電路理論第一次課課件

1電路理論電子與信息工程系2014-9-12電路概論電路分析直流電路交流電路暫態(tài)分析3主要教學(xué)環(huán)節(jié)注意解題方法和技巧，書寫整潔。獨立完成作業(yè)?？记?、作業(yè)和測驗占總成績30%.習(xí)題

緊跟老師講課思路，積極思考，主動學(xué)習(xí)。抓住基本概念、基本理論、基本原理和分析方法。課堂教學(xué)訓(xùn)練實驗技能，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。注意理論聯(lián)系實際，掌握常用儀器、儀表的使用方法，驗證與探索相結(jié)合。實驗5

教材《電路基礎(chǔ)理論》（第一版）華中科技大學(xué)出版社黃冠斌主編參考書教材及主要參考書李翰蓀編《電路分析基礎(chǔ)》（第4版）高等教育出版社邱關(guān)源主編《電路》（第5版）高等教育出版社陳希有主編《電路理論基礎(chǔ)》（第3版）高等教育出版社周長源主編《電路理論基礎(chǔ)》高等教育出版社.6內(nèi)容：§1電路、電路模型、集總假設(shè)§2電路變量---電流、電壓、電功率§3基爾霍夫定律第1-2次課目的要求：了解電路模型和集總假設(shè)條件；2.理解電流、電壓、電功率及其參考方向的意義；理解基爾霍夫定律。作業(yè)：

1-21-31-6。7§1電路、電路模型、集總假設(shè)

一、實際電路

1.作用：提供能量、傳送和處理信號、測量電量、存儲信息。電源負(fù)載聯(lián)接導(dǎo)線82.由電阻器、電容器、線圈、變壓器、晶體管、運算放大器、傳輸線、電池、發(fā)電機和信號發(fā)生器等電氣器件和設(shè)備連接而成的電路，稱為實際電路。電阻器電容器線圈電池運算放大器晶體管10二、電路模型：R+RoE-手電筒的電路模型燈泡開關(guān)電池導(dǎo)線S

為了便于用數(shù)學(xué)方法分析電路,一般要將實際電路模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來模擬實際電路中的器件，從而構(gòu)成與實際電路相對應(yīng)的電路模型。12

電路模型近似地描述實際電路的電氣特性。根據(jù)實際電路的不同工作條件以及對模型精確度的不同要求，應(yīng)當(dāng)用不同的電路模型模擬同一實際電路?，F(xiàn)在以線圈為例加以說明。

線圈的幾種電路模型

(a)線圈的圖形符號(b)線圈通過低頻交流的模型

(c)線圈通過高頻交流的模型14§2電路變量

一、電流

——電荷的定向移動。1．大?。?/p>

電流強度——單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量。單位：安培（A）2．實際方向：規(guī)定為正電荷移動的方向。3．參考方向：abi實際方向i>0iab實際方向i<015實際方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正；實際方向與參考方向相反，電流(或電壓)值為負(fù)。實際方向與參考方向的關(guān)系注意：在參考方向選定后，電流（或電壓）值才有正負(fù)之分。對任何電路分析時都應(yīng)先指定各處的i,u的參考方向。abIR例：若I=5A，則實際方向與參考方向一致，

若I=－5A，則實際方向與參考方向相反。16E1+-I1I2I3E2+-17思考1.指出下圖中電流的實際方向。abI=3AI=-2Aab實際方向?qū)嶋H方向2.同一支路，選擇不同的參考方向如圖，與關(guān)系如何？abab注意：同一支路只能選一個參考方向。21ii-=18二、電壓

——又稱電位差。1．大?。?/p>

電場力移動單位正電荷從a點到b點所作的功。單位：伏特（V）2．實際極性：規(guī)定為若正電荷從a點到b點失去能量，則a點為高電位，b點為低電位。3．參考極性：ab+u-參考極性（方向）的三種表示方式：

20ab+u-u>0+實際極性--實際極性+iabu<0+u-21例1-2

在圖1-11（a）中若試說明t=0和t=1S/60兩個時刻電壓的真實方向。解

因為u(0)0，此時電壓的真實方向與參考方向相同。因為u(1/60)0，此時電壓的真實方向與參考方向相反。23

小結(jié)：(1)分析電路前必須選定電壓和電流的參考方向。(2)參考方向一經(jīng)選定，必須在圖中相應(yīng)位置標(biāo)注

(包括方向和符號），在計算過程中不得任意改變。u=Ri+–Riu+–Riuu=–Ri(3)參考方向不同時，其表達(dá)式符號也不同，但實際方向不變。24三、關(guān)于電位的概念電位——電路中某點到地（參考點）的電壓。abc+abc+-26幾點重要結(jié)論：1.電路中的電位與參考點有關(guān)，參考點改變電路中各點電位隨之而變；2.電路中任意兩點的電壓與參考點的選擇無關(guān)；3.電位有正電位和有負(fù)電位；4.電位（電壓）的計算與繞行路徑無關(guān)，“降正升負(fù)不能錯，不同路徑都符合，有阻無流電位同”27三、功率和能量abi+u-關(guān)聯(lián)參考方向能量傳輸方向piab-u+非關(guān)聯(lián)參考方向能量傳輸方向p吸收功率產(chǎn)生功率單位：瓦特（W）28練習(xí)試計算下圖所示各元件吸收或產(chǎn)生的功率。u=-2V,i=1Aab+u-ab-u+u=-3V,i=2Aab+u-u=2,i=-3Aab+u-u=10V,i=2sintmAab+u-u=10V,i=5A產(chǎn)生2W吸收6W吸收6W產(chǎn)生30例1-6電路中，已知U1=7V，U2=2V，U3=U4=5V，I1=I2=8A，I3=5A，I4=3A。求各元件的功率并說明是吸收功率還是發(fā)出功率。解：元件1

（發(fā)出）元件2

元件3

元件4

（吸收）

（吸收）

（吸收）31§3

基爾霍夫定律

一、名詞介紹支路(branch)

——每個二端元件為一條支路。節(jié)點(node)

——支路的聯(lián)接點?；芈?loop)

——任一閉合路徑。網(wǎng)孔(mesh)

——內(nèi)部不含支路的回路。網(wǎng)絡(luò)——含元件較多的電路。路徑(path)——兩節(jié)點間的一條通路。b=5n=4l=3b=3n=2l=3通過同一電流的每個分支。

三條或三條以上支路的連接點稱為節(jié)點。32物理基礎(chǔ):電荷守恒，電流連續(xù)性。??7A4Ai110A-12Ai2i1+i2–10–(–12)=0i2=1A

4–7–i1=0i1=–3A

二、基爾霍夫電流定律(KCL)

對于任一集總電路中的任一節(jié)點，在任一時刻，流出（或流入）該節(jié)點的所有支路電流的代數(shù)和為零。例1.33(1)電流實際方向和參考方向之間關(guān)系；

(2)流入、流出節(jié)點。KCL可推廣到一個封閉面：兩種符號:？廣義結(jié)點I=?I=0_RE2E3E1+_RR1R+_+I例:34AB+_1111113+_22.i4i3？i3

==i4?AB+_1111113+_21.i2i1i1

==i2?i1

=i2i3

=i4思考：?35基爾霍夫電流定律(KCL)說明：KCL與電路元件的性質(zhì)無關(guān),具有一般性。KCL表達(dá)了電路中支路電流間的約束關(guān)系。KCL可擴展到一個“大節(jié)點”（封閉面）。36三、基爾霍夫電壓定律(KVL)

對于任一集總電路中的任一回路，在任一時刻，沿著該回路的所有支路電壓的代數(shù)和為零。說明：KVL與電路元件的性質(zhì)無關(guān),具有一般性。KVL表達(dá)了電路中支路電壓間的約束關(guān)系。沿繞行方向，元件電壓參考方向與其一致取正號，反之取負(fù)號。37例：已知部分支路電壓，求出其它支路電壓。分別對包含待求電壓的回路列寫KVL方程，并將待求電壓寫在等號左邊得

回路l1：

回路l2：

回路l3：

回路l4：

38§4電阻元件

電阻元件是由電阻器理想化而來，其伏安特性滿足歐姆定律的電阻元件稱為線性非時變電阻元件。1.引入?yún)⒖挤较蚝蟮臍W姆定律R——電阻元件的電阻值，單位：歐姆（）Rabi+u-關(guān)聯(lián)參考方向iab-u+非關(guān)聯(lián)參考方向R一、線性非時變電阻元件39

常用的各種二端電阻器件

電阻器晶體二極管404.電阻元件為無記憶元件。

2.線性非時變電阻元件的伏安特性(VAR)：u0i3.定義為電導(dǎo),單位:西門子(S)。Rabi+u-關(guān)聯(lián)參考方向41Riu+–5.開路與短路對于一電阻R當(dāng)R=0，視其為短路。

i為有限值時，u=0。當(dāng)R=，視其為開路。

u為有限值時，i=0。*理想導(dǎo)線的電阻值為零。425.開路和短路u0iG=0或R=∞

開路u0iR=0或G=∞

短路Rabi+u-436.功率abi+u-關(guān)聯(lián)參考方向能量傳輸方向piab-u+非關(guān)聯(lián)參考方向能量傳輸方向p吸收功率R>0則

產(chǎn)生功率R<0則44能量：可用功表示。從t到t0電阻消耗的能量：45電阻元件一般定義：如果在任一時刻的電壓u(t)和電流i(t)之間存在代數(shù)關(guān)系，亦即這一關(guān)系可以由u--i平面（或i--u平面）上一條曲線所決定，不論電壓和電流的波形如何，則此二端元件就稱為電阻元件，凡電阻元件均是無記憶的。凡滿足u=R(t)i的二端元件就稱為線性電阻元件。凡滿足R=常數(shù)的二端元件就稱為線性非時變電阻元件。46線性非時變電阻元件的VAR：u0iu0i非線性非時變電阻元件的VAR：u0i非線性時變電阻元件的VAR：線性時變電阻元件的VAR：u0i47實驗表明：在低頻工作條件下，電阻器的電壓電流關(guān)系是ui平面上通過坐標(biāo)原點的一條直線。用晶體管特性圖示器測量二端電阻器的電壓電流關(guān)系。48實驗表明：在低頻工作條件下，晶體二極管的電壓電流關(guān)系是ui平面上通過坐標(biāo)原點的一條曲線。用晶體管特性圖示器測量晶體二極管的電壓電流關(guān)系。49

在電子設(shè)備中使用的碳膜電位器、實心電位器和線繞電位器是一種三端電阻器件，它有一個滑動接觸端和兩個固定端[圖(a)]。在直流和低頻工作時，電位器可用兩個可變電阻串聯(lián)來模擬[圖(b)]。電位器的滑動端和任一固定端間的電阻值，可以從零到標(biāo)稱值間連續(xù)變化，可作為可變電阻器使用。50例圖(a)所示電路為雙電源直流分壓電路。試求電位器滑動端移動時，a點電位Va的變化范圍。51解：

當(dāng)電位器滑動端移到最下端時，a點的電位為

當(dāng)電位器滑動端移到最上端時，a點的電位為

當(dāng)電位器滑動端由下向上逐漸移動時，a點的電位將從-10V到+10V間連續(xù)變化。52練習(xí)一個40K、10W的電阻，使用時至多能容許多大電流通過？一個2.7K、0.5W的電阻，使用