《電路原理》詳細(xì)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(xué)生先修學(xué)生先修完完高等數(shù)學(xué)高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理大學(xué)物理（電磁（電磁學(xué)）學(xué)）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(xué)生系統(tǒng)化接受電信息類專業(yè)學(xué)生系統(tǒng)化接受電類課程學(xué)習(xí)的類課程學(xué)習(xí)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(xué)時(shí)數(shù)：學(xué)時(shí)數(shù)：56學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)理論理論課時(shí)課時(shí)； 16 學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)課課時(shí)時(shí)。課程性質(zhì)課程性質(zhì) 新世紀(jì)來(lái)，新世紀(jì)來(lái)，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(hào)與系統(tǒng)為主線，理論了以電路、模電、信號(hào)與系統(tǒng)為主線，理論完整、工程實(shí)踐性強(qiáng)的課程和教學(xué)內(nèi)容新體完整、工程實(shí)踐性強(qiáng)的課程和教學(xué)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(jì)的基礎(chǔ)分析、網(wǎng)絡(luò)綜合與設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工程學(xué)科，它屬于電工程學(xué)科，它屬于電（強(qiáng)電、弱電）（強(qiáng)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(guò)本課程的學(xué)習(xí)，掌握電路的基本通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，掌握電路的基本理論知識(shí)、分析計(jì)算的基本方法和初理論知識(shí)、分析計(jì)算的基本方法和初步的實(shí)驗(yàn)技能，為學(xué)習(xí)后續(xù)有關(guān)課程步的實(shí)驗(yàn)技能，為學(xué)習(xí)后續(xù)有關(guān)課程提供理論支持，提供理論支持，并為進(jìn)一步學(xué)習(xí)電路并為進(jìn)一步學(xué)習(xí)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(xué)方法與教學(xué)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(xué)采用板書和多媒體教學(xué)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(xué)生學(xué)生接受情況，適當(dāng)開展接受情況，適當(dāng)開展課堂練習(xí)、討課堂練習(xí)、討論論；根據(jù)學(xué)生作業(yè)情況，；根據(jù)學(xué)生作業(yè)情況，習(xí)題課習(xí)題課講評(píng)普講評(píng)普遍存在問(wèn)題。遍存在問(wèn)題。 要求要求學(xué)生學(xué)生課前課前自學(xué)、課外練習(xí)自學(xué)、課外練習(xí)，能熟悉，能熟悉一種計(jì)算機(jī)輔助仿真設(shè)計(jì)軟件，通過(guò)理一種計(jì)算機(jī)輔助仿真設(shè)計(jì)軟件，通過(guò)理論教學(xué)論教學(xué)計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等，以以增加學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。提高教學(xué)質(zhì)量。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件的介紹計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件的介紹 見(jiàn)附

5、錄B、C (P524-543)1、PSpice電子線路仿真設(shè)計(jì)軟件。電子線路仿真設(shè)計(jì)軟件。2、MATLAB是是矩陣實(shí)驗(yàn)室，標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件。矩陣實(shí)驗(yàn)室，標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件。 3、 Multisim 是美國(guó)國(guó)家儀器（是美國(guó)國(guó)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(jì)的工具軟件，子電路仿真與設(shè)計(jì)的工具軟件， 理念是理念是“把實(shí)驗(yàn)室裝進(jìn)把實(shí)驗(yàn)室裝進(jìn)PC機(jī)中機(jī)中”，“軟件就是儀軟件就是儀器器”-虛擬儀器。虛擬儀器。答疑時(shí)間與聯(lián)系方式答疑時(shí)間與聯(lián)系方式 答疑時(shí)間：每次上完理論課或?qū)嶒?yàn)課后。答疑時(shí)間：每次上完理論課或?qū)嶒?yàn)課后。 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(jī)考核方式課程成績(jī)考核方式 理論理論成績(jī)成績(jī)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(jī)占期末考試成績(jī)占70%；平時(shí)成績(jī)占；平時(shí)成績(jī)占30%； 每次實(shí)驗(yàn)班一組，每人每次實(shí)驗(yàn)每次實(shí)驗(yàn)班一組，每人每次實(shí)驗(yàn)100分，分，由三部分組成：預(yù)習(xí)由三部分組成：預(yù)習(xí)報(bào)告報(bào)告10分、操作分、操作50分和分和實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告報(bào)告40分。分。 最終最終實(shí)驗(yàn)成績(jī)實(shí)驗(yàn)成績(jī)是是10次實(shí)驗(yàn)的平均分。次實(shí)驗(yàn)的平均分。本本課程課程的幾個(gè)基本概念的幾個(gè)基本概念電路電路 電電在

7、日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究工作中廣在日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究工作中廣泛應(yīng)用。如收錄機(jī)、電視機(jī)、錄像機(jī)、音泛應(yīng)用。如收錄機(jī)、電視機(jī)、錄像機(jī)、音響設(shè)備、計(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)和電力網(wǎng)絡(luò)中響設(shè)備、計(jì)算機(jī)、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(yùn)算放大器運(yùn)算放大器晶體管晶體管 低頻信號(hào)發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)低頻信號(hào)發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 實(shí)際電路的組成：實(shí)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(yùn)算放大器、集成電路、圈、變壓器、晶體管、運(yùn)算放大器、集成電路、傳輸線、電池、發(fā)電機(jī)和信號(hào)發(fā)生器等電氣器件傳輸線

8、、電池、發(fā)電機(jī)和信號(hào)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(shí)際電路：實(shí)際電路：由電源（信號(hào)源）、中間環(huán)節(jié)與負(fù)載由電源（信號(hào)源）、中間環(huán)節(jié)與負(fù)載組成。組成。 實(shí)際電路的作用：實(shí)際電路的作用： 1 1）、實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換。）、實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換。（強(qiáng)電）（強(qiáng)電） 2 2）、實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的傳輸、處理和存儲(chǔ)。）、實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的傳輸、處理和存儲(chǔ)。（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(lái)描用電流、電壓、電荷、磁通等物理量來(lái)描述其中的過(guò)程。主要計(jì)算電路中各電氣器述其中的過(guò)程。主要計(jì)算電路中各電氣器件端子通過(guò)的電

9、流、端子間的電壓。件端子通過(guò)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(shí)際電路實(shí)際電路; (2) 電路模型。電路模型。 電路模型是實(shí)際電路抽象而成，它近似地電路模型是實(shí)際電路抽象而成，它近似地反映實(shí)際電路的電氣特性。反映實(shí)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(dǎo)線理想導(dǎo)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(jiǎn)稱為電路，請(qǐng)本課程主要討論電路模型，常簡(jiǎn)稱為電路，請(qǐng)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(lái)表示電路模型常用電路圖來(lái)表示電路模型(a) 實(shí)際電路實(shí)際電路 (b) 電原理圖電原理圖 (c) 電路模型電路模型 (d) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖圖圖12 晶體管放大電路晶體管放大電路(a)實(shí)際電路實(shí)際電路 (b)電原理圖電原理圖 (c)電路模型電路模型 (d)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖電路元件（理想的電路元件簡(jiǎn)稱）電路元件（理想的電路元件簡(jiǎn)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(chǔ)能元件（電容、電感）儲(chǔ)能元件（電容、電感）電阻元件電阻元件理想導(dǎo)線理想導(dǎo)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(shí)變、時(shí)變、 時(shí)不變時(shí)不變 無(wú)源、有源無(wú)源、有源 根據(jù)實(shí)際電路的幾何尺寸根據(jù)實(shí)際電路的幾何尺寸(d)與其工作信號(hào)波長(zhǎng)與其工作信號(hào)波長(zhǎng)()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(shí)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(gè)正電荷運(yùn)動(dòng)的方向一個(gè)正電荷運(yùn)動(dòng)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?yàn)楸硎荆杭^的指向?yàn)殡娏鞯膮⒖挤较?。電流的參考方向?用用雙下標(biāo)雙下標(biāo)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：?jiǎn)挝唬篤 (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(diǎn)移至從電路中一點(diǎn)移至另一點(diǎn)另一點(diǎn)時(shí)時(shí)電場(chǎng)力做功（電場(chǎng)力做功（W）的大小。）的大小。l 電位電位 l 實(shí)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(diǎn)移至從電路中一點(diǎn)移至參考點(diǎn)（參考點(diǎn)（ 0）時(shí)電場(chǎng)力做功的大小。時(shí)電場(chǎng)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(diǎn)均勻移動(dòng)至點(diǎn)均勻移動(dòng)至b點(diǎn)點(diǎn)電場(chǎng)力做功電場(chǎng)力做功8J，由，由b點(diǎn)移動(dòng)到點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn)電場(chǎng)點(diǎn)電場(chǎng)力做功為力做功為12J，(1) 若以若以b點(diǎn)為參考點(diǎn)點(diǎn)為參考點(diǎn)，求，求a、b

14、、c點(diǎn)點(diǎn)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(diǎn)為電位參考點(diǎn)點(diǎn)為電位參考點(diǎn)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(diǎn)為電位參考點(diǎn)點(diǎn)為電位參考點(diǎn)（1 1）電路中）電路中電位參考點(diǎn)可任意選擇電位參考點(diǎn)可任意選擇；（2 2）參考點(diǎn)一經(jīng)選定，電路中各點(diǎn)的電位值就是唯一的；）參考點(diǎn)一經(jīng)選定，電路中各點(diǎn)的電位值就是唯一的；（3 3）當(dāng)選擇不同的電

15、位參考點(diǎn)時(shí)，電路中各點(diǎn)電位值將）當(dāng)選擇不同的電位參考點(diǎn)時(shí)，電路中各點(diǎn)電位值將 改變，改變，但任意兩點(diǎn)間電壓保持不變。但任意兩點(diǎn)間電壓保持不變。問(wèn)題問(wèn)題?question 復(fù)雜電路或交變電路中，兩點(diǎn)間電壓的復(fù)雜電路或交變電路中，兩點(diǎn)間電壓的實(shí)際方向往實(shí)際方向往往不易判別往不易判別，給實(shí)際電路問(wèn)題的分析計(jì)算帶來(lái)困難。，給實(shí)際電路問(wèn)題的分析計(jì)算帶來(lái)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(shí)際方向?qū)嶋H方向+實(shí)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(fù)極性正負(fù)極性表示表示(3) 用用雙下標(biāo)雙下標(biāo)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(biāo)，問(wèn)：電壓電流參考方向如圖中所標(biāo)，問(wèn)：A、B兩部分電路電壓電流參考方向關(guān)聯(lián)否？?jī)刹糠蛛娐冯妷弘娏鲄⒖挤较蜿P(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(yīng)位置在圖中相應(yīng)位置標(biāo)注標(biāo)注 (包括方包括方向和向和符號(hào)符號(hào)），），在計(jì)算過(guò)程中不得任意改變。在計(jì)算過(guò)程中不得任意改變。（3）參考方向不同時(shí)，其表達(dá)式相差一負(fù)號(hào)，但）參考方向不同時(shí)，其表達(dá)式相差一負(fù)號(hào)，但實(shí)際實(shí)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(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所做的功單位時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)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(shí)際吸收實(shí)際吸收)P0 表示發(fā)出正功率表示發(fā)出正功率 (實(shí)際發(fā)出實(shí)際發(fā)出)P0 表示發(fā)出表示發(fā)出負(fù)功率負(fù)功率 (實(shí)際吸收實(shí)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