第七章交流电路的频率特性
中职《电工基础》教案
中职《电工基础》教案第一章：电工基础概述教学目标：1. 了解电工基础的基本概念和电工元件。
2. 掌握电路的基本定律和电路的基本分析方法。
教学内容：1. 电工基本概念：电流、电压、电阻、电功率、电能等。
2. 电工元件：电阻、电容、电感、二极管、晶体管等。
3. 电路的基本定律：欧姆定律、基尔霍夫定律、电路的功率定律等。
4. 电路的基本分析方法：节点分析法、回路分析法、叠加原理、戴维南-纳恩定理等。
教学方法：1. 采用多媒体教学，通过动画和图片等形式直观展示电工元件和电路。
2. 结合实例进行讲解，让学生更好地理解和掌握电工知识。
3. 引导学生进行实验操作，增强实践能力。
教学评价：1. 课堂提问：了解学生对电工基础知识的掌握情况。
2. 课后作业：巩固学生对电工知识的理解和应用能力。
第二章：直流电路教学目标：1. 掌握直流电路的基本概念和分析方法。
2. 学会使用万用表等工具进行直流电路的测量。
教学内容：1. 直流电路的基本概念：直流电源、直流电阻、直流电流等。
2. 直流电路的分析方法：基尔霍夫定律、欧姆定律等。
3. 直流电路的测量工具：万用表、示波器等。
4. 直流电路的测量方法：电压测量、电流测量、电阻测量等。
教学方法：1. 结合实物进行讲解，让学生更好地理解和掌握直流电路的知识。
2. 进行实验室实践，让学生亲自动手操作，提高实践能力。
3. 采用案例分析法，让学生解决实际问题，培养学生的分析和解决问题的能力。
教学评价：1. 课堂提问：了解学生对直流电路的基本概念和分析方法的掌握情况。
2. 实验报告：评价学生在实验室实践中的表现和解决问题的能力。
第三章：交流电路教学目标：1. 了解交流电路的基本概念和特点。
2. 掌握交流电路的分析方法和测量技巧。
教学内容：1. 交流电路的基本概念：交流电源、交流电压、交流电流等。
2. 交流电路的特点：周期性、频率、相位等。
3. 交流电路的分析方法：基尔霍夫定律、欧姆定律等。
单相正弦交流电路公开课教案
单相正弦交流电路公开课教案第一章：引言1.1 课程背景本课程旨在帮助学生掌握单相正弦交流电路的基本概念、原理和分析方法。
通过学习本课程，学生将能够了解单相正弦交流电路在日常生活和工程应用中的重要性，并能够运用所学知识分析和解决相关问题。
1.2 教学目标了解单相正弦交流电路的基本概念和特点掌握正弦交流电的产生和描述方法学会使用复数表示法分析交流电路能够运用欧姆定律、功率公式等分析交流电路的性能第二章：正弦交流电的基本概念2.1 正弦交流电的定义正弦交流电是一种随时间变化的电压或电流，其波形呈正弦曲线。
正弦交流电的幅值、频率和初相位是描述其特性的重要参数。
2.2 正弦交流电的产生正弦交流电可以通过交流发电机或变压器产生。
交流发电机利用电磁感应原理，通过旋转磁场和线圈的相对运动产生正弦交流电。
变压器则通过电磁感应原理，改变电压和电流的幅度和频率。
2.3 正弦交流电的表示方法正弦交流电可以用解析表达式、波形图和相位图等方式表示。
解析表达式通常采用正弦函数的形式，包括幅值、频率和初相位等参数。
波形图可以直观地展示正弦交流电随时间变化的波形。
相位图则可以表示正弦交流电的相位关系。
第三章：复数表示法3.1 复数的概念复数是由实部和虚部组成的数学表达式，可以用来表示交流电路中的电压和电流。
复数的几何表示法可以直观地展示电压和电流的相位关系。
3.2 复数的运算复数之间可以进行加法、减法、乘法和除法等运算。
这些运算可以通过复数的代数表示法或几何表示法进行。
3.3 复数在交流电路中的应用在交流电路中，电压和电流可以表示为复数。
通过复数的运算，可以分析电路中的相位关系、幅值变化等问题。
第四章：欧姆定律和功率公式4.1 欧姆定律欧姆定律是分析交流电路的基础，它描述了电压、电流和电阻之间的关系。
在正弦交流电路中，欧姆定律可以表示为电压和电流的复数形式的乘积等于电阻的复数形式。
4.2 功率公式功率是交流电路中重要的性能指标，可以表示为电压和电流的乘积的瞬时值或平均值。
大学电路各章知识点总结
大学电路各章知识点总结第一章：基本电路定律1.1 基本电路定律1.2 基本电路定律应用第二章：电路分析方法2.1 网孔分析法2.2 节点分析法2.3 图模型分析法2.4 时域分析方法2.5 频域分析方法第三章：电路中的电阻、电容和电感3.1 电阻3.2 电容3.3 电感第四章：交变电路分析4.1 交变电路基本概念4.2 交变电路中的电压与电流4.3 交变电路中的电阻、电容和电感4.4 交变电路的频率特性分析第五章：电源和电源电路5.1 理想电压源和理想电流源5.2 真实电源5.3 电源电路分析第六章：有源电路分析6.1 理想电路的简化6.2 有源电路的戴维南定理分析6.3 有源电路的诺顿定理分析第七章：交变电路中的频率响应7.1 交变电路中的频率响应概念7.2 交变电路中的幅频特性7.3 交变电路中的相频特性第八章：二端口网络8.1 二端口网络的基本概念8.2 传输参数法分析二端口网络8.3 双向传输参数法分析二端口网络8.4 级联与并联电路的等效电路参数第九章：三相电路9.1 三相电路的基本概念9.2 三相电路的平衡态分析9.3 三相电路的非平衡态分析第十章：电磁振荡10.1 电感耦合振荡电路10.2 电容耦合振荡电路10.3 电荷耦合振荡电路10.4 摆线振荡电路第十一章：非线性电路11.1 非线性电路的特性11.2 非线性电路的分析方法11.3 非线性电路中的临界现象以上是大学电路课程的基本知识点总结，电路课程是大学电气工程系的必修课程，学习该课程可以使学生掌握电路分析和设计的基本方法和技巧，为将来的电气工程实践奠定坚实的基础。
第七章Pspice与器件模型
第七章 Pspice与器件模型
3. 蒙特卡罗分析和最坏情况分析
蒙特卡罗分析是对电路所选择的分析<直流、 交流、 瞬态> 进行了多次运行后,进行的统计分析. 第一次运行是用所有元器件 的标称值进行运算的. 而以后的运行, 则是根据每个模型语句内 对各个元器件模型参数的容差规定, 随机选取在其容差限度内偏 离其标称值的不定值进行的运算. 将各次运行结果同第一次运行 结果进行比较, 得出由于元器件的容差而引起输出结果偏离的统 计情况.
第七章 Pspice与器件模型
Spice在计算中采用了精确半导体器件模型、 稀疏矩阵等 技术, 在数学和物理上的概念非常清晰并具有很高的精确度, 良 好的通用性, 并能模拟不同类型的电路. 但目前Spice还存在以 下一些不足:
<1> Spice用网表的文本方式输入电路的描述.要构造一个 网表, 设计者首先要数出电路的所有节点, 然后建立文件去描述 电路的连接和元件值. 为此, 用户首先要学会使用计算机的操作 系统和文件编辑器, 还要掌握各种专用命令.所以开始阶段用户 会感到不便.
<4> Every<值>: 产生每轮中的n次运行的输出; <5> Runs<值>: 仅产生所列出的运行次数的输出; <6> <值>在*Value中输入. 设置好后, 单击OK 按钮使该设置生效.
第七章 Pspice与器件模型
4. 瞬态分析
瞬态分析主要分析电路在接通电源后的一个短暂时间内的 行为. 在Transient Analysis栏中填入打印步长、终止时间等. Detailed Bias Pt被选择时, 可以打印出偏置工作点的细节; Skip initial transient solution 被选择时, 则在瞬态分析之前不必计算偏 置工作点.
电工与电子技术正弦交流电路电子教案
电工与电子技术-正弦交流电路电子教案第一章：正弦交流电路概述1.1 交流电的基本概念1.1.1 交流电的定义1.1.2 交流电的表示方法1.1.3 交流电的产生和传输1.2 交流电路的基本元件1.2.1 电阻元件1.2.2 电感元件1.2.3 电容元件1.3 正弦交流电路的分析方法1.3.1 相量法1.3.2 复数法1.3.3 阻抗法第二章：纯电阻交流电路2.1 欧姆定律适用于交流电路2.1.1 电阻元件的阻抗特性2.1.2 电阻元件的交流电路分析2.2 电阻串联交流电路2.2.1 电压分配定律2.2.2 电流分配定律2.3 电阻并联交流电路2.3.1 电压分配定律2.3.2 电流分配定律第三章：纯电感交流电路3.1 电感元件的交流电路特性3.1.1 感抗的计算3.1.2 电感元件的交流电路分析3.2 电感串联交流电路3.2.1 电压分配定律3.2.2 电流分配定律3.3 电感并联交流电路3.3.1 电压分配定律3.3.2 电流分配定律第四章：纯电容交流电路4.1 电容元件的交流电路特性4.1.1 容抗的计算4.1.2 电容元件的交流电路分析4.2 电容串联交流电路4.2.1 电压分配定律4.2.2 电流分配定律4.3 电容并联交流电路4.3.1 电压分配定律4.3.2 电流分配定律第五章：电阻、电感、电容组合的交流电路5.1 串并联交流电路的分析方法5.1.1 串并联电阻的交流电路分析5.1.2 串并联电感的交流电路分析5.1.3 串并联电容的交流电路分析5.2 交流电路的功率计算5.2.1 有功功率5.2.2 无功功率5.2.3 视在功率5.3 交流电路的相位关系5.3.1 相位差的计算5.3.2 相位关系的分析第六章：交流电路的谐振6.1 谐振条件6.1.1 串联谐振6.1.2 并联谐振6.2 谐振电路的特点6.2.1 电压和电流的幅值6.2.2 功率分配6.3 谐振电路的应用6.3.1 滤波器6.3.2 选频电路6.3.3 谐振器的制作与测试第七章：非正弦交流电路7.1 非正弦交流电的来源7.1.1 电源的非正弦波形7.1.2 电路中的非正弦波形7.2 非正弦交流电的分析方法7.2.1 傅里叶级数分解7.2.2 傅里叶变换的应用7.3 非正弦交流电路的功率计算7.3.1 平均功率的计算7.3.2 无功功率与视在功率的计算第八章：交流电路的测量与测试8.1 交流电压的测量8.1.1 示波器8.1.2 交流电压表的使用8.2 交流电流的测量8.2.1 电流表的使用8.2.2 电流互感器的使用8.3 交流电路的频率响应测试8.3.1 频率响应的定义8.3.2 频率响应的测量方法第九章：三相交流电路9.1 三相电源的产生9.1.1 星形连接9.1.2 三角形连接9.2 三相负载的连接方式9.2.1 YY连接9.2.2 YD连接9.2.3 DY连接9.3 三相电路的功率计算9.3.1 有功功率的计算9.3.2 无功功率的计算9.3.3 视在功率的计算第十章：电工测量与安全10.1 电工测量工具的使用10.1.1 兆欧表10.1.2 钳形电流表10.1.3 多功能电表10.2 电工安全常识10.2.1 触电防护10.2.2 电气火灾预防10.2.3 安全操作规程重点和难点解析一、正弦交流电路概述：理解交流电的基本概念、表示方法和产生传输过程。
电工电子学第二版第七章
RC
+ ui –
无输入信号(ui i= 0)时（静态）: 有输入信号(u ≠ 0)动态时
uo t
ui
O
uBE
t
O
iB UBE tO
IB
iB I B ib
IC
iC I C ic
u BE U BE ube
tO
tO
？
UCE
t
uCE U CE uce
7-2-1 放大电路的组成
U CC U BE IB RB (1 β ) RE
IE
IC IE
IC β IB 由KVL可得： CE U CC I C RC I E RE U
U CE U CC I C ( RC RE )
三极管的主要参数
4、集电极最大允许电流 I CM
5、集电极-发射极反向击穿电压U（BR）CEO 6、集电极最大允许功率损耗PCM
IC(mA ) PCM ICM
安全工作区 O
U（BR）CEO UCE(V)
7-2
基本交流放大电路
放大的概念:
放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。 输出电压或电流在幅度上得到放大，输出信号能量得到加强 放大电路中必须包括放大器件，且工作在放大区 放大电路本质 ： 1. 输出信号的能量实际上是直流电源来提供的。 2. 小能量信号通过三极管的电流控制作用，将直流电源 的能量转化为交流能量输出给负载 对放大电路的基本要求 ： 1. 要有足够的放大倍数(电压、电流、功率)。 2. 尽可能小的波形失真。 另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术指标。 主要讨论放大电路的电路结构、工作原理、分析方法
RC
+UCC
第7章 频域测量1
−∞ 1 ∞ f(t) = F(jw)e jet dω 2π ∫−∞ F(jω ) = ∫ f(t)e
− jew ∞
dt
非周期信号的频谱
频谱密度函数F (jω)是ω的连续函数，即 的连续函数， 非周期信号的频谱是连续的。 非周期信号的频谱是连续的。 f (t) 为实函数时 ， F(jω) = F*(-jω) ;f 为实函数时， (t) 为虚函数时 ， 有 F(jω) = -F*(-jω) 。 为虚函数时， 无 论 f (t) 为 实 函 数 或 虚 函 数 ， 幅 度 谱 |F(jω)|关于纵轴对称，相位谱e j(ω)关于 )|关于纵轴对称， 原点对称。 原点对称。
三、频谱分析仪的分类
实时 — —并行滤波法 顺序滤波法 模拟式 非实时可调滤波法 扫频滤波法 数字滤波法 数字式 快速傅立叶变换计算方法
常见的主要有： 频率特性测试仪：主要用于电路频率特性的测量，如幅频特性、 频带宽度、品质因数以及特性阻抗等 频谱分析仪：主要应用于测量信号的个谐波分量、频率及频率响 应、谐波失真及噪声分析等 网络分析仪：主要用于测量电子网络的频率响应，包括对幅值响 应、相位响应以及群时延的测量，在非线性，大功率网络的测试和分析 中发挥着重要的作用。
参参参参 正正正 发发发 被被被被 相相相
图7-9 线性系统的相频特性测量
7.2 频谱分析仪
一、信号的时域与频域分析
1 f (t ) = F (ω )e jωt dω ∫ 2π F (ω ) = ∫ f (t )e
− jωt
dt
图7-9 频谱分析原理
图7-12 频谱分析
二、频谱仪的主要用途
第七章 电路频率响应
第七章 电路频率响应 由 式 (7.2-5) 或 图 7.2-2 可 以 看 出 ： 当 ω=ωc 时 ， |H(jωc)|=0.707|H(j0)|,φ(ωc)=-45°。对于|H(j0)|=1的这类低通网 络，当ω高于低通截止角频率ωc时，|H(jω)|＜0.707，输出信号 的幅值较小，工程实际中常将它们忽略不计， 认为角频率高于 ωc的输入信号不能通过网络，被滤除了。 通常，亦把0≤ω≤ωc 的角频率范围作为这类实际低通滤波器的通频带宽度。 如果用分贝为单位表示网络的幅频特性， 其定义为
第七章 电路频率响应 网络频响特性 7.1.2 网络频响特性 纯阻网络的网络函数是与频率无关的，这类网络的频率特 性是不需要研究的。研究含有动态元件的网络频率特性才是有 意义的。 一般情况下，含动态元件电路的网络函数H(jω)是频率的 复函数，将它写为指数表示形式，有
H ( jω ) =| H ( jω ) | e jϕ (ω )
| H ( jω ) | def 20 lg | H ( jω ) | dB
(7.2-6)
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像，也可能是该图像已损 坏。请重新启动计算机，然后重新打开该文件。如果仍然显示红色 “x” ，则可能需要 删除该图像，然后重新将其插入。
第七章 电路频率响应 也就是说，对|H(jω)|取以10为底的对数并乘以20，就得到 了网络函数幅值的分贝数。 当ω=ωc时，
第七章 电路频率响应 式中
1+ ω R C ϕ (ω ) = − arctan(ωRC )
2 2
| H ( jω ) |=
1
2
(7.2-2) (7.2-3)
根据式(7.2-2)和(7.2-3)可分别画得网络的幅频特性和相频特 性如图7.2-2(a)、 (b)所示。
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( j )| 式中， | H 是 的实函数，表征了电路响应与激励的幅值比 (振幅比 改有效值比)随变化的特性，称为电路的幅频特性； 也是 ( ) 的实函数，表征了电路响应与激励的相位差（相移）随 变化的特性， 称为电路的相频特性。幅频特性和相频特性总称电路的频率特性。习 (j )| 变化的情况用曲线来表示，分别称为幅频特 ( ) 惯上常把 和|H 随 性曲线和相频特性曲线。 纯电阻网络的网络函数是与频率无关的，这类网络的频率特性是 不需要研究的。研究含有动态元件的网络频率特性才是有意义的。 由RC元件按各种分式组成的电路能起到选频或滤波的作用，从 而在实际中有着广泛的应用。下面讨论简单的RC低通、高通、带通、 带阻及全通网络的频率特性。
7-1-1 RC低通网络
当 c
1 1 时，网络函数的幅值为最大幅值的 ，即 RC 2
开阔你的视野
• 共振现象（续）
这该是一本科幻或者荒诞小说吧？否则，一件大不过拳头、重不过几斤的小 东西，真的就有那么厉害，能把一座巍然耸立的大楼甚至是一座巨无霸似的 大桥震垮？它是一件什么物品呢？ 原来，它是一件共振器，它的威力主要在于它能发出各种频率的波，这些 不同频率的波作用于不同的物体，就能够相应地产生出一种共振波，当这种 共振波达到一定程度时，就能使物体被摧毁。 共振是物理学上的一个运用频率非常高的专业术语。共振的定义是两个振动 频率相同的物体，当一个发生振动时，引起另一个物体振动的现象。共振在 声学中亦称“共鸣”，它指的是物体因共振而发声的现象，如两个频率相同 的音叉靠近，其中一个振动发声时，另一个也会发声。而在电学中，振荡电 路的共振现象称为“谐振”。
7-1 RC电路的频率特性
• 当电路中包含动态元件时，由于容抗和感抗都是频率的函数，因此 不同频率的正弦信号作用于电路时，即使其振幅和初相相同，响应的 振幅和初相都将随之而变。电路响应随激励频率而变的特性称为电路 的频率特性或频率响应。 • 在电路分析中，电路的频率特性用正弦稳态电路的网络函数来描述， 定义为响应相量与激励相量之比。即
（7-1-2）
7-1-1 RC低通网络
• 图7-1-1RC串联电路中，U 1为激励，U 为响应，则网络函数为 2
1 U2 1 j C H ( j ) 1 1 j RC U1 R j C
R
H( j)
1
0
()
c
U1
1 jC
U2
0.707
0
4
(a) RC低通网络
本章序言
• 内容提要： 本章讨论电路的频率特性。在通信与无线电技术中，需要传输或处理 的信号都不是单一频率的正弦信号，而是由许多不同频率的正弦信号 所组成，即实际信号只占有—定的频带宽度。为了实现对信号满意的 传输、加工和处理，有必要研究电路在不同频率信号作用下响应的变 化规律和特点，即研究电路的频率特性。本章将讨论电路和串、并联 谐振电路的频率特性，了解它们的选频和滤波作用；并分析串、并联 谐振电路的性质特点；最后介绍理想变压器的概念。 • 本章重点： 低通、高通、带通、带阻、全通网络的频率特性；串、并联谐振电路 的谐振条件，特点及各参数的含义；理想变压器的工作原理和特性。 • 难点： 电路的网络含义以及其幅频特性和相频特性的分析；串、并联谐振电 路的品质因数的含义。
第七章 交流电路的频率特性
本章目录
• • • • 7-1 RC电路的频率特性 7-2 串联谐振电路 7-3 并联谐振电路 7-4 理想变压器
开阔你的视野
• 共振现象
希腊的学者阿基米德曾豪情万丈地宣称：给我一个支点， 我能撬动地球。而现代的美国发明家特士拉更是“牛气”，他 说：用一件共振器，我就能把地球一裂为二！ 他来到华尔街，爬上一座尚未竣工的钢骨结构楼房，从大衣 口袋里掏出一件小物品，把它夹在其中一根钢梁上，然后按动 上面的一个小钮。数分钟后，可以感觉到这根钢梁在颤抖。慢 慢地，颤抖的强度开始增加，延伸到整座楼房。最后，整个 钢骨结构开始吱吱嘎嘎地发出响声，并且摇摆晃动起来。惊恐万状的钢架工人以为建 筑出现了问题，甚至是闹地震了，于是纷纷慌忙地从高架上逃到地面。眼见事情越闹 越大，他觉得这个恶作剧该收场了，于是，把那件小物品收了回来，然后从一个地下 通道悄悄地溜开了，留下工地上的那些惊魂甫定、莫名其妙的工人。
时， • 当
2 H( j ) 0
()
4
2
()
其幅频特性与相频特性曲线如图7-1-1(b)、(c)所示。 从图中可以看出，此RC电路对输入频率较低的信号有较大的输出， 而对输入频率较高的信号则衰减较大。即直流和低频信号容易通过， 故此RC电路被称为低通网络。由于网络函数 表达式中 |H ( j )| j 的阶数最高为 1，故又称为一阶低通网络。
c
2
(b) 幅频特性
(c) 相频特性
（a）RC低通网络 （b）幅频特性 （c）相频特性 图7-1-1 低通网络及其频率特性
7-1-1 RC低通网络
1 1 • 式中， 有频率的量纲。若令 c ，则 RC RC 1 H ( j ) （7-1-3） j 1
其幅频特性和相频特性分别为
H ( j)
H( j) 响应相量 （激励相量 7-1-1）
式（7-1-1）中激励相量和响应相量可以是电压相量，也可以是电流 相量。网络函数是由电路的结构和参数所决定的，反映了电路自身的 特性。网络函数又称为频率响应函数，描述了激励相量为时响应相量 随频率变化的情况。
7-1 RC电路的频率特性
H( j) 是
c
1
） （7-1-4a 1 c
2
( ) arctan （7-1-4b ） c
7-1-1 RC低通网络
• 由式（7-1-4）可知： 0 )时， • 当 (直流 H( j) 1
( ) 0
1
1 • 当 c 时， RC
H( j)