《電路原理》詳細講解

1、電路原理電路原理課程介紹課程介紹 電路電路原理原理課程是工科課程是工科學生先修學生先修完完高等數(shù)學高等數(shù)學、大學物理大學物理（電磁（電磁學）學）等基礎(chǔ)課程等基礎(chǔ)課程后，開設(shè)的一門后，開設(shè)的一門十十分重要的分重要的理論理論基礎(chǔ)課，是電氣基礎(chǔ)課，是電氣、控制、控制、電子電子、信息類專業(yè)學生系統(tǒng)化接受電信息類專業(yè)學生系統(tǒng)化接受電類課程學習的類課程學習的共同必修共同必修課程。課程。參考書目：參考書目： 李瀚蓀主編，電路分析基礎(chǔ)，李瀚蓀主編，電路分析基礎(chǔ)， 北京高等教育出版社，北京高等教育出版社，2004 年年； 周守昌主編，電路原理，周守昌主編，電路原理， 北京高等教育出版社，北京高等教育出版社，20

2、02 年年5 月月； 胡翔俊主編，電路分析，胡翔俊主編，電路分析， 北京高等教育出版社，北京高等教育出版社，2001 年年6 月。月。教材：教材：電路（第五版）邱關(guān)源主編，電路（第五版）邱關(guān)源主編， 北京高等教育出版社，北京高等教育出版社，2006 年年。學時數(shù)：學時數(shù)：56學時學時理論理論課時課時； 16 學時實驗學時實驗課課時時。課程性質(zhì)課程性質(zhì) 新世紀來，新世紀來，電工、電子課程體系改革，創(chuàng)建電工、電子課程體系改革，創(chuàng)建了以電路、模電、信號與系統(tǒng)為主線，理論了以電路、模電、信號與系統(tǒng)為主線，理論完整、工程實踐性強的課程和教學內(nèi)容新體完整、工程實踐性強的課程和教學內(nèi)容新體系。系。 電路電路

3、原理原理是電路理論入門課。是電路理論入門課。 本課程本課程是電是電路路分析、網(wǎng)絡(luò)綜合與設(shè)計的基礎(chǔ)分析、網(wǎng)絡(luò)綜合與設(shè)計的基礎(chǔ)工程學科，它屬于電工程學科，它屬于電（強電、弱電）（強電、弱電）類各專類各專業(yè)共同的理論業(yè)共同的理論、技術(shù)、技術(shù)基礎(chǔ)?；A(chǔ)。課程目的課程目的 通過本課程的學習，掌握電路的基本通過本課程的學習，掌握電路的基本理論知識、分析計算的基本方法和初理論知識、分析計算的基本方法和初步的實驗技能，為學習后續(xù)有關(guān)課程步的實驗技能，為學習后續(xù)有關(guān)課程提供理論支持，提供理論支持，并為進一步學習電路并為進一步學習電路理論打下初步的基礎(chǔ)。理論打下初步的基礎(chǔ)。課程課程教學方法與教學方法與要求要求 本

4、課程本課程理論授課理論授課采用板書和多媒體教學采用板書和多媒體教學相結(jié)合的方法、以教師講授為主，相結(jié)合的方法、以教師講授為主，根據(jù)根據(jù)學生學生接受情況，適當開展接受情況，適當開展課堂練習、討課堂練習、討論論；根據(jù)學生作業(yè)情況，；根據(jù)學生作業(yè)情況，習題課習題課講評普講評普遍存在問題。遍存在問題。 要求要求學生學生課前課前自學、課外練習自學、課外練習，能熟悉，能熟悉一種計算機輔助仿真設(shè)計軟件，通過理一種計算機輔助仿真設(shè)計軟件，通過理論教學論教學計算機仿真計算機仿真實驗驗證等實驗驗證等，以以增加學習興趣，增加學習興趣，提高教學質(zhì)量。提高教學質(zhì)量。計算機輔助教學軟件的介紹計算機輔助教學軟件的介紹 見附

5、錄B、C (P524-543)1、PSpice電子線路仿真設(shè)計軟件。電子線路仿真設(shè)計軟件。2、MATLAB是是矩陣實驗室，標準計算軟件。矩陣實驗室，標準計算軟件。 3、 Multisim 是美國國家儀器（是美國國家儀器（NI）有限公）有限公司推出的以司推出的以Windows為基礎(chǔ)的專門用于電為基礎(chǔ)的專門用于電子電路仿真與設(shè)計的工具軟件，子電路仿真與設(shè)計的工具軟件， 理念是理念是“把實驗室裝進把實驗室裝進PC機中機中”，“軟件就是儀軟件就是儀器器”-虛擬儀器。虛擬儀器。答疑時間與聯(lián)系方式答疑時間與聯(lián)系方式 答疑時間：每次上完理論課或?qū)嶒炚n后。答疑時間：每次上完理論課或?qū)嶒炚n后。 謝志宇老師的聯(lián)系

6、方式：謝志宇老師的聯(lián)系方式： 電話：電話：郵箱：郵箱： QQ: 623329793 QQ 郵箱：郵箱： 課程成績考核方式課程成績考核方式 理論理論成績成績100 分制記分，分制記分，由由兩部分組成：兩部分組成：期末考試成績占期末考試成績占70%；平時成績占；平時成績占30%； 每次實驗班一組，每人每次實驗每次實驗班一組，每人每次實驗100分，分，由三部分組成：預習由三部分組成：預習報告報告10分、操作分、操作50分和分和實驗實驗報告報告40分。分。 最終最終實驗成績實驗成績是是10次實驗的平均分。次實驗的平均分。本本課程課程的幾個基本概念的幾個基本概念電路電路 電電在

7、日常生活、生產(chǎn)和科學研究工作中廣在日常生活、生產(chǎn)和科學研究工作中廣泛應用。如收錄機、電視機、錄像機、音泛應用。如收錄機、電視機、錄像機、音響設(shè)備、計算機、通信系統(tǒng)和電力網(wǎng)絡(luò)中響設(shè)備、計算機、通信系統(tǒng)和電力網(wǎng)絡(luò)中都可以看到各種各樣的電路。都可以看到各種各樣的電路。 電阻器電阻器電容器電容器線圈線圈電池電池運算放大器運算放大器晶體管晶體管 低頻信號發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)低頻信號發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 實際電路的組成：實際電路的組成：由電阻器、電容器、電感線由電阻器、電容器、電感線圈、變壓器、晶體管、運算放大器、集成電路、圈、變壓器、晶體管、運算放大器、集成電路、傳輸線、電池、發(fā)電機和信號發(fā)生器等電氣器件傳輸線

8、、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。和設(shè)備連接而成。實際電路：實際電路：由電源（信號源）、中間環(huán)節(jié)與負載由電源（信號源）、中間環(huán)節(jié)與負載組成。組成。 實際電路的作用：實際電路的作用： 1 1）、實現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換。）、實現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換。（強電）（強電） 2 2）、實現(xiàn)電信號的傳輸、處理和存儲。）、實現(xiàn)電信號的傳輸、處理和存儲。（弱電）（弱電）電路理論電路理論就是研究電路中發(fā)生的電磁現(xiàn)象，就是研究電路中發(fā)生的電磁現(xiàn)象，用電流、電壓、電荷、磁通等物理量來描用電流、電壓、電荷、磁通等物理量來描述其中的過程。主要計算電路中各電氣器述其中的過程。主要計算電路中各電氣器件端子通過的電

9、流、端子間的電壓。件端子通過的電流、端子間的電壓。電路的兩種含義電路的兩種含義: (1) 實際電路實際電路; (2) 電路模型。電路模型。 電路模型是實際電路抽象而成，它近似地電路模型是實際電路抽象而成，它近似地反映實際電路的電氣特性。反映實際電路的電氣特性。 電路模型由一些理想電路模型由一些理想電路元件電路元件用用理想導線理想導線連結(jié)而成。用不同特性的電路元件按照不同連結(jié)而成。用不同特性的電路元件按照不同的方式連結(jié)就構(gòu)成不同特性的電路。的方式連結(jié)就構(gòu)成不同特性的電路。 本課程主要討論電路模型，常簡稱為電路，請本課程主要討論電路模型，常簡稱為電路，請注意加以區(qū)別。注意加以區(qū)別。 電路模型電路模

10、型的表示方法：的表示方法： 它表示它表示 (1) 電路圖電路圖 (2) 電路數(shù)據(jù)電路數(shù)據(jù)(表格或矩陣表格或矩陣) (1)電路元件的特性電路元件的特性 (2)元件間的連結(jié)關(guān)系元件間的連結(jié)關(guān)系圖圖11 手電筒電路手電筒電路常用電路圖來表示電路模型常用電路圖來表示電路模型(a) 實際電路實際電路 (b) 電原理圖電原理圖 (c) 電路模型電路模型 (d) 拓撲結(jié)構(gòu)圖拓撲結(jié)構(gòu)圖圖圖12 晶體管放大電路晶體管放大電路(a)實際電路實際電路 (b)電原理圖電原理圖 (c)電路模型電路模型 (d)拓撲結(jié)構(gòu)圖拓撲結(jié)構(gòu)圖電路元件（理想的電路元件簡稱）電路元件（理想的電路元件簡稱）電源（電壓源、電流源、受控電源）

11、電源（電壓源、電流源、受控電源）儲能元件（電容、電感）儲能元件（電容、電感）電阻元件電阻元件理想導線理想導線分類：分類：端子數(shù)端子數(shù)-二端、三端、四端二端、三端、四端元件特性元件特性-線性、非線性線性、非線性參數(shù)特性參數(shù)特性-時變、時變、 時不變時不變 無源、有源無源、有源 根據(jù)實際電路的幾何尺寸根據(jù)實際電路的幾何尺寸(d)與其工作信號波長與其工作信號波長()的的關(guān)系，可以將它們分為兩大類：關(guān)系，可以將它們分為兩大類： (1)集總參數(shù)電路：集總參數(shù)電路：滿足滿足d條件的電路。條件的電路。 (2)分布參數(shù)電路：分布參數(shù)電路：不滿足不滿足d 0i 0電流的電流的參考方向參考方向與與實際方向?qū)嶋H方向

12、的關(guān)系的關(guān)系：i 參考方向參考方向?qū)嶋H方向?qū)嶋H方向ABi 參考方向參考方向?qū)嶋H方向?qū)嶋H方向AB任意假定任意假定一個正電荷運動的方向一個正電荷運動的方向即即為電為電流的參考方向。流的參考方向。(vector / scalar）電流電流參考方向的兩種表示參考方向的兩種表示： 用用箭頭箭頭表示：箭頭的指向為表示：箭頭的指向為電流的參考方向。電流的參考方向。 用用雙下標雙下標表示：如表示：如 iAB , 電流的參考方向由電流的參考方向由A指向指向B。ABiABil 電壓電壓UdqdWUdef l 單位：單位：V (伏伏)、kV、mV、 V2. 電壓的參考方向電壓的參考方向 (voltage refer

13、ence direction)單位正電荷單位正電荷q 從電路中一點移至從電路中一點移至另一點另一點時時電場力做功（電場力做功（W）的大小。）的大小。l 電位電位 l 實際電壓方向?qū)嶋H電壓方向 電位真正降低減少的方向。電位真正降低減少的方向。單位正電荷單位正電荷q 從電路中一點移至從電路中一點移至參考點（參考點（ 0）時電場力做功的大小。時電場力做功的大小。（reference point）例例已知：已知：4C正電荷由正電荷由a點均勻移動至點均勻移動至b點點電場力做功電場力做功8J，由，由b點移動到點移動到c點電場點電場力做功為力做功為12J，(1) 若以若以b點為參考點點為參考點，求，求a、b

14、、c點點的電位和電壓的電位和電壓Uac解解(solution) bVqWaba 248 0 b VqWqWbccbc 3412VUbaab 202 VUcbbc )(330 (1)以以b點為電位參考點點為電位參考點abc解解VqWaca 54128 0 c VqWbcb 3412 VUbaab 235 VUcbbc 303 (2)結(jié)論結(jié)論（conclusions）：）：以以c點為電位參考點點為電位參考點（1 1）電路中）電路中電位參考點可任意選擇電位參考點可任意選擇；（2 2）參考點一經(jīng)選定，電路中各點的電位值就是唯一的；）參考點一經(jīng)選定，電路中各點的電位值就是唯一的；（3 3）當選擇不同的電

15、位參考點時，電路中各點電位值將）當選擇不同的電位參考點時，電路中各點電位值將 改變，改變，但任意兩點間電壓保持不變。但任意兩點間電壓保持不變。問題問題?question 復雜電路或交變電路中，兩點間電壓的復雜電路或交變電路中，兩點間電壓的實際方向往實際方向往往不易判別往不易判別，給實際電路問題的分析計算帶來困難。，給實際電路問題的分析計算帶來困難。l 電壓電壓(降降)的參考方向的參考方向U 0U參考方向參考方向U+實際方向?qū)嶋H方向+實際方向?qū)嶋H方向參考方向參考方向U+假設(shè)的假設(shè)的電壓降低方向。電壓降低方向。電壓參考方向的三種表示方式電壓參考方向的三種表示方式：(1) 用用箭頭箭頭表示表示(2)

16、 用用正負極性正負極性表示表示(3) 用用雙下標雙下標表示表示UU+ABUABsubscript元件或支路的元件或支路的u，i 采用采用相同相同的參考方向的參考方向稱之為稱之為關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向。反之，稱為反之，稱為非關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向。關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向3. 關(guān)聯(lián)參考方向（關(guān)聯(lián)參考方向（ interaction in reference direction）i+-+-iUU注意：注意：例例ABABiU電壓電流參考方向如圖中所標，問：電壓電流參考方向如圖中所標，問：A、B兩部分電路電壓電流參考方向關(guān)聯(lián)否？兩部分電路電壓電流參考方向關(guān)聯(lián)否？答：答：

17、 A 電壓、電流參考方向電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)非關(guān)聯(lián)； B 電壓、電流參考方向電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)。(1) 分析電路前分析電路前必須選定必須選定電壓和電流的電壓和電流的參考方向。參考方向。(2) 參考方向一經(jīng)選定，參考方向一經(jīng)選定，必須必須在圖中相應位置在圖中相應位置標注標注 (包括方包括方向和向和符號符號），），在計算過程中不得任意改變。在計算過程中不得任意改變。（3）參考方向不同時，其表達式相差一負號，但）參考方向不同時，其表達式相差一負號，但實際實際 方向不變。方向不變。1.3 電路元件的功率電路元件的功率 (power) 電功率電功率（electric power）twpdd

18、iutqqwtwpdddddd功率的單位：功率的單位：W (瓦瓦) (Watt，瓦特，瓦特)能量的單位：能量的單位： J (焦焦) (Joule，焦耳，焦耳)單位時間內(nèi)電場力所做的功單位時間內(nèi)電場力所做的功qwudd tqidd 2. 電路吸收或發(fā)出功率的判斷電路吸收或發(fā)出功率的判斷 l u, i 取取關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向P = ui 表表示元件示元件吸收吸收(absorb) 的功率的功率P0 表示吸收正功率表示吸收正功率 (實際吸收實際吸收)P0 表示發(fā)出正功率表示發(fā)出正功率 (實際發(fā)出實際發(fā)出)P0 表示發(fā)出表示發(fā)出負功率負功率 (實際吸收實際吸收)l u, i 取取非非關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向+-iu+-iu例例564123I2I3I1+-U6U5U4U3U2U1求圖示電路中各方框求圖示電路中各方框所代