电路分析》-吴安岚-电子教案第1章 电路的基本概念和定律
电路分析基础第1章 电路的基本概念和基本定律
第1章 电路的基本概念和基本定律 图1.1-1 手电筒实际电路
第1章 电路的基本概念和基本定律
第1章 电路的基本概念和基本定律
第1章 电路的基本概念和基本定律 1.1.2 电路模型
电路分析中常用的三种最基本的理想电路元件模型符号 如图1.1-3所示。
图1.1-3 三种最基本的理想电路元件模型符号
第1章 电路的基本概念和基本定律
解 元件1
元件2、3、4的电压、电流参考方向关联，故吸收功率 p2=u2i1=4×3=12 W
p3=u3i3=－6×(－4)=24 W p4=u4i4=(－u3)i4=6×(－1)=－6 W
p1=－u1i1=－10×3=－30 W
∑p吸收=12+24=36 W
∑p产生=6+30=－36 W
dw=udq
(1.2-4)
图1.2-6 电压、电流参考方向关联情况
第1章 电路的基本概念和基本定律
电荷失去能量意味着ab段电路吸收能量。电路在单位时间内
吸收的能量称为电路的电功率，简称功率，即功率是衡量电
路中能量变化速率的物理量，用符号p(t)表示。功率的数学
定义式为
p(t) dw dt
(1.2-5)
第1章 电路的基本概念和基本定律 图1.2-1 简单的直流电路
第1章 电路的基本概念和基本定律 图1.2-2 较复杂的直流电路
第1章 电路的基本概念和基本定律
2. 电压 图1.2-3所示的电路中，a、b两点间的电压表明了单位 正电荷由a点移至b点能量的改变量，用符号u(t)表示，写成
u (t) dw dq
第1章 电路的基本概念和基本定律
1.3 基尔霍夫定律
基尔霍夫定律概括了电路中电流和电压分别遵循的基本 规律，是分析一切集总参数电路的根本依据。基尔霍夫定律 包含两个内容：基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。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，任一回路中的各支路(元件)电压之间要受 到基尔霍夫电压定律的约束，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，称为拓扑约束。在具体 介绍基尔霍夫定律之前，下面先介绍几个表述电路结构的常 用术语。如图1.3-1所示 。
电路原理 第1章 电路的基本概念与基本定律
1.2.3 电功率
1. 电功率的定义 电功率的定义 图1.11(a)所示方框为电路中的一部分a、b段，图中采用了关 联参考方向，设在dt时间内，由a点转移到b点的正电荷量为dq， ab间的电压为u，根据对式(13)的讨论可知，在转移过程中dq失去 的能量为
dω (t ) = u (t )dq (t )
I1 a b I3 I2 c
d
图1.4例1.1图
1.2.2 电压及其参考方向 电压及其参考方向 1. 电压的定义及单位
u=
dω dq
（1—3）
在电路中，电压的单位为伏特，简称伏(V)，实用中还有千 伏(kV)，毫伏(mV)和微伏(µV)等。 2. 用电位表示电压及正负电压的讨论 （1—4） （1）如果正电荷由a点移到b点，获得能量，由a点到b点为电 位升(电压升)，即 u ab = u a − ub < 0 （2）如果电荷由a点移到b点， 失去能量， 则a点为高电位端 (正极)， b点为低电位端(负极)由a点到点b为电位降(电压降)， 即 u ab = u a − ub > 0 3.直流电压的测量 直流电压的测量 在直流电路中， 测量电压时， 应根据电压的实际极性将直流 电压表跨接在待测支路两端 。
电路模型与电路图 所谓电路模型，就是把实际电路的本质抽象出来所 构成的理想化了的电路。将电路模型用规定的理想元件 符号画在平面上形成的图形称作电路图。 图1.1就是一个 最简单的电路图。
＋ US － RS RL
图1.1电路模型图
1.2 电路变量
电学中几个重要的物理量，如：电流 电压 电功率 电流、电压 电功率和 电流 电压、电功率 电能量等是研究电路过程中必然要涉及的电路变量。 电能量 1.2.1 电流及其参考方向 1. 电流的表达式及单位 dq i= （1—1） dt q （1—2） I= t 国际单位制(SI)中，电荷的单位是库仑(C)，时间的单 位是秒(s)，电流的单位是安培， 简称安(A)， 实用中还有 毫安(mA)和微安(µA)等。
电路基础第1章 电路的基本概念和基本定律
1.3 电路中的电源
图1-11 正弦交流理想电压源及其伏安特性
理想电压源具有以下特性： 1)电压源的端电压是常量或一个固定的时间函数，与所连接的外电路无关； 2)通过电压源的电流随外接电路的不同而改变。
1.3 电路中的电源
2.实际电压源
理想电压源实际上是不存在的。实际电压源内 部均有内阻，电压源对外输出电压时会在其内阻上 消耗一部分压降，所以实际电压源可以看成一个理 想电压源和一个内电阻的串联。如图1-13（a）所 示。电压源的伏安特性曲线如图1-13（b）所示。
1.1 电路的基本概念
1.1.2 电路模型
人们为了分析方便，在一定条件下对实际元件加以理想化、抽象化，只考虑其中起主要
作用的某些电磁现象，忽略其次要特性，用足以表征其主要电磁特性的模型来代替，这就是
理想元件。
表1-1 常用理想元件及符号
1.1.3 单位制
单位制就是指度量衡的制度。
1.1 电路的基本概念
4.电位 所谓电位是指在电路中任选一点作为参考点， 某点到参考点的电压就叫做该点的电位。
图1-7 电位的表示
1.2.3 功率和能量
1.2 电路中的基本物理量
在电路的分析和计算中，能量和功率的计算是十分重要的。 1)P>0，说明该段电路消耗功率为P； 2)P=0，说明该段电路不消耗功率； 3)P<0，说明该段电路消耗功率为P，发出(或提供)功率为－P，实际上是发出(或提供)功率。 例1-1 试求图1-8中各元件的功率，并说明该元件是吸收功率还是发出功率？
Байду номын сангаас
图1-12 电压源与负载连接
图1-13 实际电压源
1.3 电路中的电源
1)当外电路开路时，即A、B两点空载，电压源输出电流i=0，电源内阻R0上的压降也为0，此 时电源对外输出电压就等于电源电压u=US。
电路分析教案
北京理工大学珠海学院信息科学技术学院教案课程名称：电路分析基础课程性质：专业基础必修主讲教师：吴安岚联系电话：131E-MAIL :课时分配表第1 课一．章节名称1.1 电路和电路模型；1.2 电路的基本物理量二．教学目的1、掌握内容：理想电路元件、电路模型的概念；电流、电压、电位、功率的概念；电流、电压参考方向。
2、了解内容：电路的作用、组成。
三．安排课时： 2 学时四．教学内容（知识点）1．理想电路元件、电路模型；电流、电压、电位、功率的定义、表达式、单位；电流、电压参考方向。
2．功率的正负,功率平衡。
3．电路的作用、组成、分类。
五．教学重难点重点：1．电流、电压参考方向。
2．功率的正负,功率平衡。
难点：功率的正负,功率平衡。
六．选讲例题重点讲解P8 的检查学习结果。
七．作业要求1.2 ，1.3 ------- 纸质。
八．环境及教具要求多媒体教室、多媒体课件。
九．教学参考资料第2课一．章节名称1.3 基尔霍夫定理二．教学目的1、掌握内容：基尔霍夫定理；按电流、电压参考方向列KCL、KVL 方程。
KCL KVL定理推广。
2 、了解内容：无。
三．安排课时：2 学时四．教学内容（知识点）1．基尔霍夫定理；2 •按电流、电压参考方向列写KCL KVL方程。
解方程。
3. KCL KVL定理推广。
例题。
五．教学重难点重难点：1、按电流、电压参考方向列KCL KVL方程。
2、电流、电压参考方向的正确标注与应用。
六.选讲例题重点讲解P9［例1.1］、P10［例1.2］和P11的检查学习结果。
七.作业要求1.10 ，1.19 --------- 纸质。
八.环境及教具要求多媒体教室、多媒体课件。
九.教学参考资料邱关源《电路》，蔡元宇《电路及磁路》，李瀚荪《电路分析基础》。
第3课一．章节名称1.4 电压源和电流源1.5 电路的等效变换1.5.2 电源之间的等效变换二．教学目的1、掌握内容：理想电压源和理想电流源的特性。
《电路分析基础》课程教案.doc
1. 3欧姆定律
1.3.1欧姆定律
欧姆定律及适用条件，伏安特性曲线；电导
1.3.2电阻元件上消耗的功率和能量
电阻上消耗功率和能量的计算公式，额定值
1.4理想电源
1.4.1理想电压源
理想电压源的定义、特点，伏安特性曲线，功率
1.4.2理想电流源
理想电流源的定义、特点，伏安特性曲线，功率
教学时间安排：2学时
重点和难点
重点：基尔霍夫定律在复杂电路中的应用。
难点：同上
复习思考题，作业题
P72-73页2.2-1至2.2-4为练习题
P83页2.5 2.6为作业
教学安排
课型：理论、实验、上机、观摩录像或其他采用理论
教学方式：讲授、讨论、指导或其他讲授法
教学资源
多媒体、板书、音像及其他多媒体课件
电阻的串联等效，电阻的并联等效，电阻的混联等效； 电导的串联等效，电导的串等效联；电压表和电流表工作原理
1.6.3理想电源的串联与并联等效
理想电压源的串联等效，理想电流源的并联等效，任意电路 元件与理想电压源并联等效，任意电路元件与理想电流源串联等 效。
教学时间安排：计划2学时
重点和难点
重点：
难点：同上
重点和难点
重点：含受控源电路的分析计算。
难点：受控源的模型的概念
复习思考题，作业题
P48页1.9・1至1.9・3练习题
P57页1.27、1.31为作业
教学安排
课型：理论、实验、上机、观摩录像或其他采用理论
教学方式：讲授、讨论、指导或其他讲授法
教学资源
多媒体、板书、音像及其他多媒体课件
授课题目（章、节）
教学目的与要求
电路的基本概念和定律教案
电路的基本概念和定律教案一、教学目标：1. 让学生了解并掌握电路的基本概念，包括电路、电源、负载、开关等。
2. 让学生理解并掌握欧姆定律、基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律。
3. 培养学生运用电路知识和定律分析解决问题的能力。
二、教学内容：1. 电路的基本概念：电路、电源、负载、开关。
2. 欧姆定律：电流、电压、电阻的关系。
3. 基尔霍夫电压定律：电路中电压的分布。
4. 基尔霍夫电流定律：电路中电流的分布。
5. 电路分析和解决问题的方法。
三、教学重点与难点：1. 教学重点：电路的基本概念，欧姆定律、基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律的运用。
2. 教学难点：欧姆定律、基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律在复杂电路中的应用。
四、教学方法：1. 采用讲授法，讲解电路的基本概念和定律。
2. 采用案例分析法，分析实际电路问题。
3. 采用讨论法，引导学生主动参与课堂讨论。
五、教学过程：1. 引入新课：通过生活中的实例，引导学生了解电路的基本概念。
2. 讲解电路的基本概念：讲解电路、电源、负载、开关等概念，并通过图示进行说明。
3. 讲解欧姆定律：讲解电流、电压、电阻的关系，并通过实验进行验证。
4. 讲解基尔霍夫电压定律：分析电路中电压的分布，并通过实验进行验证。
5. 讲解基尔霍夫电流定律：分析电路中电流的分布，并通过实验进行验证。
6. 案例分析：运用欧姆定律、基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律分析实际电路问题。
7. 课堂讨论：引导学生主动参与讨论，分享自己的理解和观点。
9. 布置作业：布置相关练习题，巩固所学知识。
10. 课后反思：对课堂教学进行反思，为下一节课做好准备。
六、教学评价：1. 评价学生对电路基本概念的理解和掌握。
2. 评价学生对欧姆定律、基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律的运用能力。
3. 评价学生在案例分析和讨论中的参与程度和理解能力。
七、教学资源：1. 教材：《电路分析基础》2. 实验设备：电路实验器材，包括电源、电阻、灯泡、电流表、电压表等。
电路分析基础-电子教案
R3 R1
31
第一章 小 结
1 电路模型
将实际电路中各元器件都用它们的模型 符号表示，这样画出的图形称为电路模型 图。本课程研究的电路均为电路模型图。
2 电路中的基本变量
（1）电流。电流有规律的定向移动形成传导 电流. 用电流强度来衡量电流的大小.电流 的实际方向规定为正电荷运动的方向;电流 的参考方向是假定正电荷运动的方向。
一致（从正极到负极），电 压为正，反之为负。
a
_
u4 4
+
+ u1 _
1
b
_
2 u2
+
d
3
+ u3 _
c
图1-10 电路中的一个回路
15
1.6 等效电路概念的运用
1.6.1 等效二端电路的定义
如果两个二端电路N1与N2的伏安关系 完 全相同,从而对连接到其上同样的外部电路的 作用效果相同,则说N1与N2是等效的。 如下图 中，当R=R1 +R2+R3时，则N1与N2是等效的。
RS；反之若已知电流源模型，要等效为电压源模 型，则电压源的电压应为US=RSIS，串联的电阻仍 为 RS 。
请注意，互换时电压源电压的极性与电流源 电流的方向的关系。两种模型中RS是一样的，仅 连接方式不同。上述电源模型的等效可以进一步 理解为含源支路的等效变换，即一个电压源与电 阻串联的组合可以等效为一个电流源与一个电阻 并联的组合，反之亦然。
对于正电阻来说，吸收的功率总是大于 或等于零。
2 设在to-t区间R吸收的能量为w(t)、它等于从
t0- t对它吸收的功率作积分。即：
t
w p( )d t0
上式中τ是为了区别积分上限t 而新设的一个表示 时间的变量。
电工基础电路的基本概念和基本定律教案
电工基础-电路的基本概念和基本定律教案第一章：电路的基本概念1.1 电流定义：电流是电荷的流动，单位是安培（A）电流的产生：电压使电荷发生移动形成电流1.2 电压定义：电压是电场力推动电荷移动的能力，单位是伏特（V）电压的产生：电源提供电压，使电荷在电路中流动1.3 电阻定义：电阻是电路对电流阻碍作用的大小，单位是欧姆（Ω）电阻的计算：R = V/I，其中V为电压，I为电流第二章：电路的基本元件2.1 电源定义：电源是提供电压的装置常见电源：电池、发电机、电源适配器等2.2 负载定义：负载是电路中消耗电能的装置常见负载：电灯、电动机、电阻等2.3 开关定义：开关是控制电路通断的装置常见开关：手动开关、自动开关等第三章：基本电路定律3.1 欧姆定律定义：电流I与电压V成正比，与电阻R成反比，公式为I = V/R 应用：计算电路中的电流、电压和电阻3.2 基尔霍夫电压定律（KVL）定义：电路中任意闭合回路电压的代数和等于零应用：分析电路中的电压关系，解决电压问题3.3 基尔霍夫电流定律（KCL）定义：电路中任意节点流入电流的代数和等于流出电流的代数和应用：分析电路中的电流关系，解决电流问题第四章：简单电路分析4.1 串联电路定义：电路中元件依次连接，电流相同，电压分配特点：电流相同，电压分配应用：计算串联电路中的电流、电压和电阻4.2 并联电路定义：电路中元件并行连接，电压相同，电流分配特点：电压相同，电流分配应用：计算并联电路中的电流、电压和电阻第五章：电路测量与实验5.1 测量工具电流表：测量电路中的电流电压表：测量电路中的电压电阻表：测量电路中的电阻5.2 实验步骤与方法实验设计：确定实验目的、电路连接方式等实验操作：按照实验步骤进行测量和数据记录实验分析：根据测量数据进行分析，得出结论第六章：电路的进阶概念6.1 交流电与直流电定义：交流电是电压和电流方向周期性变化的电，直流电是电压和电流方向不变的电特点：交流电有频率和相位，直流电稳定6.2 频率与周期定义：频率是单位时间内交流电变化的次数，周期是一次完整变化所需的时间关系：f = 1/T，其中f为频率，T为周期6.3 相位差定义：交流电中两个电压或电流波形的相对时间差应用：分析电路中波形的相位关系第七章：电路图的绘制7.1 电路图符号电源符号：电池、发电机等负载符号：电灯、电动机、电阻等开关符号：手动开关、自动开关等7.2 电路图绘制规则清晰：符号清晰，连线准确简洁：简化电路，删除多余部分一致：符号一致，电压方向一致7.3 电路图的解读与绘制解读：分析电路元件和连接方式，理解电路功能绘制：根据电路元件和连接方式，绘制电路图第八章：电路仿真软件的使用8.1 电路仿真软件概述定义：电路仿真软件是一种用于电路分析和设计的工具作用：模拟电路运行，验证电路设计，分析电路性能8.2 常见的电路仿真软件Multisim：功能强大，操作简单，广泛应用于电路设计和实验教学Proteus：界面友好，兼容性好，支持多种硬件描述语言LabVIEW：基于图形化编程语言，适用于复杂电路系统的研究和开发8.3 电路仿真软件的使用方法打开软件，创建新项目绘制电路图，添加元件设置参数，运行仿真分析结果，优化电路设计第九章：磁路与电磁感应9.1 磁路定义：磁力线在电路中的路径磁阻：磁路对磁力线的阻碍作用磁通量：磁场穿过磁路的面积与磁场强度之积9.2 电磁感应定义：磁通量变化时，产生感应电动势法拉第电磁感应定律：ε= -dΦ/dt，其中ε为感应电动势，Φ为磁通量，t为时间楞次定律：感应电流的方向是阻碍磁通量变化的方向第十章：电机的工作原理与控制10.1 直流电机工作原理：电流通过电枢产生磁场，与磁极相互作用产生转矩控制方式：电压控制、电流控制、转速控制等10.2 交流电机工作原理：电流通过线圈产生磁场，与磁极相互作用产生转矩控制方式：电压控制、频率控制、转速控制等10.3 电机控制系统定义：通过控制电机的工作原理和运行参数，实现对电机的控制应用：电动汽车、工业、风力发电等第十一章：电力电子技术11.1 电力电子器件定义：用于电力转换和控制的电子器件常见器件：二极管、晶体管、晶闸管、GTO、IGBT等11.2 电力电子电路定义：利用电力电子器件实现电能转换和控制的电路应用：变频调速、整流、逆变、斩波等11.3 电力电子技术的应用定义：电力电子技术在电力系统和电气设备中的应用应用领域：电源、电机控制、电力系统、可再生能源等第十二章：电气设备12.1 概述定义：用于发电、输电、变电、配电和用电的设备分类：发电设备、输电设备、变电设备、配电设备、用电设备12.2 发电设备定义：将机械能、热能等转化为电能的设备常见设备：汽轮机、水轮机、风力发电机、太阳能光伏板等12.3 输电设备定义：将电能从发电站输送到用户的设备常见设备：输电线路、变压器、断路器等第十三章：电力系统分析13.1 电力系统的基本组成部分定义：电力系统由发电、输电、变电、配电和用电五个部分组成作用：实现电能的生产、传输、分配和消费13.2 电力系统的稳定性分析定义：分析电力系统在受到扰动时的稳定运行能力稳定性指标：暂态稳定性、静态稳定性、暂态过程中的电压稳定性等13.3 电力系统的经济性分析定义：分析电力系统的运行成本和效率经济性指标：发电成本、输电损耗、用电成本等第十四章：电力系统的保护与控制14.1 电力系统的保护定义：对电力系统进行故障检测和隔离，保护设备和人员安全保护装置：继电保护、差动保护、距离保护等14.2 电力系统的控制定义：对电力系统的运行参数进行调节和控制，保证系统稳定运行控制方法：开关控制、调节控制、最优控制等14.3 电力系统自动化定义：利用计算机技术和自动化装置实现电力系统的运行控制和管理应用：发电控制、输电控制、变电控制、配电控制等第十五章：可再生能源与电力系统15.1 可再生能源概述定义：指在自然界中不断补充的能源，如太阳能、风能、水能等优点：清洁、可再生、减少化石能源依赖等15.2 可再生能源并网技术定义：将可再生能源发电装置接入电力系统，实现电能的互补和利用技术难点：波动性、不稳定、电能质量等15.3 电力系统的可持续发展定义：在满足人类需求的保证电力系统的长期稳定和发展措施：发展可再生能源、提高能源利用效率、减少环境污染等重点和难点解析本文主要介绍了电工基础-电路的基本概念和基本定律，包括电路的基本概念、基本元件、基本电路定律、简单电路分析、电路测量与实验、电路的进阶概念、电路图的绘制、电路仿真软件的使用、磁路与电磁感应、电机的工作原理与控制、电力电子技术、电气设备、电力系统分析、保护与控制以及可再生能源与电力系统等方面的知识。
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第1章
1.1 1.2
电路的基本概念和定律
电路与电路模型 电流、电压及其参考方向
1.3
1.4
基尔霍夫定律
欧姆定律及有源二端网络的伏安关系式
1.1 电路与电路模型
电路是电荷流通的路径，是为了某种需要由 电工设备或元件按一定方式组合而成的通路。 多元件组成的电路又称为网络，许多网络连 接在一起称为电路系统。
1.1.2 电路的组成
电路的组成包括电源、负载和中间环节三部 分。电源用来提供电能，它将其它形式的能量转 换成电能或将一种电能转换成另一种电能。中间 环节是电源和负载之间的变换、传输、控制装置。 负载是消耗电能的装置，它将电能转换成光能、 热能、机械能和化学能。
1.1.3 由理想电路元件组成电路模型 实际电路中的各种元器件，其电能的消耗和电 场能、磁场能的储存交织在一起，使电路计算复杂。 因此在一定条件下，可以忽略这些元器件的次要性 质，仅讨论它们单一的主要电磁性能，并用一个准 确的数学表达式来描述其主要电磁性能，使电路计 算简单明确。这种用一个准确的数学表达式来描述 其主要电磁性能的元器件就称为理想电路元件。
若将实际电路使用的各种元器件用理想电路元 件来替代，并用理想导线连接起来，就组成了原实 际电路的电路模型，那么对电路模型进行计算就纳 入了准确的数学范畴。电路计算的对象是电路模型， 不是实际电路。
常见的五种理想元件 实际电路中的各种元器件，其电能的消耗和电 场能、磁场能的储存交织在一起，使电路计算复杂。 因此在一定条件下，可以忽略这些元器件的次要性 质，仅讨论它们单一的主要电磁性能，并用一个准 确的数学表达式来描述其主要电磁性能，使电路计 算简单明确。这种用一个准确的数学表达式来描述 其主要电磁性能的元器件就称为理想电路元件。 理想电流源 理想电压源
电阻
电感
电容
1.1 电类是 生产、传输、分配和使用电能；另一类是变换、 控制和处理电信号。
电路按其特性不同还可分为高压电路和低压电 路；恒定电流电路和变动电流电路；稳态电路和暂 态电路；线性电路和非线性电路；模拟电路和数字 电路；集总参数电路和分布参数电路等等。
电路分析
主编 吴安岚 副主编 智贵连 编写组 ： 吴安岚 智贵连 姬昌利 李博森
中国水利水电出版社 2009、9、版
内容简介 本教材理论推导从简，计算思路交待详细， 概念述明来龙去脉，增加例题数量和难度档次， 章节分 “重计算”及“重概念”两类区别对待， 编排讲究逐步引深的递进关系，联系工程实际， 训练动手能力，尽力为后续课程铺垫。借助类比 及对偶手法，语言朴实简练，图文印刷结合紧密， 便于自学与记忆，便于节省理论教学时数。适用 于应用型本科及高职高专电力类、自动化类、机 电类、电器类、仪器仪表类、电子类及测控技术 类专业。