《電路》(第五版)課件-第01章

《電路》(第五版)課件-第01章引言電路基本元件電路基本定律電路定理與應(yīng)用一階動(dòng)態(tài)電路分析contents目錄01引言課程目標(biāo)與要求明確電路課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)，包括掌握電路基本概念、分析方法、實(shí)驗(yàn)技能等，同時(shí)提出學(xué)習(xí)要求，如課堂參與度、作業(yè)完成質(zhì)量等。課程背景與意義介紹電路課程在電子工程、通信工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域的重要性，以及對(duì)學(xué)生未來職業(yè)發(fā)展的幫助。教材與參考資料介紹《電路》(第五版)教材的特點(diǎn)、內(nèi)容結(jié)構(gòu)、適用對(duì)象等，同時(shí)推薦相關(guān)參考資料，如教材配套的習(xí)題集、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書等。電路課程簡(jiǎn)介

電路基本概念與定義電路與電路元件解釋電路的基本構(gòu)成，包括電源、負(fù)載、導(dǎo)線等，同時(shí)介紹電阻、電容、電感等電路元件的定義、符號(hào)及作用。電流與電壓闡述電流與電壓的基本概念、單位及方向，并解釋它們?cè)陔娐分械淖饔煤鸵饬x。功率與能量介紹功率與能量的定義、計(jì)算方法及在電路中的應(yīng)用，如計(jì)算電路中的功耗、儲(chǔ)能等。電路圖與電路模型01介紹電路圖的繪制方法、符號(hào)含義等，同時(shí)闡述電路模型的概念及作用，如將實(shí)際電路抽象為電路模型進(jìn)行分析?；倦娐贩治龇椒?2介紹歐姆定律、基爾霍夫定律等基本電路分析方法，以及它們?cè)诤?jiǎn)單電路中的應(yīng)用。復(fù)雜電路分析方法03概述疊加定理、戴維南定理等復(fù)雜電路分析方法，以及它們?cè)趶?fù)雜電路中的應(yīng)用。同時(shí)，介紹電路分析軟件的使用，如Multisim等，以便進(jìn)行更高效的電路分析和設(shè)計(jì)。電路分析方法概述02電路基本元件電阻的定義電阻的符號(hào)和單位電阻的性質(zhì)電阻的分類電阻元件及其性質(zhì)電阻表示導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用大小，是一個(gè)物理量。電阻是導(dǎo)體本身的性質(zhì)，與電壓和電流無關(guān)；電阻的大小受溫度、材料、長(zhǎng)度和橫截面積等因素影響。電阻用字母R表示，單位為歐姆（Ω）。根據(jù)電阻值是否可變，可分為固定電阻和可變電阻。電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。電容的定義電容用字母C表示，單位為法拉（F）。電容的符號(hào)和單位電容的大小與電容器的幾何尺寸和介質(zhì)有關(guān)；當(dāng)電容器兩端加上電壓時(shí)，電容器會(huì)儲(chǔ)存電荷。電容的性質(zhì)根據(jù)電容值是否可變，可分為固定電容和可變電容；根據(jù)介質(zhì)不同，可分為紙質(zhì)電容、陶瓷電容、電解電容等。電容的分類電容元件及其性質(zhì)電感是表示線圈產(chǎn)生自感磁通本領(lǐng)的物理量。電感的定義電感的符號(hào)和單位電感的性質(zhì)電感的分類電感用字母L表示，單位為亨利（H）。電感的大小與線圈的匝數(shù)、幾何尺寸和磁介質(zhì)有關(guān)；當(dāng)線圈中通過變化的電流時(shí)，會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)電感值是否可變，可分為固定電感和可變電感；根據(jù)磁芯不同，可分為空芯電感、鐵芯電感等。電感元件及其性質(zhì)電源的定義電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)換為電能的裝置。電源的符號(hào)和表示方法電源用符號(hào)“+”和“-”表示正負(fù)極；也可用符號(hào)“E”或“V”表示電動(dòng)勢(shì)或電壓。電源的性質(zhì)電源具有電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻和外特性等性質(zhì)；電動(dòng)勢(shì)表示電源將其他形式的能轉(zhuǎn)換為電能的本領(lǐng)大??；內(nèi)阻表示電源內(nèi)部的電阻；外特性表示電源輸出電壓隨負(fù)載電流變化的關(guān)系。電源的分類根據(jù)能量轉(zhuǎn)換方式，可分為化學(xué)電源、物理電源等；根據(jù)輸出電壓是否穩(wěn)定，可分為穩(wěn)壓電源和非穩(wěn)壓電源。01020304電源元件及其性質(zhì)03電路基本定律在電路中，通過某段導(dǎo)體的電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟這段導(dǎo)體的電阻成反比。歐姆定律定義歐姆定律公式歐姆定律應(yīng)用I=U/R，其中I表示電流，U表示電壓，R表示電阻。歐姆定律是分析電路的基礎(chǔ)，可用于計(jì)算電路中的電流、電壓和電阻等參數(shù)。030201歐姆定律及其應(yīng)用03基爾霍夫定律應(yīng)用基爾霍夫定律是電路分析的基本工具，可用于解決復(fù)雜電路中的電流和電壓?jiǎn)栴}。01基爾霍夫電流定律（KCL）在集總電路中，任何時(shí)刻，對(duì)任一節(jié)點(diǎn)，所有流出節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和恒等于零。02基爾霍夫電壓定律（KVL）在集總電路中，任何時(shí)刻，沿任一回路，所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零?；鶢柣舴蚨杉捌鋺?yīng)用在線性電路中，任一支路的電流或電壓，都可以看成是電路中每一個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用于電路時(shí)，在該支路產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。疊加定理在線性電路中，當(dāng)所有激勵(lì)都同時(shí)增大或縮小K倍時(shí)，響應(yīng)也將同樣增大或縮小K倍。齊次定理這兩個(gè)定理大大簡(jiǎn)化了電路分析過程，特別是在有多個(gè)獨(dú)立源作用的線性電路中，可以方便地求解各支路的電流和電壓。疊加定理與齊次定理應(yīng)用疊加定理與齊次定理定義與原理解題步驟適用范圍注意事項(xiàng)支路電流法01020304支路電流法是通過列寫電路的KCL和KVL方程來求解各支路電流的方法。首先選定各支路電流的參考方向，然后列寫KCL和KVL方程，最后解方程求得各支路電流。支路電流法適用于任何電路，但對(duì)于復(fù)雜電路，列寫和求解方程可能較為困難。在列寫KCL和KVL方程時(shí)，要注意電流和電壓的參考方向，以及元件的伏安關(guān)系。解題步驟首先選定參考節(jié)點(diǎn)，然后列寫節(jié)點(diǎn)電壓方程，最后解方程求得各節(jié)點(diǎn)電壓和各支路電流。注意事項(xiàng)在列寫節(jié)點(diǎn)電壓方程時(shí)，要注意電壓的參考方向，以及元件的導(dǎo)納和阻抗。適用范圍節(jié)點(diǎn)電壓法適用于節(jié)點(diǎn)數(shù)較少、支路數(shù)較多的電路。定義與原理節(jié)點(diǎn)電壓法是通過列寫電路的節(jié)點(diǎn)電壓方程來求解各節(jié)點(diǎn)電壓，進(jìn)而求得各支路電流的方法。節(jié)點(diǎn)電壓法網(wǎng)孔電流法是以假想的網(wǎng)孔電流為未知量，列寫KVL方程來求解電路的方法。其實(shí)質(zhì)是將電路中的網(wǎng)孔作為獨(dú)立回路來處理。網(wǎng)孔電流法定義與原理回路電流法是以一組獨(dú)立回路電流作為未知量，列寫KVL方程來求解電路的方法。其實(shí)質(zhì)是將電路中的任意一組獨(dú)立回路作為基本回路來處理?；芈冯娏鞣ǘx與原理兩種方法在解題步驟上類似，都是先選定回路電流或網(wǎng)孔電流的參考方向，然后列寫KVL方程并求解。它們適用于平面電路或非平面電路，但對(duì)于復(fù)雜電路，列寫和求解方程可能較為困難。解題步驟與適用范圍在列寫KVL方程時(shí)，要注意電壓的參考方向以及元件的伏安關(guān)系；同時(shí)，在選擇回路或網(wǎng)孔時(shí)，應(yīng)盡量使方程簡(jiǎn)化。注意事項(xiàng)網(wǎng)孔電流法與回路電流法04電路定理與應(yīng)用戴維南定理任何一個(gè)線性含源二端網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外電路來說，總可以用一個(gè)電壓源和電阻的串聯(lián)組合來等效置換；此電壓源的電壓等于該二端網(wǎng)絡(luò)開路時(shí)的電壓，而電阻等于該二端網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源為零值時(shí)的輸入電阻。諾頓定理任何一個(gè)線性含源二端網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外電路來說，總可以用一個(gè)電流源和電阻的并聯(lián)組合來等效置換；此電流源的電流等于該二端網(wǎng)絡(luò)短路時(shí)的電流，而電阻等于該二端網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源為零值時(shí)的輸入電阻的倒數(shù)。戴維南定理與諾頓定理的轉(zhuǎn)換由于電壓源與電流源之間存在等效變換關(guān)系，因此戴維南定理和諾頓定理之間可以相互轉(zhuǎn)換。戴維南定理與諾頓定理123當(dāng)負(fù)載電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)，負(fù)載上獲得的功率最大。最大功率傳輸條件在最大功率傳輸條件下，負(fù)載上獲得的功率等于電源電動(dòng)勢(shì)的平方除以4倍電源內(nèi)阻。最大功率計(jì)算公式在電路設(shè)計(jì)中，為了充分利用電源的能量，需要使負(fù)載電阻盡可能接近電源內(nèi)阻，以獲得最大功率輸出。最大功率傳輸定理的應(yīng)用最大功率傳輸定理替代定理在電路中，如果某個(gè)支路或元件的電壓和電流已知，那么就可以用一個(gè)電壓源或電流源來替代該支路或元件，而替代后不影響電路中其他部分的電壓和電流。對(duì)偶原理在電路中，如果將所有電壓源換成電流源、將所有電流源換成電壓源、將所有電阻換成電導(dǎo)、將所有電導(dǎo)換成電阻，則得到的新電路與原電路在結(jié)構(gòu)上是對(duì)偶的。對(duì)偶電路具有相似的性質(zhì)和定理。替代定理與對(duì)偶原理的應(yīng)用在電路分析和計(jì)算中，利用替代定理可以簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)，降低計(jì)算復(fù)雜度；利用對(duì)偶原理可以方便地求解對(duì)偶電路的問題，從而得到原電路的解。替代定理與對(duì)偶原理05一階動(dòng)態(tài)電路分析電路中的電容、電感等元件，其電壓或電流不能突變，具有動(dòng)態(tài)特性。動(dòng)態(tài)元件含有動(dòng)態(tài)元件的電路，在電路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生過渡過程或暫態(tài)過程。動(dòng)態(tài)電路在換路瞬間，電容電壓和電感電流不能突變，但其他元件的電壓和電流可以突變。換路定律動(dòng)態(tài)元件與動(dòng)態(tài)電路概念描述一階動(dòng)態(tài)電路的微分方程，通常為一階常系數(shù)線性微分方程。一階微分方程根據(jù)換路定律和電路原理，確定動(dòng)態(tài)元件的初始電壓或電流。初始條件確定利用一階微分方程的求解方法，如分離變量法、積分因子法等，求解動(dòng)態(tài)電路的狀態(tài)變量。求解方法一階動(dòng)態(tài)電路方程建立與求解初始值、穩(wěn)態(tài)值和時(shí)間常數(shù)，是描述一階動(dòng)態(tài)電路過渡過程的重要參數(shù)。三要素根據(jù)三要素，分析一階動(dòng)態(tài)電路的過渡過程，包括電壓、電流的變化趨勢(shì)和達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時(shí)間等。