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課程的性質(zhì)和任務(wù)2、提高獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力;3、為后續(xù)課程奠定必要的基礎(chǔ);4、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能。目的、任務(wù)1、掌握電路的基本理論、基本分析方法;《電路》是自動(dòng)化學(xué)院等專業(yè)的一門(mén)主要技術(shù)基礎(chǔ)課,也是研究電路理論的入門(mén)課程。電路應(yīng)用舉例1、電力工業(yè)(能源、電力、電工制造)10kV330kV10kV400V

電工理論學(xué)科是電力工業(yè)主要依靠的技術(shù)學(xué)科電路應(yīng)用舉例

2、基礎(chǔ)工業(yè)(運(yùn)輸、鐵路、冶金、化工、機(jī)械)必不可少的支持技術(shù)電工理論學(xué)科是基礎(chǔ)工業(yè)電路應(yīng)用舉例

3、高新技術(shù)(生物、光學(xué)、半導(dǎo)體、衛(wèi)星、空間站、核彈、導(dǎo)彈等)電路是高新技術(shù)必不可少的組成部分參考書(shū)目3、《電路原理》江澤佳主編;1、《電路》邱關(guān)源主編,第5版;

2、《電路分析基礎(chǔ)》李翰遜編;學(xué)習(xí)方法1、預(yù)習(xí)2、聽(tīng)講、記筆記、提問(wèn)題、回答問(wèn)題3、復(fù)習(xí)、做作業(yè)(每次2~3題)考試方法卷面80%+平時(shí)成績(jī)20%平時(shí)分給分標(biāo)準(zhǔn):考勤8分:遲到一次-1,曠課一次-2;替別人答道各自-5分;作業(yè)8分:每次作業(yè)成績(jī)分A、B、C三等,不交則-2;補(bǔ)交每次-1,作業(yè)得A+則+1隨堂測(cè)驗(yàn):5分:得A++1;得C-2;沒(méi)交-5分第一章

電路模型和電路定律一.實(shí)際電路的組成§1-1電路和電路模型

由電阻器、電容器、線圈、變壓器、晶體管、運(yùn)算放大器、傳輸線、電池、發(fā)電機(jī)和信號(hào)發(fā)生器等電氣器件和設(shè)備連接而成的電路,稱為實(shí)際電路。實(shí)際器件和設(shè)備舉例:電容器電池晶體管電阻器運(yùn)算放大器線圈

低頻信號(hào)發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)導(dǎo)線電池開(kāi)關(guān)燈泡(a)實(shí)際電路(b)電路模型1.

理想元件:具有某種確定的電或磁性質(zhì)的假想元件,每一種理想元件只表示一種電或磁現(xiàn)象,具有精確定義或數(shù)學(xué)模型。二、電路模型電磁現(xiàn)象理想元件數(shù)學(xué)模型定義式電能的消耗存儲(chǔ)磁場(chǎng)能存儲(chǔ)電場(chǎng)能例:線圈的幾種電路模型(a)(b)線圈的電路模型2.電路模型:由理想元件按一定方式聯(lián)接而成。

三.集中參數(shù)電路(Lumpedparametercurcuit)根據(jù)實(shí)際電路的幾何尺寸(d)與其工作信號(hào)波長(zhǎng)

(λ)的關(guān)系,可以將它們分為兩大類:(1)集中參數(shù)電路:滿足d<<λ條件的電路。

電力系統(tǒng):f=50Hz

=c/f=6000km(2)分布參數(shù)電路:不滿足d<<λ條件的電路。說(shuō)明:電路(1)主要討論集中參數(shù)電路,簡(jiǎn)稱為電路

§1-2

電流和電壓及參考方向

一.電流

1.電荷正電荷(質(zhì)子帶正電荷)負(fù)電荷(電子帶負(fù)電荷)電荷量:電荷的多少。符號(hào):q單位:庫(kù)侖[C]2.電流的定義及單位形成:帶電粒子的定向運(yùn)動(dòng)

電流強(qiáng)度(簡(jiǎn)稱電流):?jiǎn)挝婚g內(nèi)穿過(guò)導(dǎo)體或半導(dǎo)體橫截面的電量的代數(shù)和。變動(dòng)電流:大小和方向隨時(shí)間而變化恒定電流(簡(jiǎn)稱直流):大小和方向不隨時(shí)間而變化,用符號(hào)I表示。

②方向:BA或ABAB

a電流的實(shí)際方向(真實(shí)方向):正電荷運(yùn)動(dòng)的方向電荷總的流向,是標(biāo)量(代數(shù)量)b電流的參考方向:假定的正方向問(wèn)題的提出:在復(fù)雜電路中難于判斷元件中電流的實(shí)際方向,電路如何求解?例:10VIUs1ABRUs2iR+-+-1)假定iR的方向參考方向2)計(jì)算結(jié)果

iR>0:電流的真實(shí)方向與參考方向相同

iR<0電流的真實(shí)方向與參考方向相反ABi表示方法:①

在電路計(jì)算時(shí),必須首先假定參考方向,否則計(jì)算無(wú)效。

注意:②

參考方向可任意假定。③

電路中只標(biāo)參考方向,而不標(biāo)真實(shí)方向。由歐姆定律真實(shí)方向同參考方向例:+10V-I真實(shí)方向與參考方向相反2、電壓U單位正電荷q

從電路中一點(diǎn)移至另一點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力做功(W)的大小。1、電位

單位正電荷q

從電路中一點(diǎn)移至參考點(diǎn)(=0)時(shí)電場(chǎng)力做功的大小。實(shí)際電壓方向

電位真正降低的方向。dqdW二、電壓

參考方向:假定的正方向

表示方法:雙下標(biāo)箭頭AB極性AB+-

單位V(伏)、kV、mV、V3.電壓和電流的關(guān)聯(lián)方向:電流和電壓參考方向規(guī)定為一致.§1-3電功率1.定義:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電路各部分所取用或發(fā)出的電能功率的單位:W(瓦)(Watt,瓦特)能量的單位:J(焦)(Joule,焦耳)2.電路吸收或發(fā)出功率的判斷u,i

取關(guān)聯(lián)參考方向P=ui

表示元件吸收的功率P>0

吸收正功率

(實(shí)際吸收)P<0

吸收負(fù)功率

(實(shí)際發(fā)出)P=ui

表示元件發(fā)出的功率P>0

發(fā)出正功率

(實(shí)際發(fā)出)P<0

發(fā)出負(fù)功率

(實(shí)際吸收)

u,i

取非關(guān)聯(lián)參考方向+-iu+-iu關(guān)聯(lián)方向非關(guān)聯(lián)方向結(jié)論:3、功率守恒原理+U-+-+-作業(yè):1-1;1-3例

求圖示電路中各方框所代表的元件吸收或產(chǎn)生的功率。已知:U1=1V,U2=-3V,U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3V,I1=2A,I2=1A,,I3=-1A564123I2I3I1++++++-----U6U5U4U3U2U1-解對(duì)一完整的電路,滿足:發(fā)出的功率=吸收的功率注意564123I2I3I1++++++-----U6U5U4U3U2U1-電路定律

歐姆定律§1-4電路元件

元件約束:每一個(gè)元件上電壓、電流的關(guān)系

拓?fù)浼s束:反映電路的連接

+-常用的各種二端電阻器件電阻器晶體二極管說(shuō)明:+-+-+-iuui線性電阻非線性電阻§1-5電壓源和電流源

1.定義:若一二端元件,無(wú)論其中電流值如何變化,其兩端電壓始終保持為一確定的時(shí)間函數(shù)us(t),則稱此二端元件為電壓源。一.電壓源符號(hào)+-+-i直流t方波函數(shù)t正弦交流伏安特性:電源兩端電壓由電源本身決定,與外電路無(wú)關(guān);與流經(jīng)它的電流方向、大小無(wú)關(guān)。通過(guò)電壓源的電流由電源及外電路共同決定。例Ri-+外電路電壓源不能短路!

2.特性

③并聯(lián)于理想電壓源各支路電流、功率,可分別計(jì)算,互不影響+-+-+-+-+-(等效電路)例計(jì)算圖示電路各元件的功率解發(fā)出吸收吸收滿足:P(發(fā))=P(吸)i+_+_10V5V-+二.電流源1.定義:若一二端元件,無(wú)論端電壓值如何,其電流始終保持為一確定的時(shí)間函數(shù)is(t),則稱此二端元件為電流源。實(shí)際電流源的例子--光電池

+-電路符號(hào)直流電流源

+-電路符號(hào)直流電流源

2.特性電流源的輸出電流由電源本身決定,與外電路無(wú)關(guān);與它兩端電壓方向、大小無(wú)關(guān)。電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定。例Ru-+外電路電流源不能開(kāi)路?、叟c電流源串聯(lián)的各元件,可分別計(jì)算,互不影響+-+-例:+-1A+-+-+-例計(jì)算圖示電路各元件的功率解發(fā)出發(fā)出滿足:P(發(fā))=P(吸)u2Ai+_5V-+解:由廣義節(jié)點(diǎn)知:I=0

+-I作業(yè):1-4,1-5(b,c)二.定義:如某電源向外提供的電壓或電流受電路中其它電壓或電流控制,該電源稱為受控電源(簡(jiǎn)稱受控源)控制支路+-+-受控支路一.引言§1-6受控源(非獨(dú)立源)

ibicib說(shuō)明:+-控制支路+-+-受控支路三.理想受控源分類+-+-+-+-+-+-

2.耦合元件

1

被控量與控制量共存亡四.特點(diǎn)

3.靜態(tài)元件+-無(wú)意義五.分析方法列方程時(shí),受控源同獨(dú)立源一樣處理解:+-+--+例:+-討論:①負(fù)號(hào)(與u0參考方向的選擇有關(guān))②耦合元件求:電壓u2解5i1+_u2_i1++-3u1=6V3.受控源與獨(dú)立源的比較獨(dú)立源電壓(或電流)由電源本身決定,與電路中其它電壓、電流無(wú)關(guān),而受控源電壓(或電流)由控制量決定。獨(dú)立源在電路中起“激勵(lì)”作用,在電路中產(chǎn)生電壓、電流,而受控源是反映電路中某處的電壓或電流對(duì)另一處的電壓或電流的控制關(guān)系,在電路中不能作為“激勵(lì)”。+-R作業(yè):1-10§1-7基爾霍夫定律①

支路(branch)分支:流過(guò)同一電流的網(wǎng)絡(luò)分支(3)元件:一個(gè)兩端元件為一條支路(5)②節(jié)點(diǎn)(node):兩個(gè)或兩個(gè)以上支路的連接點(diǎn)(A,B,C,D)

回路(loop):電路中任一閉合的路徑(ABCD,ABD,BCD)

④網(wǎng)孔(mesh):內(nèi)部沒(méi)有支路的回路(ABD)1.定義名詞B4321ADC512

+iK流入節(jié)點(diǎn)-iK流出節(jié)點(diǎn)例:節(jié)點(diǎn)a的KCL方程為

a2.基爾霍夫電流定律(Kirchhoff’sCurrentLaw)

①定律內(nèi)容:對(duì)于集中參數(shù)電路中的任一節(jié)點(diǎn),在任一時(shí)刻,流入(或流出)該節(jié)點(diǎn)的所有支路的電流的代數(shù)和為零。

圖中各電流方向?yàn)閰⒖挤较?,而各電流值可為正或?fù)。說(shuō)明②

物理性質(zhì):電荷守恒定律的體現(xiàn)③

特點(diǎn):a.

KCL由電路的連接方式定,而與元件性質(zhì)無(wú)關(guān)。

b.

與電流的變化規(guī)律無(wú)關(guān)(直流,變動(dòng)電流均適用)

c.

只適用集中參數(shù)電路

d.

可列出的獨(dú)立方程數(shù)為n-1,n是電路中的節(jié)點(diǎn)數(shù)e.

推廣:KCL適用于封閉面(廣義節(jié)點(diǎn))

例:54321DB例三式相加得:1

32

3.基爾霍夫電壓定律(Kirchhoff'sVoltageLaw)①定律內(nèi)容:對(duì)于集中參數(shù)電路中的任一回路,在任一時(shí)刻,沿著該回路的任一繞行方向,回路中所有支路電壓的代數(shù)和為零。I+--+標(biāo)定各元件電

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