绪论 电路分析 教学课件

有效值法
将非正弦周期信号的瞬时值进行平方 平均根值化，得到信号的有效值，用 于表示信号的大小。
非正弦周期电路的功率
瞬时功率
非正弦周期电压和电流的瞬 时值之积，表示电路中单位 时间内消耗的能量。
平均功率
瞬时功率的平均值，表示电 路在一段时间内消耗的总能 量。
视在功率
电压的有效值和电流的有效 值之积，表示电路的总功率 容量。
单位
亨利（H）。
电压源与电流源
定义
电压源是提供恒定电压 的元件，电流源是提供
恒定电流的元件。
符号
电压源通常用+、-号表 示，电流源通常用箭头
表示。
特性
电压源两端电压保持不 变，电流源输出电流保
持不变。
应用
用于提供稳定的电压或 电流。
基尔霍夫定律
定义
符号
基尔霍夫定律是电路分析的基本定律，包 括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律 。
正弦稳态电路分析
正弦稳态电路的概述
正弦稳态电路
在正弦电源激励下，电路中各处 的电压和电流均随时间按正弦规 律变化，且不随时间改变其基本
规律的电路。
产生条件
电源、元件的特性及电路的连接方 式，都随时间按正弦规律变化。
特点
满足线性时不变元件的线性性质， 遵守基尔霍夫定律。
正弦稳态电路的元件
电阻元件
电容元件
电压与电流同相位，遵守欧姆定律。
电流超前电压90°，有“隔直通交” 的作用。
电感元件
电压超前电流90°，有“隔交通直” 的作用。
正弦稳态电路的分析方法
1 2
相量法
将正弦量表示为复数（相量），利用相量进行计 算的方法。
回路法

信号处理
在电子工程中，电路分析也广泛应用于信号处理领域，如 滤波器设计、频谱分析等，以实现对信号的有效处理和控 制。
在电力工程中的应用
电力系统分析
电路分析在电力工程中用于分析电力系统的运行状态，如电压、电 流和功率等参数，以确保电力系统的稳定性和可靠性。
电机与电器设计
电机与电器是电力系统中重要的设备，电路分析可以帮助设计者更 好地理解和优化电机与电器的性能，提高其效率和可靠性。
等问题。
数字电路
数字电路是通信系统中不可或 缺的一部分，电路分析有助于 设计和优化数字电路的性能。
电路分析在通信工程中的实际应用案例
滤波器设计
通过电路分析的方法，工程师可以设计出性能优越的滤波器，用 于提取或抑制特定频率的信号。
阻抗匹配
在无线通信中，阻抗匹配是非常重要的，利用电路分析可以找到最 佳的匹配方案，提高信号传输效率。
电路分析的历史与发展
历史回顾
电路分析起源于19世纪初的电学研 究，随着电子技术和计算机技术的不 断发展，电路分析的理论和方法不断 完善。
发展趋势
随着人工智能、物联网、新能源等领 域的快速发展，电路分析将面临新的 挑战和机遇，未来的研究将更加注重 跨学科交叉融合和实际应用。
02 电路的基本元件
电阻
04 电路的分析方法
支路电流法
总结词
通过已知的电源和电阻关系，求解未 知的电流。
详细描述
支路电流法是一种基于基尔霍夫定律 的电路分析方法，通过设定未知的支 路电流作为独立变量，根据电路中电 源和电阻的关系列出独立方程，求解 未知的电流。
节点电压法
总结词
通过已知的电源和电阻关系，求解未知的电压。
05 电路分析的应用

详细描述
欧姆定律是电路分析中最基本的定律 之一，它指出在纯电阻电路中，电压 、电流和电阻之间的关系为 V=IR，其 中 V 是电压，I 是电流，R 布问题的 定律
VS
详细描述
基尔霍夫定律包括两个部分：基尔霍夫电 流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（ KVL）。基尔霍夫电流定律指出，对于电 路中的任何节点，流入节点的电流之和等 于流出节点的电流之和；基尔霍夫电压定 律指出，对于电路中的任何闭合回路，沿 回路绕行一圈，各段电压的代数和等于零 。
电路分析基础PPT 课件
目 录
• 电路分析基础概述 • 电路元件和电路模型 • 电路分析的基本定律和方法 • 交流电路分析 • 动态电路分析 • 电路分析的应用实例
01
电路分析基础概述
电路分析的定义
电路分析
电路分析的方法
通过数学模型和物理定律，研究电路 中电压、电流和功率等参数的分布和 变化规律的科学。
时不变假设
电路中的元件参数不随时间变化， 即电路的工作状态只与输入信号的 幅度和相位有关，而与时间无关。
02
电路元件和电路模型
电阻元件
总结词
表示电路对电流的阻力，是电路中最基本的元件之一。
详细描述
电阻元件是表示电路对电流的阻力的一种元件，其大小与材料的电导率、长度 和截面积等因素有关。在电路分析中，电阻元件主要用于限制电流，产生电压 降落和消耗电能。
二阶动态电路的分析
总结词
二阶RLC电路的分析
详细描述
二阶RLC电路是指由一个电阻R、一个电感L和一个电容C 组成的电路，其动态行为由二阶微分方程描述。通过求解 该微分方程，可以得到电路中电压和电流的变化规律。
总结词
二阶动态电路的响应

0.4 电子电路分析的量
电子电路分析的量——描述电路模型电磁性能的量 ➢电路模型上的偏置——直流电压、电流和功率 ➢电路模型上的信号——交流电压、电流和功率
习惯上，电压、电流和功率分别用i(t)、u(t)和p(t)表示，简记 为i、u和p
第0章 绪论
Δq dq ①电流 i(t) = lim
Δt0 Δt dt
p dw dw dq ui dt dq dt
或写为 p吸 ui
式中，功率p的单位为W（瓦）
直流电流直流电压——用P=UI表示
40
第0章 绪论
功率的计算
➢关联参考方向，经计算，p > 0，电路实际吸收正功率；
p < 0，电路吸收负功率，实际发出功率
➢非关联参考方向，电路实际吸收或发出功率情况与之相 反
在分析电路问题时，常在电路中选一个点为参考点 (reference point)，把任一点到参考点的电压（降）称为该点的电位。
a
b
设c点为电位参考点，则 c 0
a Uac , b Ubc , d Udc
d
c
34 a b c
a
b
c
第0章 绪论
两点间电压与电位的关系 例：已知 Uab=1.5 V，Ubc=1.5 V，计算Uac (1) 以a点为参考点，a =0
P发= 10 W， P吸= 5+5=10 P发=P吸 （功率守恒）
练习
第0章 绪论
+ U1 － + U6 －
1
6
I1
－
++2 Fra bibliotek2U4 4
－+ + U3 － I2
3
U5 5 － I3

需要注意两个问题：
1．物理量出现正负值： “+”表示物理量的参考方向与实际方向相同； “-”表示物理量的参考方向与实际方向相反。
2．电路公式出现不同形式。
第1章 直流电路
1-4 电路中的参考方向
举例说明参考方向的应用问题：
物
II’=－0.208.2A8A
理
量 的
E
表
UU’=－2.82V.8V
R
示
RO
3.中间环节：是联接电源和负载的部分
第1章 直流电路
1-1 电路中的作用与组成
几点说明：
1.电源的输出电压 U 与电源内阻 RO 有关，内阻愈大，当负载变动时， 电源的端电压 U 的变动愈大；当 RO 不等于零且一定值时，负载愈大 （负载电阻 R 愈小），则 U 愈小；当 RO=0 时，U=E，即输出恒定电压。
法
公
式 的
U U R R 2-2 .8 .1 81 0 0 RR
形
II
0-0 .2.2 8 8
式
第1章 直流电路
1-5 理想电路元件
1.5 理想电路元件
电路模型:
为了便于对实际电路进行分析和数学描述，将实际元件理想化（或称模
型化），即在一定条件下突出其主要的电磁性质，忽略其次要因素把它近
似地看作理想电路元件。所组成的电路，就是实际电路的电路模型。
第1章 直流电路
1-1 电路中的作用与组成
1.1 电路的作用与组成部分
电路---为了某种需要由某些电工设备或元件按一定方式组合起来
的电流通路。
电路的作用：
1.实现电能的传输和转换; 例：手电筒电路和电力系统. 2.用以传递和处理信号。 例：扩音机和收音机。

i Cdu1064105 0.4A dt
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11
解答
从0.75ms到1.25ms期间
du 200 4 105 dt 0.5
i C du dt
106 4 105 0.4 A
编辑版ppt
12
例5-2
设电容与一电流源相接，电流 波形如图(b)中所示，试求电
容电压。设u(0)=0。
编辑版ppt
6
❖ 把两块金属极板用介质隔开就可构成一个简单的电 容器。
❖ 理想介质是不导电的，在外电源作用下，两块极板 上能分别存储等量的异性电荷。
❖ 外电源撤走后，电荷依靠电场力的作用互相吸引， 由于介质绝缘不能中和，极板上的电荷能长久地存 储下去。因此，电容器是一种能存储电荷的器件。
❖ 电容元件定义如下：一个二端元件，如果在任一时
(2)当信号变化很快时，一些实际器件已不能再用电阻模型 来表示，必须考虑到磁场变化及电场变化的现象，在模型 中需要增添电感、电容等动态元件。
❖ 至少包含一个动态元件的电路称为动态电路。
❖ 基尔霍夫定律施加于电路的约束关系只取决于电路的连接 方式，与构成电路的元件性质无关。
编辑版ppt
3
§5-1 电容元件
• 电容元件是一种反映电路及其附近存在电场而可以储存电 能的理想电路元件 。
• 电容效应是广泛存在的，任何两块金属导体，中间用绝 缘材料隔开，就形成一个电容器。工程实际中使用的电容 器虽然种类繁多、外形各不相同，但它们的基本结构是一 致的，都是用具有一定间隙、中间充满介质（如云母、涤 纶薄膜、陶瓷等）的金属极板（或箔、膜）、再从极板上 引出电极构成。这样设计、制造出来的电容器，体积小、 电容效应大，因为电场局限在两个极板之间，不宜受其它 因素影响，因此具有固定的量值。如果忽略这些器件的介 质损耗和漏电流，电容器可以用电容元件作为它们的电路 模型。

国内习惯的归类与统称
各学科领域
国外习惯的归类与统 称
电气工程
电力工程
控制工程
通信工程
电气工程
信息科学与技术
电子工程
(或电子信息科学与技术)
……
计算机科学与技术
计算机科学 计算机工程
统称：电气工程与信息科学 统称：电气工程与计算机科学
（或电气电子信息科学）
（简称EECS、ECE）
四、电路都有哪些作用？
• 处理能量
– 电能的产生、传输、分配……
• 处理信号
– 电信号的获得、变换、放大……
五、电路原理的后续课程
电路原理
信号与系统
模拟电子线路
电力电子技术
(关注大功率)
通信电路
(关注高频段)
数字电子线路
微电子技术
(集成芯片设计)
公共 基础
专门 技术
电力系统
控制系统
通信系统
信号处理系统* 计算机系统
(能量传输与处理)(信号反馈与处理) (信号传输与处理)
x 1
T
x(t) dt
T0
返回目录
1.5 电路用于能量处理
一、 功率（power） 单位时间内电场力所做的功。
p dw , u dw , i dq
dt
dq
dt
p dw dw dq ui dt dq dt
功率的单位名称：瓦[特] 符号：W （Watt， 瓦特； 1736 –1819 ， British） 能量的单位名称： 焦[耳] 符号：J （Joule，焦耳； 1818 – 1889， British）
例
I 10V
A I1
10
B I2
电路中电流 I 的大小为1A, 其方向为从A流向B。 （此为电流的实际方向）

总结词
通过设定各节点电压为变量，建立方程组来求解电压的方法。
详细描述
节点电压法是一种常用的电路分析方法，通过设定各节点电压为变量，根据基尔霍夫定律建立方程组，求解各节点电压。该方法适用于具有多个节点的电路。
总结词
将多个电源分别作用下的电路响应叠加起来，得到总电路响应的方法。
要点一
要点二
详细描述
电路分析是电子工程和电气工程学科的基础
电路分析是电子工程和电气工程学科的重要基础，是学习电子技术和电气工程学科的必备知识。
电路分析在电子设备和系统中的应用
通过电路分析，可以理解电子设备和系统的基本原理，预测其性能，优化其设计，提高其可靠性。
电路分析的历史
电路分析的历史可以追溯到19世纪初，当时科学家开始研究电流、电压、电阻等基本概念和规律。随着科技的发展，电路分析的理论和方法不断得到完善和发展。
详细描述
电感元件通常由线圈组成，可以存储电能并产生磁场。电感元件的电压和电流之间的关系由自感定律描述。当电感元件中的电流发生变化时，会产生感应电动势来阻止电流的变化。电感元件在电路中可用于滤波、振荡、延迟等。
03
CHAPTER
电路的基本定律
VS
描述电流、电压和电阻之间关系的定律。
详细描述
欧姆定律是电路分析中最基本的定律之一，它指出在同一电路中，通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，而与电阻成反比。数学表达式为：I=U/R，其中I表示电流，U表示电压，R表示电阻。
详细描述
一阶电路的暂态分析主要通过建立和解决一阶线性常微分方程来实现，通过求解微分方程，可以得到电路中电压和电流随时间变化的规律。
总结词
一阶电路的暂态分析中，常用的电路元件是电阻、电容和电感。

指在一定带宽条件下，电路增益与 带宽的乘积，是衡量电路性能的重 要参数。
滤波器
低通滤波器
允许低频信号通过，抑 制高频信号。
高通滤波器
允许高频信号通过，抑 制低频信号。
带通滤波器
允许某一频段的信号通 过，抑制其他频段信号
。
带阻滤波器
允许某一频段以外的信 号通过，抑制该频段信
号。
谐振电路
串联谐振
在串联谐振电路中，电流最大值发生在电感（或电容）元件上，总电压与电流同 相。
电路元件
01
02
03
04
电阻器
用于限制电流，消耗电能并将 其转换为热能。
电容器
用于储存电荷，具有隔直流、 通交流的特性。
电感器
用于储存磁能，阻碍电流变化 。
电源
提供电能，分为直流电源和交 流电源。
电路模型
01Βιβλιοθήκη 0203理想元件
为了简化分析，将实际元 件抽象为理想元件，如理 想电阻、理想电容、理想 电感等。
一阶电路的响应
零输入响应
换路后，电路中无外加激励信号 ，仅由初始状态引起的响应。
零状态响应
换路后，电路中无初始状态，仅 由外加激励信号引起的响应。
全响应
同时存在零输入响应和零状态响 应的响应。
二阶电路的响应
固有频率
当外加激励信号的频率接近或等于电 路固有频率时，电路的振幅会急剧增 大，产生谐振现象。
详细描述
叠加定理指出，在多个电源共同作用 的线性电路中，任一支路上的电流或 电压等于各个电源单独作用于该支路 时产生的电流或电压的代数和。
戴维南定理
总结词
戴维南定理是电路分析中的一个重要定理，它用于求解一个线性有源二端网络在任意负载下的电压和电流。

课间休息
1-3 支路电流法
支路电流法是以基尔霍夫定律为基础的、用 于分析复杂电路的一种有效方法。
❖ 列方程时，必须先在电路图标出电流的参考方向， 这个方向是任意的。
❖ 求解过程 (1) 应用KCL，列出结点电流方程,n个结点列 n-1个方程； (2) 应用KVL，列出回路电压方程。
❖ 注意 在列回路电压方程时，选用单孔回路，这样才能
供给外电路的端电压保持为
电动势E不变，该电源称为
理想电压源。
理想电压源提供的电压没有 内部损耗。
R0I
U
I
1-1 电路的基本概念
2、开路 开路即是将电路断开。 电路电流为0，I=0 负载电压为0，U=0
S I=0
R0
U0
E
RU
电源端电压依然存在，并且U=E-R0I=E，该
电压称为开路电压，用U0表示，即U0=E。
第1章 电路分析基础
概述 本章所讲述的电路分析知识对后续直
流电路、交流电路、电机电路和电子电路 都具有实用意义，请务必充分重视。
第1章 电路分析基础
1-1 电路的基本概念
一、电路的组成
电路是电流的通路。是为了某种需要由某些电 工设备或元件按一定方式组合起来的。 根据电流性质分类
➢ 直流电路 ➢ 交流电路
位高10V。
b-
❖ 电位是一个相对概念，单纯的电位没有意义。 必须选取一个参考点，才能谈及电位。
❖参考点可任意选取，被选取的参考点是被作为 一个标准，这个参考点的电位称为参考电位，通 常设为零。
❖参考点在电路图中标以“接地”符号，但并不 是真正意义上的接地。
作业： P10：思考题1-2-2、1-2-3
1-1 电路的基本概念