电路原理 第一讲
合集下载
电路原理_skja_01
t 若i ( ) 0
i(t )
1 2 1 2 Li ( t ) (t ) 0 2 2L
返回首页
电容(capacitor)元件
一、元件特性 描述电容的两个基本变量: u, q i + u + C
def
对于线性电容，有：
q =Cu
–
–
q C u
C 称为电容器的电容
电容 C 的单位：F (法)
+
uRi
k
u
电阻R单位名称：欧(姆)
符号:
令
G称为电导 单位名称：西(门子) 符号: S (Siemens) G i 则 欧姆定律表示为 i G u
G 1/R
+
u
线性电阻元件的伏安特性为 一条过原点的直线
R tg
u
0
i
线性电阻R是一个与电压和电流无关的常数。
(2) 电阻的电压和电流的参考方向相反 i R (G)
四、电感和电容的串并联 电感的串联
Leq Lk
k 1 n
电感的并联
n 1 1 Leq k 1 Lk n 1 1 Ceq k 1 C k
电容的串联
电容的并联
C eq C k
k 1
n
返回首页
i
参考方向
i>0 表示电流的参考方向与实际方向相同 i<0 表示电流的参考方向与实际方向相反
例
I1
10V
I1 = 1A 10
I1
10V I1 = -1A 10
电流参考方向的两种表示： 用箭头表示 用双下标表示 IAB A 3. 为什么要引入参考方向 ？ (a) 复杂电路的某些支路 B I
i(t )
1 2 1 2 Li ( t ) (t ) 0 2 2L
返回首页
电容(capacitor)元件
一、元件特性 描述电容的两个基本变量: u, q i + u + C
def
对于线性电容，有：
q =Cu
–
–
q C u
C 称为电容器的电容
电容 C 的单位：F (法)
+
uRi
k
u
电阻R单位名称：欧(姆)
符号:
令
G称为电导 单位名称：西(门子) 符号: S (Siemens) G i 则 欧姆定律表示为 i G u
G 1/R
+
u
线性电阻元件的伏安特性为 一条过原点的直线
R tg
u
0
i
线性电阻R是一个与电压和电流无关的常数。
(2) 电阻的电压和电流的参考方向相反 i R (G)
四、电感和电容的串并联 电感的串联
Leq Lk
k 1 n
电感的并联
n 1 1 Leq k 1 Lk n 1 1 Ceq k 1 C k
电容的串联
电容的并联
C eq C k
k 1
n
返回首页
i
参考方向
i>0 表示电流的参考方向与实际方向相同 i<0 表示电流的参考方向与实际方向相反
例
I1
10V
I1 = 1A 10
I1
10V I1 = -1A 10
电流参考方向的两种表示： 用箭头表示 用双下标表示 IAB A 3. 为什么要引入参考方向 ？ (a) 复杂电路的某些支路 B I
清华大学电路原理课件1
电路原理Principle of Electric Circuits于歆杰yuxj@Tel: 62771944西主楼1区308第一讲绪论，电压电流和功率第一部分：绪论Principles of Electric Circuits Lecture 1 Tsinghua University 2005什么是电路？a电路（electric circuits）就是由若干电气元件（electrical elements）相互连接构成的电流的通路。
a本课程中要接触的电气元件有`电阻、电容、电感、二极管、MOSFET、理想运算放大器（Operational Amplifier）、互感线圈、理想变压器等Principles of Electric Circuits Lecture 1 Tsinghua University 2005为什么要学习电路？a从学术的观点来看`电路是电气工程（Electrical Engineering）的基础。
`电路是计算机科学（Computer Science）的基础。
a从实际情况来看`电路原理是许多高级课程的先修课程。
`熟练掌握电路原理对现实生活有帮助。
Principles of Electric Circuits Lecture 1 Tsinghua University 2005t q t q t i t d d ∆∆lim )(0∆def ==→d d BABA Weq=AI110ΩU1U2t w p d d =uit qq w ==d dd d q wu d d =t qi d d =。
电路原理(李华)第一章课件
1.2.3 电动势 衡量外力移动正电荷从低电位到高电位做 功能力的物理量。
+U– a
+E –
b
W E Q
或
dw e dq
单位及参考方向表示方法与电压相同， 但两者实际方向相反。
1.2.4 功率 • 功率：电路元件吸收或发出能量的速率。 • 用 P 或 p 表示。 dw W 或 p P dt T 单位：瓦特，简称 瓦 用 w 表示
电工基础
东北大学信息学院
第一章
电路模型和基本定律
第一章
• • • • • • • • 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8
电路模型和基本定律
电路和电路模型 电路的基本变量 耗能元件和储能元件 独立电源和受控电源 基尔霍夫定律 电阻的联结及等效变换 电源的联结及等效变换 电路基本分析方法举例
U
I
外特性曲线 特点: (1) 内阻R0 = 0 (2) 输出电压是一定值，恒等于电动势。 对直流电压，有 U E。 (3) 恒压源中的电流由外电路决定。 例1： E = 10 V，接上RL 后，恒压源对外输出电流。 设 电压恒定，电 当 RL= 1 时， U = 10 V，I = 10A 当 RL = 10 时， U = 10 V，I = 1A 流随负载变化
电容元件的隔直作用：
+ R1 US C (a)
R2
+ R1 US (b)
R2
1.3.3 电感元件 (inductor)
韦安特性
i
+ u (a)
i +
L u
(b)
ΨL (c)
0
i
磁链 (magnetic flux linkage)
大学电路原理第一章课件
电 池
导线
导线(line)、开关（switch)： 将电源与负载接成通路.
电路的作用
转换、传输、分配电能 传输和处理各种信号
二、电路模型 (circuit model) 1. 理想电路元件： 由实际元件抽象出来具有某种单一电磁性质的假想元件。 导线： 电阻： 电感： 电容： 电源： 只流通电流，不消耗能量 表示消耗电能的元件 表示各种电感线圈产生磁场，储存电能的作用 表示各种电容器产生电场，储存电能的作用 表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件
º + u1 _ º
i2
º º
i2=gu1 VCCS
(1) 独立源电压(或电流)由电源本身决定，与电路中其它电 压、电流无关，而受控源电压(或电流)由控制量决定。 (2) 独立源作为电路中“激励”，在电路中产生电压、电 流，而受控在电路中不能作为“激励”。 独立源 控制量 受控源
例1：
+
i
10k u1 + 20u1 VCCS 10k u0
d
ϕa=Uac， ϕb=Ubc， ϕd=Udc
c
性质： 参考点可任意选择，一但选定各点电位确定。 参考 点不同，各点电位数值不同。
两点间电压与电位的关系：
电路中任意两点间的电压等于该两点间的电位差。 a b 例 ϕa–ϕd = Uac –Udc =Uac +Ucd= Uad d c 当 Uad > 0
E _
I V R U
0 E
-----------------
I r + U _ +
r=0时 实际电压源 理想电压源
I U=E–rI
i U=E–rI
二、理想电流源：电源输出电流为iS，其值与此电源的端电 压 u 无关。 直流：iS为常数 交流： iS是确定的时间函数，如 iS=Imsinωt
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。
考研专业课-电路原理精典讲解、第一章
电路是由电源、负载和中间环节组成的闭合回路，其主要作用是实现电能的传 输和转换。电源提供电能，负载消耗电能，中间环节则负责传输和分配电能。
电路元件的分类与符号
总结词
掌握电路元件的分类和符号是学习电路原理的重要一环。
详细描述
电路元件可以分为线性元件和非线性元件两大类。线性元件的电压和电流成正比关系，而非线性元件的电压和电 流不成正比关系。常见的电路元件符号包括电阻、电容、电感、电源等，这些符号在电路图中用于表示相应的元 件。
03
第三章 电路的暂态分析
暂态与换路定律
1 2
3
暂态
电路从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态所经历的时间段 。
换路定律
在电路分析中，当电路中的开关在某一时刻发生切换时，电 感的电流和电容的电压保持不变。
换路定律的应用
在分析一阶和二阶电路的暂态响应时，需要利用换路定律来 确定初始值。
一阶电路的响应
电路的状态与参考方向
总结词
理解电路的状态和参考方向是分析电路的重要前提。
详细描述
电路的状态可以分为通路、开路和短路三种。通路是指电路中存在电流流通的完整回路；开路是指电 路中没有电流流通；短路是指电路中存在过大的电流，导致电源和中间环节承受过大负荷。参考方向 是指电路元件中电流和电压的假定方向，用于分析电路中的电压和电流的实际方向。
带宽
描述频率响应下降到一定程度 （如-3dB）时对应的频率范围。
串联谐振电路
串联谐振
当输入信号的频率与电路的固有频率 相同时，电路呈现纯电阻性。
串联谐振的特点
用于选择信号、消除干扰、提高信号 质量等。
串联谐振的条件
输入信号的频率与电路的固有频率相 等。
应用
电路元件的分类与符号
总结词
掌握电路元件的分类和符号是学习电路原理的重要一环。
详细描述
电路元件可以分为线性元件和非线性元件两大类。线性元件的电压和电流成正比关系，而非线性元件的电压和电 流不成正比关系。常见的电路元件符号包括电阻、电容、电感、电源等，这些符号在电路图中用于表示相应的元 件。
03
第三章 电路的暂态分析
暂态与换路定律
1 2
3
暂态
电路从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态所经历的时间段 。
换路定律
在电路分析中，当电路中的开关在某一时刻发生切换时，电 感的电流和电容的电压保持不变。
换路定律的应用
在分析一阶和二阶电路的暂态响应时，需要利用换路定律来 确定初始值。
一阶电路的响应
电路的状态与参考方向
总结词
理解电路的状态和参考方向是分析电路的重要前提。
详细描述
电路的状态可以分为通路、开路和短路三种。通路是指电路中存在电流流通的完整回路；开路是指电 路中没有电流流通；短路是指电路中存在过大的电流，导致电源和中间环节承受过大负荷。参考方向 是指电路元件中电流和电压的假定方向，用于分析电路中的电压和电流的实际方向。
带宽
描述频率响应下降到一定程度 （如-3dB）时对应的频率范围。
串联谐振电路
串联谐振
当输入信号的频率与电路的固有频率 相同时，电路呈现纯电阻性。
串联谐振的特点
用于选择信号、消除干扰、提高信号 质量等。
串联谐振的条件
输入信号的频率与电路的固有频率相 等。
应用
电路原理第一章
电路原理第⼀章第⼀章电路模型和电路定律⼀、教学基本要求电路理论主要研究电路中发⽣的电磁现象，⽤电流、电压和功率等物理量来描述其中的过程。
因为电路是由电路元件构成的，因⽽年整个电路的表现如何既要看元件的连接⽅式，⼜要看每个元件的特性，这就决定了电路中各电流、电压要受两种基本规律的约束，即：（1）电路元件性质的约束。
也称电路元件的伏安关系（VCR），它仅与元件性质有关，与元件在电路中连接⽅式⽆关。
（2）电路连接⽅式的约束。
也称拓补约束，它仅与元件在电路中连接⽅式有关，与元件性质⽆关。
基尔霍夫电流定律（KCL）、电压定律（KVL）是概括这种约束关系的基本定律。
本章学习的内容有：电路和电路模型，电流和电压的参考⽅向，电功率和能量，电路元件，电阻、电容、电感元件的数学模型及特性，电压源和电流源的概念及特点，受控源的概念及分类，结点、⽀路、回路的概念和基尔霍夫定律。
本章内容是所有章节的基础，学习时要深刻理解，熟练掌握。
预习知识：1）物理学中的电磁感应定律、楞次定律2）电容上的电压与电流、电荷与电场之间的关系内容重点：电流和电压的参考⽅向，电路元件特性和基尔霍夫定律是本章学习的重点。
难点：1）电压电流的实际⽅向和参考⽅向的联系和差别2）理想电路元件与实际电路器件的联系和差别3）独⽴电源与受控电源的联系和差别⼆、学时安排总学时：6三、教学内容§1－1 电路和电路模型1．实际电路实际电路——由电器设备组成（如电动机、变压器、晶体管、电容等等），为完成某种预期的⽬的⽽设计、连接和安装形成电流通路。
图1是最简单的⼀种实际照明电路。
它由三部分组成：1）提供电能的能源（图中为⼲电池），简称电源或激励源或输⼊，电源把其它形式的能量转换成电能；2）⽤电设备（图中为灯泡），简称负载，负载把电能转换为其他形式的能量。
3）连接导线，导线提供电流通路，电路中产⽣的电压和电流称为响应。
任何实际电路都不可缺少这三个组成部分。
图1 ⼿电筒电路实际电路功能：1）进⾏能量的传输、分配与转换（如电⼒系统中的输电电路）。
电路原理基础第一章课件
电路——由实际元器件构成的电流的通路。
电路组成
电源：可将其他形式的能量转换成电能、向 电路提供电能的装置。
负载： 可将电能转换成其他形式的能量、在 电路中接收电能的设备。
中间环节： 电源和负载之间不可缺少的连接、
控制和保护部件统称为中间环节， 如导线、开关及各种继电器等。
一些术语 响应： 由激励而在电路中产生的电压和电流。
第一章 电路的基本概念与电路的基本定律
§1-1 电路模型及参考方向 §1-2 常用电路元件及电功率 §1-3 电压源、电流源模型及其等效变换 §1-4 受控电源 §1-5 基尔霍夫定律 §1-6 电阻的串联和并联 §1-7 电阻电路的等效变换和输入电阻
§1-1 电路模型及参考方向
1.电路的组成及功能
如电力系统或通信系统可能跨越省界、国界甚至是洲际的，而集成电路芯片 小的如同指甲。
在电路分析中，为了方便于对实际电气装置的分析研
究，通常在一定条件下需要对实际电路采用模型化处理，
即用抽象的理想电路元件及其组合近似地代替实际的器件，
从而构成了与实际电路相对应的电路模型。
中间环节
S
I
开关
电
源
负
导线
载
电源
… 线性：
体现在伏安特性为一条直线
课后作业： 1.实际使用的各种电阻型式（图
片）、性能及其使用场合 2.电阻的识别方法（器件上所标
数字或颜色的含义） ：直插式和贴片 式
2.功率和能量
功率： iR
+
u
p吸 –ui –(–R i ) i i 2 R –u(–u/ R) = u2/ R
能量：可用功表示。从t0 到 t电阻消耗的能量
电路中各点的电位随参考点选的不同而改变，但 是任意两点间的电压不变。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4 i4
5
i7
7
1-3-1 基尔霍夫电流定律（KCL）
5
1、定律内容
ik(t)=0
13
i6
6
4
1-3-1 基尔霍夫电流定律（KCL）
1、定律内容 ik(t) =0
i1
+ u1 1
例 n1: i1+ i2+ i4=0
1
i2 2
2 i3 i5
3
13
i6
n3: –i1 – i3+ i6=0 2、备注
4 i4
• 定律与电路元件的性质无关
5
6
i7
7
5
4
–i1 – i2 + i5 + i6=0
• 定律对包围部分电路的任一闭合曲面也适用(广义节点）
• 需注意的问题（给出参考方向、两套符号） • 练习:接地电流等
1-3-2 基尔霍夫电压定律（KVL）
1、定律内容 uk(t) =0
1-3-2 基尔霍夫电压定律（KVL）
1-6-1 四种形式的受控电源 控制支路 控制量 电流 电压
受控支路 受控量 电流 电压
电子信息类学科基础课程
电子教案 华中科技大学电气与电子工程学院
电路原理课程组
序言
一、本课程的性质与任务
• 学科基础课程
电路理论和电磁场理论是两个基本理论
电路理论对电子信息学科各专业领域的深入研究极 有价值，是最重要的专业基础课之一
电路理论涉及高等数学、应用数学、物理学和拓扑 学等基础学科的知识
• 先修课程:高等数学,大学物理 • 电路理论研究的三个分支
+ us(t)
i
i
-
• 实际电源的一种模型 —戴维南（Thevenin）电路
+
US-
RS
I+ U
-
U=US–RSI
U US
0
US RS
I
1-5 独立电源
1-5-2 电流源
1、定义和特性曲线
i
+i
t=t1
is(t)
u
任意 t=t2 电路
-
t=t3
t=t4
2、备注
0
u
• 电流源的两个特性（求U及各电源的功率）
无源 特性曲线在所有时间都处于u-i平面的第一、三 象限
有源 特性曲线只要有处于u-i平面的第二或第四象限 的情况
例1 两电阻元件在电压与电流取关联参考方向时，特性方程 分别为i=2+cost和i=u+(cos2t)u/ u ，试判断其有关性质。
i
3
t=0
2
t=0.5
1
t=
0
u
i
t=0
2t=0.5
1
2t=
0
u
-1
1-5 独立电源
实际电源及运行特点
1-5-1 电压源
1、定义和特性曲线
u
t=t1
+
i+ 任意
t=t2
-us(t)
u 电路
-
t=t3 t=t4
0
2、备注 • 电压源的两个特性(其电压、电流特点）
2V I1 1
I2 1 2V
US i
直流 电压源
4V
1-5 独立电源
1-5-1电压源 • 如果 us(t) 0
1 .《电路原理学习指导与习题题解》 汪建主编 清华大学出版社 2.《电路原理》 周守昌主编 高等教育出版社
3 . 《电路》 邱关源主编 高等教育出版社
第一章 电路的基本定律和电路元件
• 描述电路特性的两个基本物理量，电压和电流的 参考方向
• 基尔霍夫电流定律和电压定律（电路分析的基本依 据之一） • 电路元件（电阻、独立电源和受控电源等）
b
l
1、电压
E
dl
概念和定义式（表征电场力做功能力）
u
=
dw dq
u = alb Edl
a
dq
u = alb Edl 备注：电压的单位,直流和交流电压(符号的大小写：u、U）
电压是代数量 uab=-uba （电压具有极性或方向）
E dl = 0
两点间电压与所经过的路 径无关
b n
m
2、电位
设 i=Imsin0t
R(t)=Ra+Rbsint
u(t) R(t)i(t)
Ra Im
sin 0t
Rb Im 2
cos(
0 )t
Rb Im 2
cos(
0 )t
产生与输入不同频率的输出（调制作用）
1- 电阻元件
1-4-4 非线性时不变电阻元件 1、定义，一般非线性电阻元件的电路符号
1、定律内容 uk(t) =0
例
- i1
+ u1
1
u1+ u6 – u7 – u4= 0
1
i2 2
2 i3 i5
3
2、备注
5 4
• 定律与电路元件的性质无关 • 对虚拟回路也适用
i4 5 i7 7
节点1 支路2 节点2 支路3节点3
支路4 节点5
1
u35 – u4 + u2+ u3 = 0 • 与引入电位概念的等价性 • 需注意的问题
• 实际电源的另一种模型 —诺顿（norton）电路
U
I+
RPIS
IS
RP U U=RPISRPI
-
0
IS I
1-5 独立电源
+
US-
RS
I+ U
-
U=US–RSI
U US
0
US RS
I
U
I+
RPIS
IS
RP U U=RPISRPI
-
0
问题：实际电源的两种模型能相互转换吗？
IS I
1-6 受控电源（从属电源）
1-1 电路的基本概念
（明确讨论对象） 1-1-1 电路
–
+
1-1 电路的基本概念
1-1-1 电路
C3 0.1
R1
~~
antenna
C1
L1
0.445H 2200PF
1
8 U1
7
Oscillator
R2
47 10K 7MHz C6
SBL-1 Q1
5
C2 3,4 2,5,6
10K
R3
C4
910 22.7H
1-4-4 非线性时不变电阻元件
4、与线性电阻元件的比较
i
i
i
u Um
a
i
a
b
0u
0u
0 u0
b
Im i 0
u
（1）线性（可加性与齐次性）
例 u=Ri
u=i2
（2）双向性与非双向性
（3）压控、流控与单调型
压控：i=g(u) 流控：u=f(i)
（4）负阻特性（动态电阻可能为负值）
1-4-4 非线性时不变电阻元件
f 50Hz
c / f 6000km
f 200MHz
c / f 1.5m
1-1-2 理想电路元件,电路模型 实际电器件 理想电路元件(电路元件) 单一电磁性质 可用数学加以严格定义
电路模型(由理想元件构成）—电路理论研究对象
1-2 电压和电流及其参考方向 1-2-1 电压和电位
简单情况
iR
+u-
u=Ri
1-4-1 元件的定义与分类
• 定义(定义式, 定义曲线—特性曲线)
线性
时不变
• 分类
时变
非线性 时不变
时变
1-4-2 线性时不变（LTI）电阻元件
u
0
i
1、特性曲线与方程 u=Ri i=Gu
1-4 电阻元件
u
1-4-2 线性时不变（LTI）电阻元件
1、特性曲线与方程 u=Ri i=Gu
i
+
2V-
3 +
-
3 +
2 U 1A 4V
2 U 1A
-
+ I1
-
1-5 独立电源
1-5-2 电流源 2、备注 • 电流源电压的确定
例 求图示电路中各 电源的功率。
a
I4 2
b
- I3 +
5 4V
I
8A 1
d
-I2
I1
6V +
c
1-5 独立电源
1-5-2 电流源
• 如果 is(t) 0 is(t)
1-2-2 电流
1、电流的含义
物理现象,电流的方向
物理量（电流强度）,单位,
直流及交流电流
i=
dq dt
i=s•dS
三种形式的电流及全电流的连续性
S 正电荷运动方向
面元S
传导电流(c) :导电媒质中自由电子或离子在电场作用下的有规则的运动 对流电流() :带电粒子在自由空间运动形成的电流,又称徙动电流 位移电流(D ):变化的电场使电介质中的束缚电荷位移形成的电流
a
• 概念(参考点—零电位点)
o
• 电压（电位差）
• 电位的相对性
3、电压的参考方向（或参考极性） • 电压真实方向的习惯规定:从高电位指向低电位
+
E
UR
-
R1
R2
R5
R3
R4
• 电压参考方向的表示，意义 R6
E
a
b
+u -
以端点标号为下角标表示，uab