电路原理大学教材 ppt课件
合集下载
电路原理课件-电流和电压的参考方向
基尔霍夫定律
总结词
基尔霍夫定律是电路分析中的两个基本定律，它包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。
详细描述
基尔霍夫电流定律指出，在电路中，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和，即∑Iin=∑Iout。基尔霍夫电 压定律指出，在电路中，沿着闭合回路的电压降之和等于零，即∑V=0。这两个定律是解决复杂电路问题的基础。
电流的国际单位是安培（A），辅助单位是毫安（mA）和微安（μA）。电压的国际 单位是伏特（V），辅助单位是千伏（kV）和毫伏（mV）。此外，还有亨利（H） 和法拉（F）作为电感和电容的单位。
02
电流和电压的参考方向
参考方向的确定
01
02
03
任意选定
电流和电压的参考方向可 以任意选定，通常在分析 电路时选择一个方便的方 向作为参考方向。
节点电压法
要点一
节点电压法的基本思想
通过求解节点电压来求解复杂电路中的电流和电压。
要点二
节点电压法的应用
适用于具有多个电源和电阻器的复杂电路，能够简化计算 过程。
05
实验与实践
实验设备与器材
01
02
03
04
ห้องสมุดไป่ตู้
电源：提供稳定的直流或交流 电压。
电流表和电压表：用于测量电 路中的电流和电压。
电阻、电容、电感等电子元件 ：用于构建不同的电路。
实际方向与参考方向的关系
一致性
如果电流或电压的实际方向与参 考方向一致，则其值为正；如果 实际方向与参考方向相反，则其
值为负。
计算结果
在计算电路中的电流和电压时， 需要将实际值代入公式中计算， 得到的结果是相对于参考方向的
数值。
最新清华大学-电路原理教学讲义PPT课件
返回首页
def L
i
韦安（ ~i ）特性
0
i
二、线性电感电压、电流关系：
i
+–
ue –+
i , 右螺旋 e , 右螺旋
u , e 一致 u , i 关联
由电磁感应定律与楞次定律
e L di dt
u e Ldi dt
iL +u –
u L di dt
(1) 当 u，i 为关联方向时，u=L di / dt u，i 为非关联方向时，u= – L di / dt
一、 电功率：单位时间内电场力所做的功。
p d w dw dq ui d t dq dt
功率的单位名称：瓦（特） 符号（W） 能量的单位名称：焦（耳) 符号（J）
二、功率的计算 1. u, i 取关联参考方向
i 元件（支路）吸收功率
+
u
p=ui
或写为 p吸 = u i
–
2. u, i 取非关联参考方向
的参考方向。
UAB
A
B
三、电位
取恒定电场中的任意一点（O点），设该点的电位为零， 称O点为参考点。则电场中一点A到O点的电压UAO称为A
点的电位，记为A 。单位 V(伏)。
a
b
设c点为电位参考点，则 c= 0
a= Uac， b=Ubc， d= Udc
d
c
Uab = a- b
返回首页
电路元件的功率 (power)
短路
i = 0 , u由外电路决定
0
i
开路
电感 (inductor)元件
iL
变量: 电流 i , 磁链
+
u
–
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
_
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
_
电路原理清华大学课件207一阶电路
小结： 换路定则
q (0+) = q (0-) uC (0+) = uC (0-)
(0+)= (0-)
iL(0+)= iL(0-)
注意 换路定则成立的条件。
三、电路起始条件（initial condition）的确定
例1
+ 10V
-
i 10k 40k
S
iC
+ -uC
t = 0时打开开关S
求 uC (0+) 和 iC (0+)
uC ：通解（自由分量，暂态分量）
齐次方程
RC
duC dt
uC
0
的解
t
uC Ae RC
全解
t
uC uC uC US Ae RC
由起始条件 uC (0+)=0 定积分常数 A
uC (0+)=A+US= 0
A= - US
t
t
uC US USe RC US (1 e RC )
强制分量(稳态)
S
L uL iL -
解
uL (0 ) 0 uL (0 ) 0 对否？
需由0+电路求uL(0+)。 0+电路为
1 4 +
iL(0+)= iL(0) = 2A
10V
L uL(0+) iL(0+) -
uL(0 ) 2 4 8V
求起始值的一般步骤: （1）由换路前电路（一般为稳定状态）求 uC(0-) 和 iL(0-)。 （2） 由换路定则得 uC(0+) 和 iL(0+)。 （3） 画0+等值电路。 a. 换路后的电路 b. t=0+时刻电容电压（电感电流）用电压源（电流源） 替代。方向同原假定的电容电压、 电感电流方向。
电路原理ppt课件
在参考方向选定后，电流（或电压） 值才有正负之分。 对任何电路分析时都应先指定各处的 i , u 的参考方向。 例：
I
a
R
b
若 I = 5A ，则实际方向与参考方向一致， 若 I =－5A ，则实际方向与参考方向相反。
16
R
5、关联参考方向： i
+
u
-
当电压的参考方向指定后，指定电流从标以电压参考 方向的“+”极性端流入，并从标“—”端流出，即电流
i +
R
i – +
R
u
u = Ri
u
u = –Ri
–
19
1.3电功率和能量
1. 电功率
单位时间内电场力所做的功。
dw p dt
dw u dq
dq i dt
dw dw dq p ui dt dq dt
w
t
t0
u ( )i ( )d
(Watt，瓦特) (Joule，焦耳)
20
的参考方向与电压的参考方向一致，也称电流和电压
为关联参考方向。反之为非关联参考方向。
17
例
i
＋
A U B
电压电流参考方向如图中所标， 问：对A、两部分电路电压电流参考方向 关联否？ 答： A 电压、电流参考方向非关联；
B 电压、电流参考方向关联。
－
18
小结：
(1) 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。 (2) 参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注 (包括方 向和符号），在计算过程中不得任意改变。 (3) 参考方向不同时，其表达式符号也不同，但实际方向不变。
－
P4吸 U 4 I 2 (4) 1 4W（实际发出）
I
a
R
b
若 I = 5A ，则实际方向与参考方向一致， 若 I =－5A ，则实际方向与参考方向相反。
16
R
5、关联参考方向： i
+
u
-
当电压的参考方向指定后，指定电流从标以电压参考 方向的“+”极性端流入，并从标“—”端流出，即电流
i +
R
i – +
R
u
u = Ri
u
u = –Ri
–
19
1.3电功率和能量
1. 电功率
单位时间内电场力所做的功。
dw p dt
dw u dq
dq i dt
dw dw dq p ui dt dq dt
w
t
t0
u ( )i ( )d
(Watt，瓦特) (Joule，焦耳)
20
的参考方向与电压的参考方向一致，也称电流和电压
为关联参考方向。反之为非关联参考方向。
17
例
i
＋
A U B
电压电流参考方向如图中所标， 问：对A、两部分电路电压电流参考方向 关联否？ 答： A 电压、电流参考方向非关联；
B 电压、电流参考方向关联。
－
18
小结：
(1) 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。 (2) 参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注 (包括方 向和符号），在计算过程中不得任意改变。 (3) 参考方向不同时，其表达式符号也不同，但实际方向不变。
－
P4吸 U 4 I 2 (4) 1 4W（实际发出）
浙江大学范承志电路原理课件第一章-基本概念
14
2）独立电流源
独立电流源端部流出一个恒定或随时间按一定规律变化的 电流，与电流源端部电压无关。
电路原理
1
电路原理课程介绍
1）电路原理是研究电路中发生的电磁现象，利用电路基本 理论和基本定律进行分析计算，是理工类本科生的一门重要 基础课程；
2）电路研究内容一般分类及应用方向：
a>.强电部分：电能输送分配、电网、电功率计算、效 率、电气安全等；
b>.弱电部分：电信号传输、处理、调制解调、滤波、畸 变分析、模拟和数字信号、电路特性等；
VCC
Titl e Siz e
B D a te : File : 5
7
2）为了对实际电路进行分析研究，把各种各样的实际电路 元件根据其主要物理性质，抽象成理想化的电路模型元件， 这些元件包括电阻元件、电感元件、电容元件、独立电源元 件、受控源元件、二端口和多端元件等。
3）电路计算基本物理量及单位：
R A 3 /A N 3 / V R EF+R C 4 /SD I/ SD A
6 7
R A 4 /T0 C K I
R C 5 /SD O
R A 5 /A N 4 / SS
R C 6 /TX /C K
21
R B 0 /IN T
R C 7 /R X / D T
22
RB1
RB5
23
2
24 25
RB2 R B 3 /PG3M RB4
本课程学习所需的准备知识包括物理学、微积分、微分 方程、复变函数、线性代数、矩阵等。
3
电路原理课程介绍
主要教材：《电路原理》 机械工业出版社 范承志等
主要参考书：《Fundamentals of Electric Circuits》 Charles K. Alexander 清华大学出版社
2）独立电流源
独立电流源端部流出一个恒定或随时间按一定规律变化的 电流，与电流源端部电压无关。
电路原理
1
电路原理课程介绍
1）电路原理是研究电路中发生的电磁现象，利用电路基本 理论和基本定律进行分析计算，是理工类本科生的一门重要 基础课程；
2）电路研究内容一般分类及应用方向：
a>.强电部分：电能输送分配、电网、电功率计算、效 率、电气安全等；
b>.弱电部分：电信号传输、处理、调制解调、滤波、畸 变分析、模拟和数字信号、电路特性等；
VCC
Titl e Siz e
B D a te : File : 5
7
2）为了对实际电路进行分析研究，把各种各样的实际电路 元件根据其主要物理性质，抽象成理想化的电路模型元件， 这些元件包括电阻元件、电感元件、电容元件、独立电源元 件、受控源元件、二端口和多端元件等。
3）电路计算基本物理量及单位：
R A 3 /A N 3 / V R EF+R C 4 /SD I/ SD A
6 7
R A 4 /T0 C K I
R C 5 /SD O
R A 5 /A N 4 / SS
R C 6 /TX /C K
21
R B 0 /IN T
R C 7 /R X / D T
22
RB1
RB5
23
2
24 25
RB2 R B 3 /PG3M RB4
本课程学习所需的准备知识包括物理学、微积分、微分 方程、复变函数、线性代数、矩阵等。
3
电路原理课程介绍
主要教材：《电路原理》 机械工业出版社 范承志等
主要参考书：《Fundamentals of Electric Circuits》 Charles K. Alexander 清华大学出版社
＜＜电路原理＞＞系重庆大学电气工程学院教材 第二章课件
3. 戴维宁定理的应用
例1. 求电流I 解： 1. 求开路电压
U oc U s U oc Is 0 R1 R2 U oc R2 (U s R1 I s ) R1 R2
2. 求等效电阻
R1 R2 Req R1 R2
3. 作戴维宁等效电路，求电流 I
U oc R2 (U s R1 I s ) I Req R L R1 R2 R L ( R1 R2 )
R3 R1 R3 R4 R2 R4 U ( )U s ( )I s R2 R4 R1 R3 R1 R3 R2 R4
二. 线性电路的叠加定理
例1. 采用叠加定理重新求解图中的求I和U
＝
＋
1）当Us单独作用时，求I'和U '
1 1 I' ( )U s R1 R3 R2 R4
1 1 1 ( )U 5 x 2 4 2
U 4 V x
2)独立电压源单独作用
U 6 U U x x x 0 2 4 2
U 1.2 V x
3)两个独立源共同作用
U x U U (4 1.2) V 2.8 V x x
U' ( R3 R4 )U s R2 R4 R1 R3
2）当Is单独作用时，求I''和U''
R3 I1 ' ' Is R1 R3
R4 I 2 '' Is R2 R4
R3 R4 I '' I1 '' I 2 '' ( )I R1 R3 R2 R4 s
2. 诺顿定理的应用
西安交大电路精品PPT课件
电话线
返回 上页 下页
2. 电路模型
电源
Rs
Us 电 源
负载
电路图
RL 负 载
返回 上页 下页
电路图
电
Rs
源
RL
Us
负载
电路模型
反映实际电路部件的主要电磁 性质的理想电路元件及其组合。
理想电路元件
有某种确定的电磁性能的理想 元件。
返回 上页 下页
5种基本的理想电路元件： 电阻元件：表示消耗电能的元件 电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件 电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件 电压源和电流源：表示将其它形式的能量转变成
现 代 通 信 技 术 通 信 电 子 电 路 D S P 原 理 与 应 用
集 成 电 路 设 计
上页 下页
电路学什么？
基本概念 基本方法 具体应用
理解概念 掌握方法 亲自动手 灵活运用
上页 下页
电路分析
no
电 路 模 型
已 知 条 件
分 析 确定 的 分析 问 方案 题
进 行 分 析
最 验证 yes 后
电 路
信 号 与 系 统 模 拟 电 子 技 术 数 字 电 子 技 术 自 动 控 制 原 理 电 力 电 子 技 术 计 算 机 组 成
测 试 技 术 数 字 信 号 处 理
电 机 学 电 力 拖 动
单 片 机 原 理 与 应 用 P L C 应 用
通 信 原 理
电 力 系 统
P L D 应 用
上页 下页
3 . 大学的最终目标：锤炼人格、学会做人。 责任意识（对自己、家人、社会负责）、诚信
意识。与人友好相处，和谐共事。首先做人，其 次成才。 参考书 几点要求
- 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)。
iG
+
u
则 欧姆定律表示为 i G 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)
+
u
则欧姆定律写为
u –Ri
i –Gu
3. 功率和能量
功率： i R
+
u
iR
+
u
p吸 ui i 2R u2 / R
1 0 B A S E - T w a ll p la t e
例 开关 灯泡
电 池
导线
s
Ri
R
US
三、集总参数元件与集总参数电路
集总参数元件 每一个具有两个端钮的元件中有 确定的电流，端钮间有确定的电压。
集总参数电路 由集总参数元件构成的电路。
一个实际电路要能用集总参数电路近似，要 满足如下条件：即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。
返回首页
电路元件与电路定律
第二讲 (总第二讲)
电阻元件 电感元件 电容元件
线性定常电阻(resistor)元件
1. 符号
R
2. 欧姆定律 (Ohm’s Law)
(1) 电压与电流取关联参考方向 iR
+
u
uRi
电阻R单位名称：欧(姆) 符号: k
令 G 1/R G称为电导
单位名称：西(门子) 符号: S (Siemens)
二、电路模型 (circuit model) 几种基本的电路元件： 电阻元件：表示消耗电能的元件 电感元件：表示各种电感线圈产生磁场，储存电能的作用 电容元件：表示各种电容器产生电场，储存电能的作用 电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件
电路模型
电路模型是由理想电路元件构成的，能反映实际电路电 磁性质。
例 已知电磁波的传播速度 v=3×105 km/s
(1) 若电路的工作频率为 f=50 Hz，则 周期 T = 1/f = 1/50 = 0.02 s
波长 = 3×105 0.02=6000 km 一般电路尺寸远小于 ，视为集总参数电路。
(2) 若电路的工作频率为 f=50 MHz，则 周期 T = 1/f = 0.0210–6 s = 0.02 ns
1. 电压 (voltage)：电场中某两点A , B间的电压(降)UAB 等于 将单位正电荷q从A点移至B点电场力所做的功 WAB,，即
UAB
def
dWAB dq
单位名称：伏(特) 符号：V（Volt） mV V
2. 电压(降)的参考方向 + 实际方向
+
U
（参考方向）
U> 0
实际方向 +
+
U
（参考方向）
U< 0
例
+
10V U1 10
10V U1 10 +
U1 = 10V
U1 = 10V
3. 电压参考方向的三种表示方式
(1) 用正负极性表示：由正极指向负极的方向为电压
的参考方向
+
U
(2) 用箭头表示：箭头指向为电压的参考方向 U
(3) 用双下标表示：如 UAB , 由A指向B的方向为电压
的参考方向。
精品资料
电路元件与电路定律
第一讲(总第一讲)
电路和电路模型 电压、电流的参考方向 电路元件的功率
电路和电路模型（model )
一、 电路 电工设备构成的整体，它为电流的流通提供路径。 电源(source)：提供能量或信号.
负载(load)：将电能转化为其它形式的能量，或对 信号进行处理.
导线(line)、开关（switch)等：将电源与负载接成通路.
一、 电功率：单位时间内电场力所做的功。
p d w dw dq ui d t dq dt
功率的单位名称：瓦（特） 符号（W） 能量的单位名称：焦（耳) 符号（J）
二、功率的计算 1. u, i 取关联参考方向
i 元件（支路）吸收功率
+
u
p=ui
或写为 p吸 = u i
–
2. u, i 取非关联参考方向
波长 = 3×105 0.0210–6 = 6 m 此时一般电路尺寸均与 可比，所以电路视为分
布参数电路。
返回首页
电压和电流的参考方向 (reference direction)
一、电流 (current) 1. 电流：带电质点的定向运动形成电流。 电流的大小用电流强度表示。
def Δq dq i(t)lim
Δt0Δt dt
单位名称：安（培） 符号：A （Ampere） mA A
2. 电流的参考方向
参考方向：任意选定的一个方向作为电流的参考方向。
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
I1
10V
10
I1 = 1A
10V
10
I1 = -1A
电流参考方向的两种表示：
+
i
元件（支路）发出功率
u
ห้องสมุดไป่ตู้
p=ui
或写为 p发 = u i
–
+
例 U = 5V， I = - 1A I
U
–
例 U = 4V， I = - 2A
P吸= UI = 5(-1) = -5 W 或 P发 = -UI = -5(-1) = 5W
+
I U
–
P发= UI = 4(-2) = -8 W 或 P吸= -UI = -4(-2) = 8W
• 用箭头表示 I
• 用双下标表示 IAB
A
B
3. 为什么要引入参考方向 ？
(a) 复杂电路的某些支路
？
(b) 事先无法确定实际方向。
(b) 电流是交变的 i
i
t
iImsin t
0
T/2 T
当 0tT2 , i0 电流实际方向与参考方向相同 当 T2tT, i0 电流实际方向与参考方向相反
二、电压 (voltage)
电路原理
(清华大学)
关于电子教案的简单说明
本《电路原理》课程的课内学时为64。课时的分配 如下：
（1）讲授共60学时，其中基本内容讲授共45学时， 习题讨论课15学时。
（2）期中考试2学时。 （3）考虑到公共假期等因素，安排机动学时2学时。 所以，电子教案共60讲。
清华大学电机系 电路原理教学组
2005年6月
UAB
A
B
三、电位
取恒定电场中的任意一点（O点），设该点的电位为零， 称O点为参考点。则电场中一点A到O点的电压UAO称为A
点的电位，记为A 。单位 V(伏)。
a
b
设c点为电位参考点，则 c= 0
a= Uac， b=Ubc， d= Udc
d
c
Uab = a- b
返回首页
电路元件的功率 (power)
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