华中科技大学电路理论大纲[1]
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电气工程基础-华中科技大学版本-第一章-绪论
护、电力系统自动化、高电压技术
本学期计划学时安排
总学时：课内56学时；课外实验8学时
章 学时 章 学时 章 学时 章 学时 1 4 2 2＋2 3 4＋4 4 2 52667884 9 6 10 4＋2 11 4 12 4 13 2 14 2 15 2
第一章主要内容
• 掌握与电力系统相关的若干基本概念，包括电力系统、电力 网、动力系统、变电站等；
• 当时直流输电装置和运行方式复杂、造价高、 可靠性差，很快被竞争的三相交流取代
电力初期发展
• 英国法拉第（M. Faraday,1791-1867）电磁感 应实验中，两个绕在铁芯上的线圈，但断开或 接通一个线圈中的电流时在另一个线圈上感应 有电压，这实际上是变压器的雏形
• 美国亨利（J. Henry,1797-1878）用多匝线圈作 为原边，用少匝线圈作副边，使高电压感应出 低电压
高压交流输电发展
• 输电技术的发展就是增大输电功率、输电距离， 减少损失，因此关键是提高电压
• 1876年，俄国亚布洛契科夫发明了单相变压器， 用于照明
电力初期发展
• 1883年，法国高拉德(L. Gauland)和英国吉布 斯（J. D. Gribbs）将多台变压器原边串联在 输电线路中，当副边接入的电弧灯盏数变化 时，输电电压会受到干扰
• 1883年，美国特斯拉研制感应电机
• 1885年，匈牙利吉伯纳基斯、贝利、波拉其 共同设计多台变压器并联连接方式
电气工程基础
教学目的
• 掌握“发电－输电－配电－用电”的设备、工 作原理以及与电力系统整体的关系，建立电 力系统的整体概念
• 掌握电力系统“分析－设计－运行－管理” 的基本理论、基本技术、基本计算方法
• 电力工程入门课程，学完本课程后即可以从 事与电力工程相关的设计、运行、检修工作
本学期计划学时安排
总学时：课内56学时；课外实验8学时
章 学时 章 学时 章 学时 章 学时 1 4 2 2＋2 3 4＋4 4 2 52667884 9 6 10 4＋2 11 4 12 4 13 2 14 2 15 2
第一章主要内容
• 掌握与电力系统相关的若干基本概念，包括电力系统、电力 网、动力系统、变电站等；
• 当时直流输电装置和运行方式复杂、造价高、 可靠性差，很快被竞争的三相交流取代
电力初期发展
• 英国法拉第（M. Faraday,1791-1867）电磁感 应实验中，两个绕在铁芯上的线圈，但断开或 接通一个线圈中的电流时在另一个线圈上感应 有电压，这实际上是变压器的雏形
• 美国亨利（J. Henry,1797-1878）用多匝线圈作 为原边，用少匝线圈作副边，使高电压感应出 低电压
高压交流输电发展
• 输电技术的发展就是增大输电功率、输电距离， 减少损失，因此关键是提高电压
• 1876年，俄国亚布洛契科夫发明了单相变压器， 用于照明
电力初期发展
• 1883年，法国高拉德(L. Gauland)和英国吉布 斯（J. D. Gribbs）将多台变压器原边串联在 输电线路中，当副边接入的电弧灯盏数变化 时，输电电压会受到干扰
• 1883年，美国特斯拉研制感应电机
• 1885年，匈牙利吉伯纳基斯、贝利、波拉其 共同设计多台变压器并联连接方式
电气工程基础
教学目的
• 掌握“发电－输电－配电－用电”的设备、工 作原理以及与电力系统整体的关系，建立电 力系统的整体概念
• 掌握电力系统“分析－设计－运行－管理” 的基本理论、基本技术、基本计算方法
• 电力工程入门课程，学完本课程后即可以从 事与电力工程相关的设计、运行、检修工作
华中科技大学电路理论课件(汪建版)ch11讲稿
•
11-1 拉普拉斯变换 1111-1-1 拉普拉斯变换的定义 £ [f(t)]=∫ 0- f(t)e–Stdt ∆ ∫ =F(S) S=σ + jω σ 关于积分下限0 关于积分下限 – 例 £ [K]=∫ 0∫ £ £ £
∞ ∞
Ke–Stdt
∞
= 1 Ke–St –S
∞
K = S 0-
∞ –Stdt =∫ e–Stdt [1(t)]=∫ 0-1(t)e ∫ ∫0 = 1 S + ∞ 0 –Stdt =∫ +δ(t)dt [δ(t)]=∫0- δ(t)e δ ∫ ∫ 0=1 α [e–αt]=∫ ∫ α e–αt e–Stdt 0∞ ∞
α = ∫ e–(α+S)tdt 0-
1 α = –(S+α) e–(α+S)t α
∞ 0-
1 = S+α α
11-1 拉普拉斯变换 1111-1-2 拉普拉斯变换的基本性质 1、线性性质 、 设 £ [f1(t)]=F1(S) £ [f2(t)]=F2(S) £ [α1f1(t)+α2f2(t)]=α1F1(S) +α2F2(S) α α α α
θ α β θ α β f(t)= A1 ejθe(α+jβ)t + A1 e–jθe(α–jβ)t + • • • β β = A1 eαt [ej(βt + θ) + e–j(βt + θ) ] + • • •
=2 A1 eαt cos(βt+ θ) + • • • β 注意A 注意 1是虚部为正的极点对应的那个常数
U(S)=SLI(S)–Li(0-)
I(S) 1 SL i(0-) S
11-1 拉普拉斯变换 1111-1-1 拉普拉斯变换的定义 £ [f(t)]=∫ 0- f(t)e–Stdt ∆ ∫ =F(S) S=σ + jω σ 关于积分下限0 关于积分下限 – 例 £ [K]=∫ 0∫ £ £ £
∞ ∞
Ke–Stdt
∞
= 1 Ke–St –S
∞
K = S 0-
∞ –Stdt =∫ e–Stdt [1(t)]=∫ 0-1(t)e ∫ ∫0 = 1 S + ∞ 0 –Stdt =∫ +δ(t)dt [δ(t)]=∫0- δ(t)e δ ∫ ∫ 0=1 α [e–αt]=∫ ∫ α e–αt e–Stdt 0∞ ∞
α = ∫ e–(α+S)tdt 0-
1 α = –(S+α) e–(α+S)t α
∞ 0-
1 = S+α α
11-1 拉普拉斯变换 1111-1-2 拉普拉斯变换的基本性质 1、线性性质 、 设 £ [f1(t)]=F1(S) £ [f2(t)]=F2(S) £ [α1f1(t)+α2f2(t)]=α1F1(S) +α2F2(S) α α α α
θ α β θ α β f(t)= A1 ejθe(α+jβ)t + A1 e–jθe(α–jβ)t + • • • β β = A1 eαt [ej(βt + θ) + e–j(βt + θ) ] + • • •
=2 A1 eαt cos(βt+ θ) + • • • β 注意A 注意 1是虚部为正的极点对应的那个常数
U(S)=SLI(S)–Li(0-)
I(S) 1 SL i(0-) S
华中科技大学电信系《电路理论》课件-电路复习课
(a)
U
cd
jX L
b
I 1 + I 2 = 10∠ 0 o
XC 1 = R 3 XL = 3 R
I2 R
60° I R 30° 1 30°
UC
UL UL = I2XL =5 3 XL = = 3 R=1 I2
1 XC = 3
1 I 2∠ 30 o + I 2∠ - 60 o = 10 3
I2 = 5
+
US V
jXL
R jXC
I1
A1
A2
I2
U 2 = 2 × 100 V
X C = U 2 I 2 = 100 2 5 2 = 20 R = U 2 I 1 = 100 2 5 2 = 20
– (a)
U
S
I2
I
I1
U
U L = 100 V
L
I = 10 A
X L = U L I = 100 10 = 10
12
5.熟练掌握对称三相电路有功功率,无有功功率, 视在功率,复数功率的计算.掌握三相电路功率 的与测量(三瓦特表法,二瓦特表法). 非正弦周期电流电路: 1. 掌握周期性非正弦电量的富里叶级数,熟练掌握 波形对称性对富里叶级数的影响,深刻理解非正弦 周期电压(电流)的有效值. 2.熟练掌握用叠加原理计算线性非正弦周期电流电路 的稳态解,非正弦周期电流电路的平均功率,理解谐 波阻抗及滤波的概念.
1Ω
解:先求网络函数
+
1H
1F
+ _
us
uC
_
1 1 (S + ) UC(s) S 2 2 H(s) = = 2 = US(s) S + S +1 1 3 (S + )2 + ( )2 2 2
U
cd
jX L
b
I 1 + I 2 = 10∠ 0 o
XC 1 = R 3 XL = 3 R
I2 R
60° I R 30° 1 30°
UC
UL UL = I2XL =5 3 XL = = 3 R=1 I2
1 XC = 3
1 I 2∠ 30 o + I 2∠ - 60 o = 10 3
I2 = 5
+
US V
jXL
R jXC
I1
A1
A2
I2
U 2 = 2 × 100 V
X C = U 2 I 2 = 100 2 5 2 = 20 R = U 2 I 1 = 100 2 5 2 = 20
– (a)
U
S
I2
I
I1
U
U L = 100 V
L
I = 10 A
X L = U L I = 100 10 = 10
12
5.熟练掌握对称三相电路有功功率,无有功功率, 视在功率,复数功率的计算.掌握三相电路功率 的与测量(三瓦特表法,二瓦特表法). 非正弦周期电流电路: 1. 掌握周期性非正弦电量的富里叶级数,熟练掌握 波形对称性对富里叶级数的影响,深刻理解非正弦 周期电压(电流)的有效值. 2.熟练掌握用叠加原理计算线性非正弦周期电流电路 的稳态解,非正弦周期电流电路的平均功率,理解谐 波阻抗及滤波的概念.
1Ω
解:先求网络函数
+
1H
1F
+ _
us
uC
_
1 1 (S + ) UC(s) S 2 2 H(s) = = 2 = US(s) S + S +1 1 3 (S + )2 + ( )2 2 2
华中科技大学电路理论课件(汪建版)ch4讲稿
+ 3V
6Ω Ω
I
-
解题主要步骤： 解题主要步骤： 1）求含源二端网络的开路电压或短路电流 2）求二端网络的入端电阻 3）组成戴维南等效电路或诺顿等效电路
4-3-3 备注 1、定理的重要性 本定理是求解复杂电路中某条支路电压或电流的一 种很有效的方法 1）求uoc、isc、R0的电路 ） 2）求uoc、isc、R0除理论计算外，还可用实验方法确定 ） 除理论计算外， 3）无论含源线性二端网络如何复杂，都提供了形式相同、 ）无论含源线性二端网络如何复杂，都提供了形式相同、 结构又十分简单的等效电路，且等效电路的参数与外 结构又十分简单的等效电路， 部电路无关 例1
b
4-3 例1
戴维南戴维南-诺顿等效网络定理 求图示电路中的电流I。 求图示电路中的电流I
A 2v 4Ω Ω 6Ω Ω 4Ω Ω I 16v 4Ω Ω B 14v 4Ω Ω 2v 4Ω Ω A
+ UOC 4Ω Ω 4Ω Ω
B 14v 4Ω Ω
UOC=1– 7= – 6V
A 6Ω Ω I 16v B 4Ω Ω A 4Ω Ω B 4Ω Ω 4Ω Ω
+ 10v
i′3 ′
-
u′ 3 Ω - i′′2
2Ω i″1 + Ω ″
i″3 ″
u′′ 3 Ω 20A ″ - i″2
4-2-1 例子与定理 两电源同时作用 电压源单独作用 电流源单独作用 u i1 i2 i3 p2 u=u′+u″ ′ ″ P2≠P′2+P″2 ′ ″ 30V –10A 10A 20A 300W i1=i′1+i″1 ′ ″ 6V 2A 2A 0 12W i2=i′2+i″2 ′ ″ i3=i′3+i″3 ′ ″ 24V –12A 8A 20A 192W
华中科技大学出版社 电工电子技术 第1章
q C= u
(F )
电容元件
当电压u变化时，在电路中产生电流: 当电压 变化时，在电路中产生电流 变化时
dq du i= =C dt dt 电容元件储能
将上式两边同乘上 u，并积分，则得： ，并积分，则得：
∫ ui dt = ∫
0
t
u
0
1 2 Cudu = Cu 2
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电气设备的额定值(PN) 电气设备的额定值(PN) 额定值: 额定值 电气设备在正常运行时的规定使用值 1. 额定值反映电气设备的使用安全性； 额定值反映电气设备的使用安全性； 2. 额定值表示电气设备的使用能力。 额定值表示电气设备的使用能力。 注意： 注意：电气设备工作时的实际值不一定都等于其 额定值，要能够加以区别。 额定值，要能够加以区别。 一只220V, 60W的白炽灯 接在 的白炽灯, 例：一只 的白炽灯 接在220V的电源 的电源 试求通过电灯的电流和电灯在220V电压下工作 上，试求通过电灯的电流和电灯在 电压下工作 时的电阻。如果每晚工作3h(小时 小时)， 时的电阻。如果每晚工作 小时 ，问一个月消耗 多少电能? 多少电能 解: 通过电灯的电流为 P 60 I= A = 0.273 A = U 220
负载 取用 功率 电源 产生 功率 内阻 消耗 功率
负载大小的概念: 负载大小的概念 负载增加指负载取用的 电流和功率增加(电压一定 电压一定)。 电流和功率增加 电压一定 。
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3. 电源与负载的判别 (1) 根据 U、I 的实际方向判别 I +
元件1 元件
+ U –
话筒
放 大 器
扬声器
直流电源: 直流电源 提供能源
电路理论(黑皮版) 华中科技大学陈明辉 第1章
1-11
已知电磁波的传播速度与光速相同，即 v=3×105 km/s (千米/秒)
(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 。
(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 s
t
t
WR
pdt
t0
uidt
t0
4. 开路与短路
对于一电阻R，
+
i
当R=0，视其为短路。
i为有限值时，u=0。
u
R
当R=，视其为开路。
–
u为有限值时，i=0。
* 理想导线的电阻值为零。
1-34
1.4.2 非线性时不变电阻元件
如果电阻元件的特性曲线不是在所有时间都是u-i平面上过 原点的直线，则称为非线性时不变电阻元件。
激励给定 电 路 响应待求 e 已知 r
电路综合(synthesis)：在特定的激励下，为了得到 预期的响应而研究如何构成所 需的电路。
激励已知 电 路 目标给定 e 未知 r
1-4
• 电路分析的过程：
实际电路
电路模型
电路分析
分析结果
• 电路的分类： (1) 线性(linear)电路与非线性(nonlinear)电路 (2) 时变(time-varying)与时不变(定常)(time-invariance)电路 (3) 稳态(steady state)和暂态(transient state)电路 (4) 集 中 参 数 (lumped parameter) 和 分 布 参 数 (distributed parameter)电路
已知电磁波的传播速度与光速相同，即 v=3×105 km/s (千米/秒)
(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 。
(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 s
t
t
WR
pdt
t0
uidt
t0
4. 开路与短路
对于一电阻R，
+
i
当R=0，视其为短路。
i为有限值时，u=0。
u
R
当R=，视其为开路。
–
u为有限值时，i=0。
* 理想导线的电阻值为零。
1-34
1.4.2 非线性时不变电阻元件
如果电阻元件的特性曲线不是在所有时间都是u-i平面上过 原点的直线，则称为非线性时不变电阻元件。
激励给定 电 路 响应待求 e 已知 r
电路综合(synthesis)：在特定的激励下，为了得到 预期的响应而研究如何构成所 需的电路。
激励已知 电 路 目标给定 e 未知 r
1-4
• 电路分析的过程：
实际电路
电路模型
电路分析
分析结果
• 电路的分类： (1) 线性(linear)电路与非线性(nonlinear)电路 (2) 时变(time-varying)与时不变(定常)(time-invariance)电路 (3) 稳态(steady state)和暂态(transient state)电路 (4) 集 中 参 数 (lumped parameter) 和 分 布 参 数 (distributed parameter)电路
华中科技大学电工电子学课件第1章
二、电路模型 (circuit model) 1. 理想电路元件：根据实际电路器件所具备的电磁性质所 抽象出来的、具有某种单一电磁性质的元件，其伏安关系 u～i 可用简单数学公式严格表示。 用于表示实际器件主要特性的几种理想电路元件： 电阻：消耗电能的器件，将电能转变成其他形式的能量 电感：各种电感线圈产生磁场，储存电能的作用 电容：各种电容器产生电场，储存电能的作用 电源：各种将其它形式的能量转变成电能的器件，有 电压源和电流源两种形式 受控电源：电量之间控制关系的器件
–
B
U >0
U<0
电路中不要标出电压的实际方向
标电压参考方向的三种方式：
(1) 箭头表示：箭头指向为电压(降)的参考方向
U A B
(2) 正负极性表示：由正极指向负极的方向为电压 的参考方向
A
+
U B UAB B
(3) 双下标表示：如 UAB , 由A指向B的方向为电压的参考方向
A
小结：
例如：i =1A，R=1Ω
当
dP =0 时 dRL
P = P max ，即，当满足条件： RL= RS
负载获得最大功率：
US 2 P max = 4 RL
RL= RS时，电路效率： η= PRL/ PUS = 50%
1.4 电阻元件、电感元件和电容元件
一、电阻元件
1.线性电阻 R=Const，与流过的电流无关。 伏安关系为过原点的直线。 VAR：关联方向，R= u / i = U/ I ；
电流的参考方向
10V
+
10kΩ
I=1mA
1A
I？
/
不正确 不正确
2A
元件(导线)中电流流动的实际方向有两种可能:
电路理论课件华科汪建版ch2讲稿
第五节 电路的频率响应
了解滤波器的定义和种类，学习传递函数、幅频特性和相频特性。
第六节 二端口网络和海斯电路
深入探究二端口网络的种类和海斯电路的定义、性质以及参数。
总结
回顾电路理论课件华科汪建版ch2讲稿的主要内容，探讨电路理论的应用和意 义。
探索各种类型的电路信号和常见信号源的参数。
第二节 线性电路和非线性电路
了解线性电路和非线性电路的定义及各自的性质。
第三节 基本电路元件和基本电 路
深入研究基本电路元件（电阻、电容和电感）的特性和基本电路（电阻电路、 电容的分析
学习电路分析的基本方法，包括基尔霍夫定律和套管恩定理。
电路理论课件华科汪建版 ch2讲稿
# 电路理论课件华科汪建版ch2讲稿
探索电路理论的奥秘。从信号和信号源的理解开始，深入了解线性电路和非 线性电路的性质，掌握基本电路元件和基本电路的原理。学习电路的分析方 法和频率响应。最后，了解二端口网络和海斯电路，总结电路理论的应用和 意义。
第一节 电路的信号和信号源
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华中科技大学
814《电路理论》考试大纲
第一部分考试说明
一、考试性质
《电路理论》是我校电气学院各专业硕士研究生入学必考的专业基础课之一。
它的评价标准是电类专业优秀本科毕业生能达到的水平，以保证被录取者具有较扎实的电路理论基础。
二、考试形式试卷结构
（一）答卷方式：闭卷，笔试
（二）答题时间：180分钟
（三）题型：全部为分析计算题
（四）参考书目
《电路原理》（上，下册）.汪建.清华大学出版社
《电阻性网络》.谭丹.华中科技大学出版社
《时域与频域分析》.杨泽富华中科技大学出版社
《端口网络与均匀传输线》.颜秋容华中科技大学出版社
第二部分考查要点
一、电阻性网络分析
电流、电压及其参考方向，电流与电压的关联参考方向；电功率和电能量的概念；吸收功率和发出功率的概念及其判定；线性非时变电阻、电压源、电流源、受控电源及运算放大器的特性；KCL和KVL；树、割集、基本回路和基本割集的概念；有向图的矩阵表示；独立和完备网络变量的概念；等效电路的概念；戴维宁-诺顿等效电路；线性二端电阻'性网络入端电阻的概念及入端电阻的计算；节点分析法和回路分析法；叠加定理及其应用；戴维宁-诺顿等效网络定理及其应用；特勒根定理及其应用；网络定理的综合应用；含理想运算放大器电路的分析。
二、动态网络分析
线性非时变电容、电感元件的特性；单位阶跃函数和单位冲击函数的概念及其主要性质；一阶电路和简单二阶电路微分方程的建立及相应初始条件的确定；各种响应的概念；求解一阶电路的三要素法；一阶电路冲击响应的计算；零状态响应的线性和时不变性质；常用简单函数的拉氏变换；利用部分分式法求拉氏逆变换（不含重极点情况）；KCL、KVL的运算形式；基本电路元件的运算模型；用运算法求解电路的暂态过程（2~3阶电路）；网络函数的概念及网络函数的确定；网络函数与对应冲击响应的关系、网络函数与对应正弦稳态响应的关系；线性非时变常态网络状态方程的列写；状态方程系数矩阵A的特征方程与网络的固有频率；双口网络的Z、Y、H、T参数方程及Z、Y、H、T 参数的计算；有端接双口网络的分析。
三、正弦稳态分析和广义正弦稳态分析
同频率正弦量的相量及相量图表示；KCL、KVL的相量形式；基本电路元件的相量模型，阻抗和导纳；正弦稳态电路的分析计算（含利用相量图分析）；正弦稳态电路中各种功率的概念及计算，功率因数及功率因数的提高；最大功率传输（共轭匹配）；RLC 串联及并联谐振电路；耦合电感元件（限两线圈）的特性方程，同名端的概念及同名端的确定（含用实验方法）；含耦合电感元件电路的分析；理想变压器的特性方程及理想变压器的阻抗变换性质；对称三相电路的概念，对称三相电路中线量与相量的关系；对称三相电路的功率；对称三相电路的分析计算；两表法测量三相三线制电路的功率；结构简单的不对称三相电路的分析计算（电源对称，含利用位形图分析）；非正弦周期电流、电压的有效值，非正弦周期电流电路的平均功率；非正弦周期电流电路的分析计算。
第三部分考试样题
见本校历年硕士研究生入学考试《电路理论》试题。