爾 1875 1875 發(fā)明電話發(fā)明電話愛愛 迪迪 生生 1877 1877 發(fā)明留聲機(jī)發(fā)明留聲機(jī)馬馬 克克 尼尼 1896 1896 發(fā)明無線電報(bào)發(fā)明無線電報(bào) 2 2、通訊時(shí)代、通訊時(shí)代：巴丁巴丁. .布拉坦布拉坦. .肖克萊肖克萊 1948 1948 發(fā)明晶體管發(fā)明晶體管單塊集成電路單塊集成電路 19581958大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路 19691969超大規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路 1975 1975 4 4、晶體管時(shí)代：、晶體管時(shí)代：5 5、集成

13、電路時(shí)代：、集成電路時(shí)代：3 3、電子管時(shí)代：、電子管時(shí)代：弗弗 萊萊 明明 1904 1904 發(fā)明真空二極管發(fā)明真空二極管德福雷斯特德福雷斯特 1906 1906 發(fā)明真空三極管發(fā)明真空三極管二、電的特點(diǎn)1、是一種優(yōu)良的能量形式是一種優(yōu)良的能量形式 便于便于 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 化學(xué)能化學(xué)能 電能電能 機(jī)械能機(jī)械能 電能電能 熱能熱能 電能電能 輸送輸送 控制控制 2、是一種良好的信息載體是一種良好的信息載體三、電的應(yīng)用技術(shù)v電力技術(shù)（強(qiáng)電）電力技術(shù)（強(qiáng)電） -電能的產(chǎn)生、輸送、分配、拖動電能的產(chǎn)生、輸送、分配、拖動v電子技術(shù)電子技術(shù) （弱電）（弱電） -電信號的獲取、傳輸、變換、處理電信號的獲取、

14、傳輸、變換、處理電能的傳輸、轉(zhuǎn)換電能的傳輸、轉(zhuǎn)換消 耗產(chǎn)生F負(fù)載電源升壓15.75/500KV一次降壓二次降壓500/10KV 10/0.4KV傳輸測量測量溫度溫度傳感器A/D顯示各種儀表各種儀表傳感器傳感器信號預(yù)處理電路信號預(yù)處理電路A/DA/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換控制控制顯示顯示物理物理世界世界信號的傳遞處理信號的傳遞處理電磁波信號調(diào)幅收音機(jī)原理框圖高放中放檢波低放無線電無線電接收機(jī)接收機(jī)無線電無線電發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī)等幅等幅RFRF振蕩器振蕩器音頻音頻信號信號存儲存儲四、電路分析與電路綜合四、電路分析與電路綜合實(shí)際電路實(shí)際電路電路模型電路模型計(jì)算分析計(jì)算分析電氣特性電氣特性

15、 電路分析電路分析 電路綜合電路綜合l目的：通過對電路模型的分析計(jì)算來目的：通過對電路模型的分析計(jì)算來預(yù)測實(shí)際電路的特預(yù)測實(shí)際電路的特性性，從而改進(jìn)實(shí)際電路的電氣特性和設(shè)計(jì)出新的電路。，從而改進(jìn)實(shí)際電路的電氣特性和設(shè)計(jì)出新的電路。l任務(wù)：掌握電路的基本理論和電路分析的方法。任務(wù)：掌握電路的基本理論和電路分析的方法。1. 1. 電壓、電流的參考方向電壓、電流的參考方向3. 3. 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 Kirchhoffs Lawsl 重點(diǎn)重點(diǎn)：第第1 1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律(circuit elements) (circuit laws) 2. 2. 電路元件特性電路元

16、件特性1.1 電路和電路模型（電路和電路模型（model)1. 實(shí)際實(shí)際電路電路功能功能a 能量的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換能量的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換: 強(qiáng)電系統(tǒng)強(qiáng)電系統(tǒng)b 信息的傳遞與處理信息的傳遞與處理: 弱電系統(tǒng)弱電系統(tǒng)共性共性建立在同一電路理論基礎(chǔ)上建立在同一電路理論基礎(chǔ)上 在生產(chǎn)活動和日常生活中所遇到的各在生產(chǎn)活動和日常生活中所遇到的各種電氣設(shè)備和電氣裝置按預(yù)期目的相種電氣設(shè)備和電氣裝置按預(yù)期目的相互連接而組成的整體互連接而組成的整體.基本特征具有電流的通路?；咎卣骶哂须娏鞯耐?。舉例：強(qiáng)電系統(tǒng)（電力系統(tǒng)）舉例：強(qiáng)電系統(tǒng)（電力系統(tǒng)） 電力技術(shù)電力技術(shù)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 電燈電燈電動機(jī)電動機(jī) 電爐電爐

17、升壓升壓變壓器變壓器 降壓降壓變壓器變壓器 輸電線輸電線 電源電源中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié) 負(fù)載負(fù)載 電路的組成：電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)三部分電路的組成：電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)三部分電源電源：將非電能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，：將非電能轉(zhuǎn)換成電能的裝置， 例如：發(fā)電機(jī)、干電池例如：發(fā)電機(jī)、干電池負(fù)載負(fù)載：將電能轉(zhuǎn)換成非電能的裝置，：將電能轉(zhuǎn)換成非電能的裝置， 例如：電動機(jī)、電爐、燈例如：電動機(jī)、電爐、燈中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)：連接電源和負(fù)載的部分，起傳輸、分：連接電源和負(fù)載的部分，起傳輸、分 配、控制、轉(zhuǎn)換電能的作用。配、控制、轉(zhuǎn)換電能的作用。 例如：輸電線路例如：輸電線路發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 電燈電燈電動機(jī)電動機(jī) 電爐電爐

18、升壓升壓變壓器變壓器 降壓降壓變壓器變壓器 輸電線輸電線 電源電源中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié) 負(fù)載負(fù)載 舉例：弱電系統(tǒng)（通訊系統(tǒng)）舉例：弱電系統(tǒng)（通訊系統(tǒng)） :電子技術(shù)電子技術(shù)放放大大器器 電源電源（信號源）（信號源）中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié) 負(fù)載負(fù)載 電路作用一電路作用一:實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換電能的傳輸和轉(zhuǎn)換。 例如電力網(wǎng)絡(luò)將電能從發(fā)電廠輸送到各個(gè)工廠、農(nóng)村和千家萬戶，供各種電氣設(shè)備使用。電路作用二電路作用二:實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)電信號的傳輸、處理（控制、監(jiān)測）和存儲。電信號的傳輸、處理（控制、監(jiān)測）和存儲。圖11 手電筒電路常用電路圖來表示電路模型(a) 實(shí)際電路 (b) 電原理圖 (c) 電路模型 (d) 拓?fù)浣Y(jié)

19、構(gòu)圖 實(shí)際電路的理想化模型實(shí)際電路的理想化模型,反映實(shí)際電反映實(shí)際電路部件的主要電磁路部件的主要電磁 性能性能;在一定條件下在一定條件下,其得到的數(shù)學(xué)關(guān)系能反映實(shí)際電路中的其得到的數(shù)學(xué)關(guān)系能反映實(shí)際電路中的基本物理規(guī)律和物理本質(zhì)?；疚锢硪?guī)律和物理本質(zhì)。2. 電路模型電路模型 (circuit model)簡稱簡稱:電路電路sRLRsU10BASE-T wall platelineBatteryswitchLamp電路圖電路圖l電路模型電路模型 實(shí)際電路與電路模型實(shí)際電路與電路模型實(shí)際實(shí)際電路電路理想的理想的電路模型電路模型數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)模型模型結(jié)果結(jié)果物理抽象物理抽象工程近似工程近似電路規(guī)律電路規(guī)

20、律數(shù)學(xué)分析數(shù)學(xué)分析求解變量求解變量給予物理解釋給予物理解釋l理想電路元件理想電路元件有某種確定的電磁性能的理想元件有某種確定的電磁性能的理想元件2.基本的電路元件：基本的電路元件：電阻元件：表示消耗電能的元件電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：表示產(chǎn)生磁場，儲存磁場能量的元件電感元件：表示產(chǎn)生磁場，儲存磁場能量的元件電容元件：表示產(chǎn)生電場，儲存電場能量的元件電容元件：表示產(chǎn)生電場，儲存電場能量的元件獨(dú)立電源：表示各種將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件獨(dú)立電源：表示各種將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件 電壓源電壓源,電流源電流源無源元件無源元件有源元件有源元件受控電源受控電源:四種四種集成元件集

21、成元件 運(yùn)放，運(yùn)放，MOSFET實(shí)際電路器件實(shí)際電路器件-電路元件模擬電路元件模擬3.基本的電路變量：電壓基本的電路變量：電壓 電流電流 功率功率 能量能量 磁鏈磁鏈 電荷電荷 電路分類電路分類: 1)集總參數(shù)電路和分布參數(shù)電路集總參數(shù)電路和分布參數(shù)電路由集總元件構(gòu)成的電路由集總元件構(gòu)成的電路集總元件集總元件假定發(fā)生的電磁過程都集中在元件內(nèi)部進(jìn)行假定發(fā)生的電磁過程都集中在元件內(nèi)部進(jìn)行集總條件集總條件 No 分布參數(shù)集總參數(shù)Yesd注注集總參數(shù)電路中集總參數(shù)電路中u、i僅是時(shí)間的函數(shù)，但與空僅是時(shí)間的函數(shù)，但與空間坐標(biāo)無關(guān)間坐標(biāo)無關(guān) 一元函數(shù)一元函數(shù)kmfcd6000:工頻：工作頻率對應(yīng)的波長電

22、路外形尺寸2)線性與非線性電路線性與非線性電路 3)時(shí)變與非時(shí)變電路時(shí)變與非時(shí)變電路實(shí)際電器：電阻器、電容器、線圈、變壓器、晶體管、運(yùn)算放大器、傳輸線、電池、發(fā)電機(jī)和信號發(fā)生器等電阻器電容器線圈電池運(yùn)算放大器晶體管 常用的干電池和可充電電池 實(shí)驗(yàn)室使用的直流穩(wěn)壓電源 低頻信號發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.2 電流和電壓的參考方向電流和電壓的參考方向 (reference direction) 電路中的主要物理量有電壓、電流、電荷、磁鏈、能電路中的主要物理量有電壓、電流、電荷、磁鏈、能量、電功率等。在線性電路分析中人們主要關(guān)心的物理量量、電功率等。在線性電路分析中人們主要關(guān)心的物理量是電流、電壓和功率。是

23、電流、電壓和功率。1. 電流的參考方向電流的參考方向 (current reference direction)tqtqitddlim) t (0def l電流電流l電流強(qiáng)度電流強(qiáng)度帶電粒子有規(guī)則的定向運(yùn)動帶電粒子有規(guī)則的定向運(yùn)動單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量l 方向方向規(guī)定正電荷的運(yùn)動方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向規(guī)定正電荷的運(yùn)動方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向l 單位單位1kA=103A1mA=10-3A1 A=10-6AA（安培）、（安培）、kA、mA、 A元件元件(導(dǎo)線導(dǎo)線)中電流流動的實(shí)際方向只有兩種可能中電流流動的實(shí)際方向只有兩種可能: 實(shí)際方向?qū)嶋H方向?qū)嶋H方向?qū)嶋H方向

24、 AABB問題問題復(fù)雜電路或電路中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，復(fù)雜電路或電路中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，電流的實(shí)際方向往往很難事先判斷電流的實(shí)際方向往往很難事先判斷l(xiāng)參考方向參考方向i 參考方向參考方向大小大小方向方向(正負(fù)）正負(fù)）電流電流(代數(shù)量代數(shù)量)任意任意假定假定一個(gè)正電荷運(yùn)動的方向即為電一個(gè)正電荷運(yùn)動的方向即為電流的參考方向。流的參考方向。ABi 參考方向參考方向i 參考方向參考方向i 0i 0參考方向參考方向U+實(shí)際方向?qū)嶋H方向+實(shí)際方向?qū)嶋H方向參考方向參考方向U+ 0 吸收正功率吸收正功率 (實(shí)際吸收實(shí)際吸收)P0 發(fā)出正功率發(fā)出正功率 (實(shí)際發(fā)出實(shí)際發(fā)出)P0 發(fā)出負(fù)功率發(fā)出負(fù)功率 (實(shí)際吸

25、收實(shí)際吸收)l u, i 取非取非關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向+-iu+-iu例例564123I2I3I1+U6U5U4U3U2U1求圖示電路中各方框求圖示電路中各方框所代表的元件消耗或所代表的元件消耗或產(chǎn)生的功率。已知：產(chǎn)生的功率。已知： U1=1V, U2= -3V,U3=8V, U4= -4V,U5=7V, U6= -3VI1=2A, I2=1A, I3= -1A 解解（發(fā)出）（發(fā)出）WIUP221111 （發(fā)出）（發(fā)出）WIUP62)3(122 （消耗）（消耗）WIUP1628133 （消消耗耗）WIUP3)1()3(366 （發(fā)出）（發(fā)出）WIUP7)1(7355 （發(fā)發(fā)出出）WIUP4

26、1)4(244 注注對一完整的電路，發(fā)出的功率消耗的功率對一完整的電路，發(fā)出的功率消耗的功率 1.4 電阻元件電阻元件 (resistor)2. 線性定常電阻元件線性定常電阻元件l 電路符號電路符號R電阻元件電阻元件對電流呈現(xiàn)阻力的元件。其伏安關(guān)系用對電流呈現(xiàn)阻力的元件。其伏安關(guān)系用ui平面的一條曲線來描述：平面的一條曲線來描述：0 ),(iufiu任何時(shí)刻端電壓與其電流成正比的電阻元件。任何時(shí)刻端電壓與其電流成正比的電阻元件。1. 定義定義伏安伏安特性特性 l ui 關(guān)系關(guān)系R 稱為電阻，單位：稱為電阻，單位： (歐歐) (Ohm，歐姆，歐姆)滿足歐姆定律滿足歐姆定律 (Ohms Law)G

27、uRui iuR uil 單位單位G 稱為電導(dǎo)，單位：稱為電導(dǎo)，單位： S(西門子西門子) (Siemens，西門子，西門子) u、i 取關(guān)聯(lián)取關(guān)聯(lián)參考方向參考方向Rui+伏安特性為一條伏安特性為一條過原點(diǎn)的直線過原點(diǎn)的直線Riu (2) 如電阻上的電壓與電流參考方向非關(guān)聯(lián)如電阻上的電壓與電流參考方向非關(guān)聯(lián) 公式中應(yīng)冠以負(fù)號公式中應(yīng)冠以負(fù)號注注(3) 說明線性電阻是無記憶、雙向性的元件說明線性電阻是無記憶、雙向性的元件歐姆定律歐姆定律(1) 只適用于線性電阻，只適用于線性電阻，( R 為常數(shù)）為常數(shù)）則歐姆定律寫為則歐姆定律寫為u R i i G u公式和參考方向必須配套使用！公式和參考方向必

28、須配套使用！Rui+-3. 功率和能量功率和能量上述結(jié)果說明電阻元件在任何時(shí)刻總是消耗功率的。上述結(jié)果說明電阻元件在任何時(shí)刻總是消耗功率的。p u i (R i) i i2 R u(u/ R) u2/ Rp u i i2R u2 / R功率：功率：Rui+-Rui+-可用功表示。從可用功表示。從 t0 到到t電阻消耗的能量：電阻消耗的能量： ttttRuipW00ddRiu+4. 電阻的開路與短路電阻的開路與短路能量：能量：l 短路短路 0 0 iu G or R0l 開路開路00 ui 0 G or Rui 1.5 電源元件電源元件:獨(dú)立電源獨(dú)立電源 (independent source)

29、 其兩端電壓總能保持定值或一定的時(shí)間函數(shù)，其其兩端電壓總能保持定值或一定的時(shí)間函數(shù)，其值與流過它的電流值與流過它的電流 i 無關(guān)的元件叫理想電壓源。無關(guān)的元件叫理想電壓源。l 電路符號電路符號1. 理想電壓源理想電壓源l 定義定義iSu+_ 電源兩端電壓由電源本身決定，電源兩端電壓由電源本身決定， 與外電路無關(guān)；與流經(jīng)它的電流與外電路無關(guān)；與流經(jīng)它的電流方方 向、大小無關(guān)。向、大小無關(guān)。 通過電壓源的電流由電源及外通過電壓源的電流由電源及外 電路共同決定。電路共同決定。l 理想電壓源的電壓、電流關(guān)系理想電壓源的電壓、電流關(guān)系ui)(tuS伏安關(guān)系伏安關(guān)系例例Ri-+Su外外電電路路RuiS )

30、( Ri0)( 0 Ri電壓源不能短路！電壓源不能短路！例例 5R+_i+_Ru+_10V5V計(jì)算圖示電路各元件的功率。計(jì)算圖示電路各元件的功率。解解VuR5510 )(ARuiR155 WRiPR5152 WiuPSV1011010 WiuPSV5155發(fā)出發(fā)出吸收吸收吸收吸收滿足滿足：P（發(fā)）（發(fā)）P（吸）（吸） 實(shí)際電壓源也不允許短路。因其內(nèi)阻小，若實(shí)際電壓源也不允許短路。因其內(nèi)阻小，若短路，電流很大，可能燒毀電源。短路，電流很大，可能燒毀電源。usuiOl 實(shí)際電壓源實(shí)際電壓源(有伴電壓源有伴電壓源)i+_u+_SuSR考慮內(nèi)阻考慮內(nèi)阻伏安特性伏安特性iRuuSS 一個(gè)好的電壓源要求一

31、個(gè)好的電壓源要求0SR 其輸出電流總能保持定值或一定其輸出電流總能保持定值或一定的時(shí)間函數(shù)，其值與它的兩端電壓的時(shí)間函數(shù)，其值與它的兩端電壓u 無關(guān)的元件叫理想電流源。無關(guān)的元件叫理想電流源。l 電路符號電路符號2. 理想電流源理想電流源l 定義定義uSi+_(1) 電流源的輸出電流由電源本身決定，與外電流源的輸出電流由電源本身決定，與外電路無關(guān)；與它兩端電壓方向、大小無關(guān)電路無關(guān)；與它兩端電壓方向、大小無關(guān) 電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定l 理想電流源的電壓、電流關(guān)系理想電流源的電壓、電流關(guān)系ui)(tiS伏安伏安關(guān)系關(guān)系例例外外電電路路)( 0

32、0 Ru)( Ru電流源不能開路！電流源不能開路！Ru-+Si實(shí)際電流源的產(chǎn)生實(shí)際電流源的產(chǎn)生可由穩(wěn)流電子設(shè)備產(chǎn)生，如晶體管的集電極電流與負(fù)載無可由穩(wěn)流電子設(shè)備產(chǎn)生，如晶體管的集電極電流與負(fù)載無關(guān)；光電池在一定光線照射下光電池被激發(fā)產(chǎn)生一定值的關(guān)；光電池在一定光線照射下光電池被激發(fā)產(chǎn)生一定值的電流等。電流等。SRiu 例例計(jì)算圖示電路各元件的功率。計(jì)算圖示電路各元件的功率。解解AiiS2 Vu5 WuiPSA10522 WiuPSV10255 )(發(fā)出發(fā)出吸收吸收滿足滿足：P（發(fā)）（發(fā)）P（吸）（吸）+_u+_2A5Vi 實(shí)際電流源也不允許開路。因其內(nèi)阻大，若實(shí)際電流源也不允許開路。因其內(nèi)阻大

33、，若開路，電壓很高，可能燒毀電源。開路，電壓很高，可能燒毀電源。isuiOl 實(shí)際電流源實(shí)際電流源考慮內(nèi)阻考慮內(nèi)阻伏安特性伏安特性SSRuii 一個(gè)好的電流源要求一個(gè)好的電流源要求 SRu+_SiSRi1.6 受控電源受控電源 (非獨(dú)立源非獨(dú)立源)(controlled source or dependent source) 電壓或電流的大小和方向不是給定的時(shí)間函數(shù)，而是電壓或電流的大小和方向不是給定的時(shí)間函數(shù)，而是受電路中某個(gè)地方的電壓受電路中某個(gè)地方的電壓( (或電流或電流) )控制的電源，稱受控源控制的電源，稱受控源。l 電路符號電路符號+受控電壓源受控電壓源1. 定義定義受控電流源受控

34、電流源(1) (1) 電流控制的電流源電流控制的電流源 ( ( CCCS ) ) : : 電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù) 根據(jù)控制量和被控制量是電壓根據(jù)控制量和被控制量是電壓u u 或電流或電流i i ，受控源可分，受控源可分四種類型：四種類型：當(dāng)被控制量是電壓時(shí)，用受控電壓源表示；當(dāng)被當(dāng)被控制量是電壓時(shí)，用受控電壓源表示；當(dāng)被控制量是電流時(shí)，用受控電流源表示?？刂屏渴请娏鲿r(shí)，用受控電流源表示。2. 分類分類四端元件四端元件 i1+_u2i2_u1i1+12ii 受控支路受控支路控制支路控制支路g: 轉(zhuǎn)移電導(dǎo)轉(zhuǎn)移電導(dǎo) (2) (2) 電壓控制的電流源電壓控制的電流源 ( ( VCCS )u1gu u

35、1 1+_u2i2_i1+12gui (3) (3) 電壓控制的電壓源電壓控制的電壓源 ( ( VCVS ) ) u1+_u2i2_u1i1+-12uu : 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) ri1+_u2i2_u1i1+-(4) (4) 電流控制的電壓源電流控制的電壓源 ( ( CCVS ) )12riu r : 轉(zhuǎn)移電阻轉(zhuǎn)移電阻 例例bicibcii bi bi ci電電路路模模型型3. 3. 受控源與獨(dú)立源的比較受控源與獨(dú)立源的比較(1) (1) 獨(dú)立源電壓獨(dú)立源電壓( (或電流或電流) )由電源本身決定，與電路中其它電壓、由電源本身決定，與電路中其它電壓、電流無關(guān)，而受控源電壓電流無關(guān)，而受控

36、源電壓( (或電流或電流) )由控制量決定。由控制量決定。(2) (2) 獨(dú)立源在電路中起獨(dú)立源在電路中起“激勵激勵”作用，在電路中產(chǎn)生電壓、電作用，在電路中產(chǎn)生電壓、電流，而受控源只是反映兩支路的受控與被控關(guān)系，在電路中流，而受控源只是反映兩支路的受控與被控關(guān)系，在電路中不能作為不能作為“激勵激勵”。例例求：電壓求：電壓u2。解解5i1+_u2_u1=6Vi1+-3 Ai2361 Viu46106512 1.7 1.7 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 ( Kirchhoffs Laws )( Kirchhoffs Laws )基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律 ( (

37、 KCL ) )和基爾霍夫電壓定律和基爾霍夫電壓定律( ( KVL ) )。它反。它反映了電路中所有支路電壓和電流所遵循的基本映了電路中所有支路電壓和電流所遵循的基本規(guī)律，是分析集總參數(shù)電路的基本定律?；鶢栆?guī)律，是分析集總參數(shù)電路的基本定律。基爾霍夫定律與元件特性構(gòu)成了電路分析的基礎(chǔ)?；舴蚨膳c元件特性構(gòu)成了電路分析的基礎(chǔ)。1. 1. 幾個(gè)名詞幾個(gè)名詞電路中通過同一電流的分支。電路中通過同一電流的分支。(b)三條或三條以上支路的連接點(diǎn)稱三條或三條以上支路的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。為節(jié)點(diǎn)。( ( n n ) )b=3an=2b+_R1uS1+_uS2R2R3（1）支路）支路 (branch)電路中每一個(gè)

38、兩端元件就叫一條支路電路中每一個(gè)兩端元件就叫一條支路i3i2i1(2) (2) 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn) (node)(node)b=5由支路組成的閉合路徑。由支路組成的閉合路徑。( ( l ) )兩節(jié)點(diǎn)間的一條通路。由支路構(gòu)成。兩節(jié)點(diǎn)間的一條通路。由支路構(gòu)成。對對平面電路平面電路，其內(nèi)部不含任何支路的回路稱網(wǎng)孔。，其內(nèi)部不含任何支路的回路稱網(wǎng)孔。l=3+_R1uS1+_uS2R2R3123(3) (3) 路徑路徑(path)(path)(4) (4) 回路回路(loop)(loop)(5) (5) 網(wǎng)孔網(wǎng)孔(mesh)(mesh)網(wǎng)孔是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔網(wǎng)孔是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔2. 2. 基爾霍

39、夫電流定律基爾霍夫電流定律 ( (KCL) )令流出為令流出為“+”+”，有：，有：例例 在集總參數(shù)電路中，任意時(shí)刻，對任意結(jié)點(diǎn)流出或流入該在集總參數(shù)電路中，任意時(shí)刻，對任意結(jié)點(diǎn)流出或流入該結(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和等于零。結(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和等于零。 mkti10)( 出出入入 iior 流進(jìn)的電流進(jìn)的電流等于流流等于流出的電流出的電流1i5i4i3i2i054321 iiiii54321iiiii 1 3 25i6i4i1i3i2i0641 iii例例0542 iii0653 iii三式相加得：三式相加得：0321 iii廣義廣義KCL: 流入流入(流出流出)任一閉合任一閉合曲面的電流代數(shù)和為零曲面的電

40、流代數(shù)和為零.明確明確（1） KCL是電荷守恒和電流連續(xù)性原理在電路中任是電荷守恒和電流連續(xù)性原理在電路中任 意結(jié)點(diǎn)處的反映；意結(jié)點(diǎn)處的反映；（2） KCL是對支路電流約束，與支路上接的是是對支路電流約束，與支路上接的是 什么元件無關(guān)，與電路是線性還是非線性無關(guān)；什么元件無關(guān)，與電路是線性還是非線性無關(guān)；（3）KCL方程是按電流參考方向列寫，與電流實(shí)際方程是按電流參考方向列寫，與電流實(shí)際 方向無關(guān)。方向無關(guān)。（2 2）選定回路繞行方向，）選定回路繞行方向， 順時(shí)針或逆時(shí)針順時(shí)針或逆時(shí)針. .U1US1+U2+U3+U4+US4= 03. 3. 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律 ( (KVL) ) 在集總參數(shù)電路中，任一時(shí)刻，沿任一閉合路徑繞在集總參數(shù)電路中，任一時(shí)刻，沿任一閉合路徑繞行，各支路電壓的代數(shù)和等于零。行，各支路電壓的代數(shù)和等于零。 mktu10)( 升升降降 uuor I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4（1 1）標(biāo)定各元件電壓參考方向）標(biāo)定各元件電壓參考方向 U2+U3+U4+US4=U1+US1 或：或：R1I1+R2I2R3I3+R4I4=US1US4例例廣義廣義KVL: 適用于電路中任一假想的回路適用于電路中任一假想的回路,或跨越空間的回路