清华大学电路原理课件-13

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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-清华-36共25页文档

u2u S
+
D
+
u
_
S
R
u
_
2
0
t
非线性电感(nonlinearity inductance)电路
i
+
us
uS i
0
t
25.03.2020
课件
2
3. 大量脉冲信号均为周期性非正弦信号
f(t)
…
f(t)
0
t0
t
f(t) 0
t
尖脉冲
方波
锯齿波
二、周期性非正弦电流电路的分析方法
—谐波(harmonic wave)分析法
（3） 2 I 0 I m k sik n tk ()(k 1 ,2 ,3 , )直次流谐分波量乘与积各
T 10 T2I0k 1Ikm sik nt(k)dt0
余弦函数是偶函数 coxscosx)(
…
-T
f(t)
…
t 0T
… -T
f(t)
T 0
…
t
此类函数的傅里叶级数展开式只包含余弦函数项，不包含正弦函数项，可能有常数项。
25.03.2020
课件
13
2. 根据半波对称性质判断 (a) f(t)f(tT)
2
半波对称横轴
…
-T
f(t)
…
0T
t
f (t T ) 2
2E
k
(1
cos
k
)
4E
k
0
k为奇数 k为偶数
25.03.2020
课件
10
则
f(t)4Esi nt4 3Esin 3t4 5Esin 5t 4E(sint1 3sin 3t1 5sin 5t)

清华大学电路原理于歆杰精品PPT课件

电路中某个支路（或元件）的电压（或电流）的控制。
电路符号
+– 受控电压源
受控电流源
清华大学电路原理教学组
一个受控电流源的例子（MOSFET）
IDS
MOSFET
＋ D
G
＋
S
UDS
IDS
UGS
－
－
电流源
电阻
受控源与独立源的比较:
UDS
(1) 独立源电压(或电流)由电源本身决定，而受控源电压(或
电流)直接由控制量决定。
二、欧姆定律 (Ohm’s Law)
(1) 电压电流采用关联参考方向
i
R
+u
uRi
R 电阻 (resistance) 单位： (欧)
清华大学电路原理教学组
令G 1/R
G 电导 (conductance)
单位： S (西) (Siemens，西门子)
欧姆定律(关联参考方向下): i G u
u 关联参考方向下线性电阻器的u-i关系 :
清华大学电路原理教学组
（2）伏安特性 i
+
iS
u
_
u
IS
0
i
（a）若iS= IS ，即直流电源，则其伏安特性为平行于电压轴的直线，反映电流与端电压无关。
（b）若iS为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是平行于电压轴的直线
（c）电流为零的电流源，伏安特性曲线与 u 轴重合，相当于开路状态。
清华大学电路原理教学组
（3）理想电流源的短路与开路
+
i
（1）短路：R=0， i= iS ，u=0 ，
电流源被短路。
iS
u
R
_

第六章-电路原理-张燕君-清华大学出版社

5. 相序：各相电源经过同一值(如正最大值)的先后顺序
正序(顺序)：A—B—C—A
C
B
A
负序(逆序)：A—C—B—A
B
A C
6. 对称三相电源连接
A +
•
UA
–N
•
C UC
•
UB
•
IA A
•
•
UAB UCA
N
•
B IB
B
I U •
•
C
BC
C
A
•
UC
•
UA
C
– •
+
B
UB
•
IA
A
•
•
U U •
A B CA
U bc
Z
2Iab
•
•
I ca
U ca
Z
Iab
即，相电流对称。
讨论（接）线电流和相电流的关系
•
IA
令
•
I ab
I0o
•
I bc
I 120o
•
I ca
I1 2 0o
a
•
IB
b
•
IC
•
I ab
Z •
Z
I ca
•Z I bc
线电流：
c
•
•
•
I A I ab I ca
3
•
I ab
30o
•
•
•
I B I bc I ab
(3) 线电压大小等于相电的压 3倍, 即Ul 3U p .
(4) 线电压相位领先对应相电压30o。
•
•
UAB U AN

清华考研电路原理课件第3章线性电阻电路的一般分析方法

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3.2 回路电流法（Loop Current Method）
基本思想以假想的回路电流为未知量列写回路的KVL方程。若回路电流已求得，则各支路电流可用回路电流线性组合表示。 a 选图示的两个独立回路，设回路电流分别为il1、 il2。支路电流可由回路电流表出
I1 R1 US1
+ –
+ : 流过互阻的两个回路电流方向相同 - : 流过互阻的两个回路电流方向相反 0 : 无关
uSlk: 第k个回路中所有电压源电压升的代数和。
回路法的一般步骤： (1) 选定l=b-(n-1)个独立回路，标明回路电流及方向； (2) 对l个独立回路，以回路电流为未知量，列写其 KVL方程； (3) 求解上述方程，得到l个回路电流； (4) 求各支路电流(用回路电流表示)；网孔电流法（mesh-current method）对平面电路（ planar circuit ），若以网孔为独立回路，此时回路电流也称为网孔电流，对应的分析方法称为网孔电流法。
本章重点本章重点 3. 3. 1 1 支路电流法支路电流法 3. 3. 2 2 回路电流法回路电流法 3. 3. 3 3 节点电压法节点电压法
重点本章重点 � 本章
• 熟练掌握电路方程的列写方法 � 支路电流法 � 回路电流法 � 节点电压法
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3.1 支路电流法（Branch Current Method）
支路电流法：以各支路电流为未知量列写电路方程分析电路的方法。举例说明 2
支路数 b=6
R4
节点数 n=4
i2
1
R2 i3 R3 R1 i1 R6
+ 4
（1）取支路电流 i1～ i6为独立变

清华大学电路原理于歆杰

uGS UT iDS 0
K
iDS
uGS UT 2
2
＋
UT uGS uDS UT
uGS －
性质：
K iDS
uGS UT 2
2
RON
条件： 3 可变电阻区
uDS UT uGS
＋ uGS
性质： RON
－
RL ＋ uDS －
＋ RL uDS －
iDS
＋ uS －
iDS
＋ uS －
Ru
-
i
P
u
u
R u tan const
i
1. 非线性电阻元件（nonlinear resistor）
电路符号
伏安特征（volt-ampere characteristic）
i
u=f(i)
+
u-
i=g(u)
例1 隧道二极管 i
i+ u _
0
u
给定一种电压，有一种相应旳电流；而给定一种电流，最多可有3个相应旳电压值。即 i = f (u)。称为“压控型” 或 “ N型”。
模型4
+ ud i
独立电压源串电阻开路 i
i+
ud
+ usd
+ ud
条件是 i > 0
条件是 ud < usd
例用分段线性法求u，用理想二极管模型。
+ ud
措施：
i
i
+
+
_us=10sin(t) V
_u
R
假设
检验
模型1 短路条件是 i > 0
开路条件是 ud < 0

清华考研_电路原理课件_第1章__电路元件和电路定律

Uab= ϕ a–ϕ b → ϕ b = ϕ a –Uab= –1.5 V
1.5 V Ubc= ϕ b–ϕ c → ϕ c = ϕ b –Ubc= –1.5–1.5 = –3 V
b
Uac= ϕ a–ϕ c = 0 –(–3)=3 V
1.5 V (2) 以b点为参考点，ϕ b=0
c
Uab= ϕ a–ϕ b → ϕ a = ϕ b +Uab= 1.5 V
2. 电压（voltage）电场中某两点A、B间的电压（降）UAB 等于将点电荷q
从A点移至B点电场力所做的功WAB与该点电荷q的比值，即
uAB
=
dWAB dq
A
B
单位名称：伏（特）符号：V （Volt，伏特；1745 – 1827，Italian）
3. 电位（potential）在分析电路问题时，常在电路中选一个点为参考点
• 用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。 • 用双下标表示：如 iAB ，电流的参考方向由A指向B。
例
I 10V
A I1
10Ω
I2 B
电路中电流 I 的大小为1A, 其方向为从A流向B。（此为电流的实际方向）
若参考方向如 I1 所示，则I1=1A
若参考方向如 I2 所示，则I2= -1A
因此，同一支路的电流可用两种方法表示。
电路模型
3. 集总参数电路实际电路的尺寸必须远小于电路工作频率下的电磁波的波
长。
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1.2 电流、电压、电动势及其参考方向
一、电流、电压、电动势
1. 电流带电质点有规律的运动形成电流。
电流的大小用电流强度表示。
电流强度：单位时间内通过导体横截面的电量。

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例1
求已知: I图A1 中, IUA2AB,
3U0o V IA3 , IA4 。
,
各负载如图所示。
· _
UAN
+A
Z1
· _ UBN+ B Z1
· _ UCN+C Z1
IA1 IA2
Z3 IA3
Z3 Z4
IA4
Z4
Z3 Z4
Z2 Z2
解：
（1）电源等效为Y接三相电源Z2
U AN
1 3
U AB
IC
( Z
3 Zl
Zl
1 ZN
)U n
U A
U B UC Zl Z
以N点为参考点, 列写节点方程
由节点方程解得: U n 0
则三相负载电流为:
IA
U A Zl Z
IB
U B Zl Z
IC
U C Zl
Z
三相相(线)电流对称
电路特点：（1）各相电压、电流都是对称的；（2）中线无电流 IA IB IC 0 IN 0
A-B-C-A
A-C-B-A
C
电压相量图 B
A
B
电压相量图 C
A
以后如果不加说明，一般都认为是正相序。
二、对称三相电源的联接
1. 星形联接(Y接)
三个绕组的末端 X， Y， Z 接在一起，从始端 A，B， C 引出线。
A
UA +
– X
Y
Z
C
U C
U B
A
名词介绍：
U AB
UCA ①火线(端线)：A，B，C 三端引出线。
取A相计算电路
IA IA
+ U AN _
IA
Z1
Z2 3
Z1 101 6 j8Ω
1
50
Z2' 3 Z2 j 3 Ω
IA IA
+ U AN _
IA
Z1
Z2 3
IA IA
U AN UZA1N Z2'
2200o 1053.13o
22
2200o j13.2A j50/ 3
53.13o
A
13.2
U AB
IB U AB U CA
–
U BC
+
B
IC U BC
IA
C
保证其线电压相等。
U AN
1 3
U
AB
30o
U BN
1 3
U
B C
30o
UA N + –N
U CN U BN
A
UAB U CA IB
IC U BC B C
U CN
1 3
U
CA
30o
（2）根据前述Y–Y， Y– 接方法
计算各待求量。
Iab
U ab Z
3U ψ 30o φ |Z|
U bc U BC 3Uψ 90o U ca U CA 3Uψ 150o
思考：如何求线电流？
Ibc
U bc Z
3U ψ 90o φ |Z|
Ica
U ca Z
3U ψ 150o φ |Z|
利用相量图得到相电流和线电流之间的关系：
IAB2
1 3
IA 30o
7.62120o A
IBC2 7.620o A
ICA2 7.62 120o A
由此可以画出相量图（A相为例）
IA IAB2
U AB
30o U AN
–I1A8.4o
IA
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13.3 不对称三相电路示例
电源不对称，程度小（由系统保证）。不对称
电路参数(负载)不对称，情况很多。讨论对象：电源对称，负载不对称（低压电力网）。
U
A
+ _
U C
N
Zl
IA
ZN
Z nZ
+ U B +
Zl
IB Z
IC
名词介绍：
Zl
线电流(line current)：流过火线的电流
线电流与对应的相电流相同
IA , IB , IC
相电流(phase current)：流过每相电源(负载)的电流
U
A
+ _
U C
N
+ U B +
Zl ZN
Zl
IA
Z nZ IB Z
30o
U
30o
V
（2）负载化为Y接
_ UAN+ A Z1 _ UBN+ B Z1 _ UCN+ C Z1
IA1 IA2
Z3 IA3 Z4/3
Z3
Z4/3
Z3
Z4/3
Z2/3 连接电源和负载中点
（3）取A相计算电路
+
UAN _
（4）计算IA1 , IA2 , IA3
IA1
Z1
1 3
U AN Z2 //(Z3
1 3
Z4 )
（5）求相电流 IA4
IA4
1 3
IA330o
Z1 IA1
Z3 IA3
IA2 Z2/3
Z4/3
由分流可得到 IA2 , IA3
IA2
Z2
Z3 Z4 / 3 / 3 Z3 Z4
/3
IA1
IA3
Z2
Z2 / 3 / 3 Z3
Z4
/3
IA1
例2 如图对称三相电路，电源线电压为 380V ， |Z1|=10 ，
不能抽单相分析方法
复杂交流电路分析方法
主要了解：中性点（neutral point）位移。
A
U +
AN
U CN
_N
四、–接对称三相电路的计算
A
IA Zl
UCA _ +_
C
+ _UA B +B
UB C
Zl
a
（1）化为等效的 Y－Y接电路。
Z
Z （2）画一相计算电路,
Z
求一相电压、电流。
c
b
A U AN +
– N
IA
Zl a
•
Zl
Z/3
U AN
1 3
U
AB
30o
IA
Z
U AN Z/3
Iab
IA 30 3
• n （3）由对称性得其它二相电压、电流。
a. 瞬时值表达式
A
B
C
+ uA
–
+ uB
–
+ uC
–
X
Y
Z
b. 波形图
u uA
uA (t) uB (t) uC(t)
2U sinwt 2U sin(wt 120o ) 2U sin(wt 120o )
uB uC
0
wt
c. 相量表示 U A U0o U B U 120o UC U120o
B
C
U AB U A U0o U BC U B U 120o U CA U C U120o
线电压等于对应的相电压。
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13.2 对称三相电路的计算
对称三相电路(symmetrical three-phase circuit):
电源对称,负载对称,火线阻抗相等的三相电路。
一、Y－Y 接对称三相电路的计算
j17.6A
IA IA IA 13.9 18.4o A
根据对称性，得B、C相的线电流、相电流 IB 13.9 138.4o A IC 13.9101.6o A
第一组负载的三相电流第二组负载的相电流
IA 22 53.1o A IB 22 173.1o A IC 2266.9o A
五、一般对称三相电路的计算（1）将三相电源、负载都化为等值Y－Y接电路；（2）连接各负载和电源中点，中线上若有阻抗则不计；（3）画出单相计算电路，求出一相的电压、电流。
（4）根据、Y接线（相）电压及线（相）电流之间的关系，求出原电路的电流、电压。
（5）由对称性，得出其它两相的电压、电流。
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13.1 三相电源（Three-Phase Sources）
一、对称三相电源的产生
1. 对称三相电源的产生
A
转子：特殊形状的电磁铁（B正弦分布）
定子：完全相同三个绕组在空间互差120o
Yº
I º C
S N
Z
w
B
当转子以角速度w转动时，三个
t 线圈中便产生感应电动势。
设：A、B、C为始端 , X、Y、Z为末端
cos1 =0.6(滞后)， Z2= –j50， ZN=1+ j2。
求：线电流、相电流，并定性画出相量图(以A相为例)。
_U AN + IA A
IA
N_ _
+ IB + IC
IA B IAB2 IB CIBC2
Z2
IC
Z1
N ZN
解：设 U AB 38030o V
ICA2
U AN 2200o V
U bn 136.8 156.2 V U cn 136.883.8 V
二、Y–接对称三相电路的计算
A
U
+ A_
U C
N
U B
C+
+B
IA
a
Ica Z Z
IICB
c
Ibc
Z
设U A Uψ
Iab
U B Uψ 120o U C Uψ 120o
b Z | Z | φ

清华大学电路原理课件-13