清華大學(xué)電路課件

第1章緒論1.1電路1.2電流和電壓1.3電路模型的建立和電路分析的基本觀點1.4電路用于信號處理1.6電路的分類1.5電路用于能量處理清華大學(xué)電路原理教學(xué)組1.1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。電源（source）：提供能量或信號。負(fù)載（load）：將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，或?qū)π盘栠M(jìn)行處理。導(dǎo)線（line）、開關(guān)（switch）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（current）的流通提供路徑。清華大學(xué)電路原理教學(xué)組二、為什么要學(xué)習(xí)電路？從學(xué)術(shù)的觀點來看電路是電氣工程（electricalengineering）的基礎(chǔ)。電路是計算機科學(xué)（computerscience）的基礎(chǔ)。從實際情況來看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。清華大學(xué)電路原理教學(xué)組三、什么是電氣工程？國內(nèi)習(xí)慣的歸類與統(tǒng)稱各學(xué)科領(lǐng)域國外習(xí)慣的歸類與統(tǒng)稱電氣工程電力工程電氣工程信息科學(xué)與技術(shù)(或電子信息科學(xué)與技術(shù))控制工程通信工程電子工程……計算機科學(xué)與技術(shù)計算機科學(xué)計算機工程統(tǒng)稱：電氣工程與信息科學(xué)（或電氣電子信息科學(xué)）統(tǒng)稱：電氣工程與計算機科學(xué)（簡稱EECS、ECE）四、電路都有哪些作用？處理能量電能的產(chǎn)生、傳輸、分配……處理信號電信號的獲得、變換、放大……清華大學(xué)電路原理教學(xué)組電路原理相互融合的信息系統(tǒng)(無處不在的IT產(chǎn)業(yè))公共基礎(chǔ)專門技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域電力系統(tǒng)(能量傳輸與處理)控制系統(tǒng)(信號反饋與處理)通信系統(tǒng)(信號傳輸與處理)信號處理系統(tǒng)*計算機系統(tǒng)電力電子技術(shù)(關(guān)注大功率)通信電路(關(guān)注高頻段)微電子技術(shù)(集成芯片設(shè)計)模擬電子線路數(shù)字電子線路信號與系統(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）。五、電路原理的后續(xù)課程電路分析(analysis)電路理論（電路原理）實際電路電路模型分析求解方程（代數(shù)、常微分、偏微分）結(jié)果電路分析電路綜合電路綜合(synthesis)六、電路分析與電路綜合清華大學(xué)電路原理教學(xué)組根據(jù)電源性質(zhì)直流電路交流電路根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)電阻電路動態(tài)電路根據(jù)感興趣的時段暫態(tài)分析穩(wěn)態(tài)分析七、如何看待電路返回目錄清華大學(xué)電路原理教學(xué)組1.2電流和電壓一、電流（current）帶電質(zhì)點有規(guī)律的運動形成電流。電流的大小用電流強度表示。電流強度：單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量。單位名稱：安[培]符號：A（Ampere，安培；1775–1836，F(xiàn)rance）清華大學(xué)電路原理教學(xué)組電流的參考方向:實際方向?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。i

參考方向AB清華大學(xué)電路原理教學(xué)組電流欲參考?xì)g方向僵的兩種撒表示：用箭擱頭表輪示：汽箭頭菠的指醬向為電流槽的參豆考方繁向；用雙催下標(biāo)遞表示秒：如iAB，電流巷的參哈考方雪向由A指向B。i參考顯方向i參考爸方向i>霜0i<宿0實際意方向電流軍的參嘩考方膊向與槍實際權(quán)方向團(tuán)的關(guān)親系:實際方向清華造大學(xué)晃電路賠原理區(qū)教學(xué)挑組例10V10ABI1II2電路陸中電隊流I的大孤小為1A之,其方奶向為遇從A流向B。（此為權(quán)電流塊的實別際方織向）若參處考方害向如I1所示恐，則I1=1邪A若參兼考方繭向如I2所示唯，則I2=-1A因此枕，同包一支架路的緩電流握可用挪兩種典方法允表示虎。清華要大學(xué)弟電路胃原理共教學(xué)蒼組二、集電隊壓（vo貫lt塑ag斯e）電場西中某裕兩點A、B間的輕電壓形（降）UAB等于蝦將點溉電荷q從A點移膏至B點電傍場力掩所做修的功WAB與該泰點電科荷q的比傳值，剛即單位譯名稱：伏[特]符號劍：V（Vo益lt，伏特育；17免45–18盯27，It禍al起ia連n）AB清華沖大學(xué)沾電路漫原理爆教學(xué)誰組電壓潛（降懂）的夸參考丸方向份：U>0參考方向U+–參考方向U+–<0U+實際方向–+實際方向–+實際方向–+實際方向–清華抖大學(xué)爭電路鬧原理化教學(xué)幣組電路董中電往壓UAB=10冒V，方向從A指向B（實際慢方向賣）。若電吐壓參父考方繡向如U1所示都，電跌壓參耗考方扁向與造實際俯方向筍相同狼，則U1=1噸0V。若電盟壓參限考方模向如U2所示嬸，電列壓參睜考方帖向與那實際獻(xiàn)方向策相反嚼，則U2=-10舞V。U1例10V10AB

U2清華蟲大學(xué)年電路慮原理儀教學(xué)兇組電壓袋參考炭方向腰的三沉種表護(hù)示方記式：(3勺)用箭蓋頭表攝示：箭頭毒指向叢為電浙壓（剝降）返的參摧考方盯向。(1嚼)用正胡負(fù)極豆性表逆示：由正音極指遇向負(fù)霧極的休方向碗為電暖（降祥）的莫參考拘方向凡。(2茶)用雙姜下標(biāo)尿表示悲：如UAB，由A指向B的方嶄向為竭電（貞降）拍的參卸考方咐向。UU+ABUAB關(guān)于沿參考旋方向?qū)毜男÷菇Y(jié)：（1）貞分析制電路獄前必狐須選嫂定電弊壓和芳電流裳的參肆考方阿向。（2）參考瘋方向終一經(jīng)那選定異，必債須在獎圖中挖相應(yīng)責(zé)位置饞標(biāo)注遷（龜包括厲方向橫和符號），弊在計壩算過蝦程中文不得財任意木改變標(biāo)。+–Riuu膊=Ri+-Riuu歲=-Ri（3）參考欠方向睜不同亞時，留其表己達(dá)式寸符號飛也不謀同，蝕但實搭際方涉向不忍變。（5）末參考紫方向冷也稱爹為假斧定方鉛向、析正方火向，血以后亞討論許均在杏參考定方向較下進(jìn)搜行。（4）慌元件辣或支料路的u，i通常辮采用戴相同游的參碗考方黎向（以減騎少公駱式中細(xì)負(fù)號）稱之龜為關(guān)聯(lián)掛參考識方向。反渣之，凈稱為非關(guān)襯聯(lián)參洞考方隱向。+-iu+-iu關(guān)聯(lián)攪參考貫方向非關(guān)水聯(lián)參健考方糟向清華墨大學(xué)痕電路繪原理喜教學(xué)睛組在分兩析電掙路問吼題時株，常肢在電徐路中厘選一奶個點鐵為參脫考點(re啦fe貝re慨nc民e取po簽in略t)，把任蘋一點肯到參購考點推的電慰壓（無降）洪稱為暴該點漏的電偉位。參考芬點的庫電位電為零，參案考點堪也稱葉為零盯電位絲式點。電位跪用（或U）表示徒，單逝位與粥電壓嘗相同頑，也炮是V（伏）。abcd設(shè)c點為配電位朋參考緒點，枯則c=0a=Uac，b=Ubc，d=Udc三、碰電轉(zhuǎn)位（po找te韻nt揭ia福l）清華陣大學(xué)傷電路帳原理艘教學(xué)眾組兩點項間電眠壓與蘆電位猛的關(guān)趕系：仍設(shè)c點為值電位偉參考惹點，c=0Uac=a，Udc=dUad=a–d前例結(jié)論：電蠶路中司任意勇兩點細(xì)間的陰電壓抄等于鑒該兩述點間僅的電葡位差略（po負(fù)te千nt警ia萄l廳di捎ff土er盤en近ce）。abcd清華騰大學(xué)晨電路爽原理苗教學(xué)勿組例abc1.祖5V1.壤5V已知Uab=1檢.5治V，Ubc=1丑.5懲V(1燒)以a點為猴參考棗點，a=0Uab=a–bb=a–Uab=添–1最.5持VUbc=b–cc=b–Ubc=遼–1擁.5課–1乖.5直=乘–高3森VUac=a–c=0–(母–3已)=盡3銷V(2己)以b點為告參考柱點，b=0Uab=a–ba=b+Uab=仿1.湯5習(xí)VUbc=b–cc=b–Ubc=我–1辨.5甘VUac=a–c=撈1.鍵5–(非–1爛.5粗)蠟=堵3妻V結(jié)論：電嗚路中伍電位球參考票點可雖任意揚選擇隊；當(dāng)藍(lán)選擇償不同鴿的電美位參想考點份時，耽電路鞏中各拖點電享位將琴改變熄，但萄任意儀兩點峽間璃電壓酒保持跪不變反。外力灶（非瞧靜電歌力）共克服易電場泊力把梳單位砌正電交荷從妨負(fù)極賭經(jīng)電情源內(nèi)據(jù)部移貫到正乘極所木作的優(yōu)功稱津為電尤源的扭電動苗勢。e的單域位與近電壓需相同公，也煮是V（伏）電壓UAB表示A點到B點電位的降低（potentialdrop）電動勢eBA表示B點到A點電位的升高（potentialrise）所以BA四、屆電老動勢（el喇ec場tr殺om處ot途iv法e者fo旺rc糟e）清華倍大學(xué)傭電路壞原理泄教學(xué)湖組五、洗端淺口（po酬rt）與右二端牲口（tw激o-絮po浴rt）端口賓由一糖對端抵鈕構(gòu)炊成，伯且滿煩足從棚一個互端鈕釋流入偽的電瓣流等貝于從溜另一俱個端輛鈕流嗓出的屢電流藝。當(dāng)一喊個電導(dǎo)路與理外部魯電路晶通過鋼兩個是端口挺連接鋸時稱奴此電戰(zhàn)路為迷二端屆口網(wǎng)艙絡(luò)。uii+-線性RLCM受控源i1i2i2i1u1u2+-+-返回邁目錄清華踐大學(xué)賣電路流原理爬教學(xué)光組1.魂3電路被模型轎的建年立和園電路欲分析卻的基串本觀毅點一、退電路雷模型釘（ci段rc貫ui子t濫mo收de賺l）理想霜電路灘元件由實虧際元神件抽其象出梨來具調(diào)有某犧種單亞一電際磁性繭質(zhì)的叉假想趣元件。幾種區(qū)基本棄的理擔(dān)想電啟路元疑件：電阻（re瘋si需st健or）元件覆：表示揚消耗站電能溪的元榮件。電感（in準(zhǔn)du屈ct寒or）元件嶼：表示攻各種家電感編線圈細(xì)產(chǎn)生蜻磁場舌、儲遇存能是量的襲作用號。電容（ca態(tài)pa賴ci胞to垮r）元件臭：表示央各種巴電容干器產(chǎn)愈生電乒場、水儲存語能量行的作街用。電源（so懲ur窄ce）元件蘇：表示蝦各種縱將其氣它形投式的刮能量箭轉(zhuǎn)變妨成電夠能的惑元件薦。2.電路疫模型由理功想電也路元谷件組級成的鍵電路也，其盲與實男際電朝路具足有基琴本相役同的顛電磁俊性質(zhì)娘。導(dǎo)線電池開關(guān)燈泡例實際交電路電路叮模型清華餃大學(xué)梨電路繡原理和教學(xué)跡組二、讀電路辮分析渣的基車本觀松點抽象贏觀點工程中近似澆觀點等效凝觀點返回肯目錄清華騰大學(xué)飾電路錢原理懷教學(xué)頸組1.焰4電路售用于偉信號鋸處理一、畝信宴號（si拆gn送al）信號偏是消膨息的木表現(xiàn)遵形式櫻。消息蘋是指蠅運動供或狀局態(tài)變原化的貢直接豎反應(yīng)涂，即短待傳鵝輸與潑處理帽的原走始對汪象。信號確定街性信色號隨機鑄信號周期扶信號非周介期信孔號離散叼信號連續(xù)軍信號數(shù)字支信號抽樣集信號模擬穿信號清華百大學(xué)堆電路殖原理課教學(xué)牢組二、丑周擇期信秒號的平才均值信號歪的平光均值信號曠的絕扁對平詳均值返回宜目錄清華娘大學(xué)錘電路鏈原理舌教學(xué)府組1.乳5電路橡用于抽能量殿處理一、立功暗率（po男we似r）單位野時間飽內(nèi)電渣場力娃所做艇的功衛(wèi)。功率恨的單屢位名潤稱：膜瓦[特]符號?。篧（Wa療tt，瓦特脹；17推36–18適19，Br浪it張is農(nóng)h）能量分的單釣位名紅稱：抹焦[耳]符號熊：J（Jo澡ul毀e，焦耳沉；18引18–18識89，Br重it護(hù)is寒h）電壓年、電接流采旦用參鑼考方蛇向時擔(dān)功率帖的計葵算和腳判斷泰：1.u，i取關(guān)聯(lián)禍參考鼓方向P>0吸收雕正功拆率慣（赴實際令吸收樣）P<0吸收挨負(fù)功器率赴（麗實際顆發(fā)出譯）+–iu元件街發(fā)出姐的功繭率P發(fā)=uiP>0發(fā)出虎正功輕率洽（鵲實際倡發(fā)出偵）P<0發(fā)出貿(mào)負(fù)功鍵率撒（疲實際葉吸收贈）+–iu2.u，i取非關(guān)聯(lián)腳參考宏方向P吸

=ui元件吸收的功率清華雜大學(xué)鞋電路躬原理尋教學(xué)棵組+–5IURU1U2例U1=1本0V，U2=5梨V。分別旦求電暫源、羅電阻寨的功終率。I=UR/5扛=(U1–U2)/甘5=柳(1縱0–致5)罰/5嫌=1笨APR吸=URI=才51滾=駛5炕WPU1發(fā)=U1I=武101愁=印1等0紙WPU2吸=U2I=路51知=開5造WP發(fā)=海10W，P吸=抱5+鵲5=佳10WP發(fā)=P吸（功陡率守有恒）清華估大學(xué)鋤電路著原理境教學(xué)占組二、肚周狐期信附號的條有效膊值（ef獅fe售ct五iv喂e仇va近lu概e）有效乘值也框稱方均怖根值(ro勁ot刪-me捆en-s重qu秤ar等e，簡領(lǐng)記為rm輝s)W1=I2RTRi(t)電壓史有效痕值清華拌大學(xué)駕電路頓原理栽教學(xué)皺組正弦筍電流竿、電系壓的盼有效蝴值：設(shè)i(t)=Imsi蝕n(鉗t+y)注意:只適舅用正恨弦量返回帥目錄清華塘大學(xué)鑄電路瞎原理凡教學(xué)喘組1.映6