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路分析的基本觀點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)的觀點來看從學(xué)術(shù)的觀點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)。電路是計算機科學(xué)（電路是計算機科學(xué)（computer science）的基礎(chǔ)。）的基礎(chǔ)。 從實際情況來看從實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)實生活有幫助。熟練掌握電路原理對現(xiàn)實生活有幫助。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)*計算機系統(tǒng)計算機系統(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)計集成芯片設(shè)計)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）實際電路實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)感興趣的時段根據(jù)感興趣的時段暫態(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)點有規(guī)律的運動形成電流。帶電質(zhì)點有規(guī)律的運動形成電流。電流的大小用電流的大小用電流強度電流強度表示。表示。電流強度：電流強度：單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的

6、電量。單位時間內(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：任意選定的一個方向即為電流的參考方向。參考方向：任意選定的一個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：箭頭的指向為用箭頭表示：箭頭的指向為電流的參考方向；電流的參考方向； 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 （實際吸收）（實際吸收）P0 發(fā)出正功率發(fā)出正功率 （實際發(fā)出）（實際發(fā)出）P0 發(fā)出負(fù)功率發(fā)出負(fù)功率 （實際吸收）（實際吸收）+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、。非時變（定常）電路：非時變（定常）電路： 負(fù)荷由非時變元件構(gòu)成的電路。負(fù)荷由非時變元件構(gòu)成的電路。時變電路：時變電路：負(fù)荷中包含時變元件的電路。負(fù)荷中包含時變元件的電路。二、二、 時變與非時變時變與非時變例例 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間才波需要多少時間才能傳輸?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，而此時烏魯木齊發(fā)電機的電發(fā)出的電磁波剛剛到達(dá)長沙，而此時烏魯木齊發(fā)電機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