電路原理第1章緒論

1、第第1 1章章 緒論緒論1. 1 1. 1 電路電路1. 2 1. 2 電流和電壓電流和電壓1. 3 1. 3 電路模型的建立和電電路模型的建立和電路分析的基本觀點(diǎn)路分析的基本觀點(diǎn)1. 4 1. 4 電路用于信號處理電路用于信號處理1. 6 1. 6 電路的分類電路的分類1. 5 1. 5 電路用于能量處理電路用于能量處理1.1 1.1 電路電路一、電路一、電路 （circuits）電路主要由電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線及開關(guān)等構(gòu)成。電路主要由電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線及開關(guān)等構(gòu)成。電源電源（source）：提供能量或信號。）：提供能量或信號。負(fù)載負(fù)載（load）：將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，或?qū)π盘枺簩?/p>

2、電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，或?qū)π盘栠M(jìn)行處理。進(jìn)行處理。導(dǎo)線導(dǎo)線（line）、開關(guān)（）、開關(guān)（switch）等：將電源與負(fù)載接成通路。）等：將電源與負(fù)載接成通路。 電路是電工設(shè)備構(gòu)成的整體，它為電流（電路是電工設(shè)備構(gòu)成的整體，它為電流（current）的流通提）的流通提供路徑。供路徑。二、為什么要學(xué)習(xí)電路？二、為什么要學(xué)習(xí)電路？ 從學(xué)術(shù)的觀點(diǎn)來看從學(xué)術(shù)的觀點(diǎn)來看電路是電氣工程（電路是電氣工程（electrical engineering）的基礎(chǔ)。）的基礎(chǔ)。電路是計(jì)算機(jī)科學(xué)（電路是計(jì)算機(jī)科學(xué)（computer science）的基礎(chǔ)。）的基礎(chǔ)。 從實(shí)際情況來看從實(shí)際情況來看電路原理是許多高級課程的

3、先修課程。電路原理是許多高級課程的先修課程。熟練掌握電路原理對現(xiàn)實(shí)生活有幫助。熟練掌握電路原理對現(xiàn)實(shí)生活有幫助。三、什么是電氣工程？三、什么是電氣工程？四、電路都有哪些作用？四、電路都有哪些作用？ 處理能量處理能量 電能的產(chǎn)生、傳輸、分配電能的產(chǎn)生、傳輸、分配 處理信號處理信號 電信號的獲得、變換、放大電信號的獲得、變換、放大電路原理電路原理相互融合的相互融合的信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)(無處不在的無處不在的IT產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè))公共公共基礎(chǔ)基礎(chǔ)專門專門技術(shù)技術(shù)應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域領(lǐng)域電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)(能量傳輸與處理能量傳輸與處理)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)(信號反饋與處理信號反饋與處理)通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)(信號傳輸與處理信號傳輸

4、與處理)信號處理系統(tǒng)信號處理系統(tǒng)*計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)(關(guān)注大功率關(guān)注大功率)通信電路通信電路(關(guān)注高頻段關(guān)注高頻段)微電子技術(shù)微電子技術(shù)(集成芯片設(shè)計(jì)集成芯片設(shè)計(jì))模擬電子線路模擬電子線路數(shù)字電子線路數(shù)字電子線路信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)*：指各類信號處理課程，包括某些專業(yè)的專門課程（如生物醫(yī)學(xué)工程、核電子學(xué)等）。：指各類信號處理課程，包括某些專業(yè)的專門課程（如生物醫(yī)學(xué)工程、核電子學(xué)等）。 五、電路原理的后續(xù)課程五、電路原理的后續(xù)課程電路分析電路分析(analysis)電路理論（電路原理）電路理論（電路原理）實(shí)際電路實(shí)際電路電路模型電路模型分析分析求解方程求解方程（代數(shù)、常

5、微分、偏微分）（代數(shù)、常微分、偏微分）結(jié)果結(jié)果電路分析電路分析電路綜合電路綜合電路綜合電路綜合(synthesis)六、電路分析與電路綜合六、電路分析與電路綜合根據(jù)電源性質(zhì)根據(jù)電源性質(zhì)直流電路直流電路交流電路交流電路根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)電阻電路電阻電路動態(tài)電路動態(tài)電路根據(jù)感興趣的時(shí)段根據(jù)感興趣的時(shí)段暫態(tài)分析暫態(tài)分析穩(wěn)態(tài)分析穩(wěn)態(tài)分析七、如何看待電路七、如何看待電路1.2 1.2 電流和電壓電流和電壓一、一、 電流電流 （current）帶電質(zhì)點(diǎn)有規(guī)律的運(yùn)動形成電流。帶電質(zhì)點(diǎn)有規(guī)律的運(yùn)動形成電流。電流的大小用電流的大小用電流強(qiáng)度電流強(qiáng)度表示。表示。電流強(qiáng)度：電流強(qiáng)度：單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的

6、電量。單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量。0d( ) = limdtqqi ttt 單位名稱：單位名稱：安安培培 符號：符號：A （Ampere，安培；，安培；1775 1836，F(xiàn)rance）電流的參考方向電流的參考方向: :實(shí)際方向?qū)嶋H方向?qū)嶋H方向?qū)嶋H方向參考方向：任意選定的一個(gè)方向即為電流的參考方向。參考方向：任意選定的一個(gè)方向即為電流的參考方向。i 參考方向參考方向AB電流參考方向的電流參考方向的兩種表示兩種表示： 用箭頭表示：箭頭的指向?yàn)橛眉^表示：箭頭的指向?yàn)殡娏鞯膮⒖挤较颍浑娏鞯膮⒖挤较颍?用雙下標(biāo)表示：如用雙下標(biāo)表示：如 iAB ，電流的參考方向由電流的參考方向由A指向指向B。i

7、參考方向參考方向i 參考方向參考方向i 0i 0參考方向參考方向U+參考方向參考方向U+ 0 吸收正功率吸收正功率 （實(shí)際吸收）（實(shí)際吸收）P0 發(fā)出正功率發(fā)出正功率 （實(shí)際發(fā)出）（實(shí)際發(fā)出）P0 發(fā)出負(fù)功率發(fā)出負(fù)功率 （實(shí)際吸收）（實(shí)際吸收）+iu 2. u， i 取非取非關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向P吸吸 = ui元件吸收的功率元件吸收的功率+5 IURU1U2例例 U1=10V， U2=5V。 分別求電源、電阻的功率。分別求電源、電阻的功率。I=UR/5=(U1U2)/5=(105)/5=1 APR吸吸= URI = 5 1 = 5 WPU1發(fā)發(fā)= U1I = 10 1 = 10 WPU2吸

8、吸= U2I = 5 1 = 5 WP發(fā)發(fā)= 10 W， P吸吸= 5+5=10 WP發(fā)發(fā)=P吸吸 （功率守恒）（功率守恒）二、二、 周期信號的有效值（周期信號的有效值（effective value）有效值也稱有效值也稱方均根值方均根值(root-meen-square，簡記為，簡記為rms)W1=I 2RTRi(t)TtRtiW022d)( TtRtiRTI022d)( TttiTI02d)(1電壓有效值電壓有效值 TttuTU02defd)(1正弦電流、電壓的有效值：正弦電流、電壓的有效值：設(shè)設(shè) i(t)=Imsin( t + y y )ttITITd ) (sin1022m y y 2

9、0 sin ( ) dTtt y y 2mmm1 0.70722ITIIIT ) sin(2) sin()(my y y y tItIti TttiTI02defd)(1注意注意:只適用正弦量只適用正弦量01cos2()d2Ttt y y 01122TtT m2II 1.6 1.6 電路的分類電路的分類一、一、 線性與非線性線性與非線性線性電路：線性電路：負(fù)荷由線性電阻、負(fù)荷由線性電阻、線性受控源等線性元件構(gòu)成的線性受控源等線性元件構(gòu)成的電路。用電路。用線性方程線性方程描述。描述。非線性電路：非線性電路：負(fù)荷中包含負(fù)荷中包含非線性元件的電路。用非線性元件的電路。用非非線性方程線性方程描述。描述

10、。非時(shí)變（定常）電路：非時(shí)變（定常）電路： 負(fù)荷由非時(shí)變元件構(gòu)成的電路。負(fù)荷由非時(shí)變元件構(gòu)成的電路。時(shí)變電路：時(shí)變電路：負(fù)荷中包含時(shí)變元件的電路。負(fù)荷中包含時(shí)變元件的電路。二、二、 時(shí)變與非時(shí)變時(shí)變與非時(shí)變例例 烏魯木齊發(fā)電烏魯木齊發(fā)電站發(fā)出的正弦電磁站發(fā)出的正弦電磁波需要多少時(shí)間才波需要多少時(shí)間才能傳輸?shù)介L沙能傳輸?shù)介L沙 ？68310(310 )10ms 50Hz的正弦波周期為的正弦波周期為20ms。經(jīng)過經(jīng)過10ms以后，烏魯木齊以后，烏魯木齊發(fā)出的電磁波剛剛到達(dá)長沙，而此時(shí)烏魯木齊發(fā)電機(jī)的電發(fā)出的電磁波剛剛到達(dá)長沙，而此時(shí)烏魯木齊發(fā)電機(jī)的電壓與長沙的電壓正好壓與長沙的電壓正好反相反相！ Usin(314t)烏魯木齊烏魯木齊長沙長沙3000公里公里C= 3108米米/秒秒 關(guān)鍵在哪里？關(guān)鍵在哪里？5