《电路原理》笔记(清华大学于歆杰课程)

电路原理笔记电路原理是研究电流、电压、电功率等基本电学量之间的关系及其应用的学科。

电路原理是电子工程学的基础，是研究和设计电子电路的重要基础。

一、电路基本概念1. 电路：由电源、电阻、电感、电容、开关等元件连接而成的闭合路径。

2. 电流：电荷在单位时间内通过导体的数量，用符号I表示，单位安培(A)。

3. 电压：单位电荷在电场中的势能，用符号U表示，单位伏特(V)。

4. 电阻：阻碍电流通过的元件，用符号R表示，单位欧姆(Ω)。

5. 电感：贮存电能的元件，用符号L表示，单位亨利(H)。

6. 电容：贮存电荷的元件，用符号C表示，单位法拉(F)。

7. 电功率：单位时间内消耗或产生的能量，用符号P表示，单位瓦特(W)。

二、基本电路定律1. 基尔霍夫定律：电流定律和电压定律。

- 电流定律：电路中的节点处，流入节点的电流等于流出节点的电流之和。

- 电压定律：电路中的回路上，电压源的代数和等于电阻和电压降的代数和。

2. 欧姆定律：电流与电压、电阻之间的关系。

- 如果电阻不变，电压增大，电流也增大。

- 如果电压不变，电阻增大，电流减小。

- 如果电流不变，电阻增大，电压也增大。

三、电路分析方法1. 节点分析法：根据电流定律，在电路节点处列方程，解方程得到各节点电压。

2. 回路分析法：根据电压定律，在电路回路上列方程，解方程得到各回路电流。

3. 超节点法：对有多个电压源的电路，将电压源的两个端点作为超节点，利用基尔霍夫定律列方程。

四、电路中的常见元件1. 电阻：阻碍电流通过，将电能转化为热能。

2. 电感：贮存电能，产生感应电动势。

3. 电容：贮存电荷，产生电场。

4. 电压源：提供电流流动的能源。

5. 开关：控制电路的通断。

五、电路的分析与设计1. 串联电路：电流相同，电压之和等于总电压。

2. 并联电路：电压相同，电流之和等于总电流。

3. 配电网络设计：根据负载特性和电源特性选择合适的电路拓扑结构和元件参数。

以上是电路原理的一些基本概念、定律和分析方法，电路原理在电子工程学中具有重要的地位，对于理解和设计电子电路非常重要。

清华大学电路原理_于歆杰清华大学电路原理教学组清华大学电路原理教学组第1章绪论正弦电流电压的有效值设 i t Imsin t y 注意只适用正弦量返回目录 16 电路的分类一线性与非线性线性电路负荷由线性电阻线性受控源等线性元件构成的电路用线性方程描述非线性电路负荷中包含非线性元件的电路用非线性方程描述非时变定常电路负荷由非时变元件构成的电路时变电路负荷中包含时变元件的电路二时变与非时变清华大学电路原理教学组例乌鲁木齐发电站发出的正弦电磁波需要多少时间才能传输到长沙 50Hz的正弦波周期为20ms经过10ms以后乌鲁木齐发出的电磁波刚刚到达长沙而此时乌鲁木齐发电机的电压与长沙的电压正好反相Usin 314t ＋－乌鲁木齐长沙 3000公里 C 3×108米秒关键在哪里50Hz电磁波的波长 3 108 002 6000 km 如果电路尺寸的远小于其工作电磁波的波长则可将该电路建模为集总参数电路否则只能建模为分布参数电路三集总参数与分布参数返回目录 End 1 1 电路 1 2 电流和电压 1 3 电路模型的建立和电路分析的基本观点 1 4 电路用于信号处理 1 6 电路的分类 1 5 电路用于能量处理 11 电路一电路 circuits 电路主要由电源负载连接导线及开关等构成电源source提供能量或信号负载load将电能转化为其他形式的能量或对信号进行处理导线line开关switch等将电源与负载接成通路电路是电工设备构成的整体它为电流current的流通提供路径二为什么要学习电路从学术的观点来看电路是电气工程electricalengineering的基础电路是计算机科学computer science的基础从实际情况来看电路原理是许多高级课程的先修课程熟练掌握电路原理对现实生活有帮助三什么是电气工程统称电气工程与计算机科学简称EECSECE 统称电气工程与信息科学或电气电子信息科学计算机科学计算机工程计算机科学与技术电子工程通信工程控制工程信息科学与技术或电子信息科学与技术电气工程电力工程电气工程国外习惯的归类与统称各学科领域国内习惯的归类与统称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清华大学电路原理教学组电路原理相互融合的信息系统无处不在的IT产业公共基础专门技术应用领域电力系统能量传输与处理控制系统信号反馈与处理通信系统信号传输与处理信号处理系统计算机系统电力电子技术关注大功率通信电路关注高频段微电子技术集成芯片设计模拟电子线路数字电子线路信号与系统指各类信号处理课程包括某些专业的专门课程如生物医学工程核电子学等五电路原理的后续课程电路分析 analysis 电路理论电路原理实际电路电路模型分析求解方程代数常微分偏微分结果电路分析电路综合电路综合 synthesis六电路分析与电路综合根据电源性质直流电路交流电路根据负荷性质电阻电路动态电路根据感兴趣的时段暂态分析稳态分析七如何看待电路返回目录 12 电流和电压一电流 current 带电质点有规律的运动形成电流电流的大小用电流强度表示电流强度单位时间内通过导体横截面的电量单位名称安[培] 符号A Ampere安培1775 –1836France 电流的参考方向实际方向实际方向参考方向任意选定的一个方向即为电流的参考方向 i 参考方向 A B 电流参考方向的两种表示用箭头表示箭头的指向为电流的参考方向用双下标表示如 iAB 电流的参考方向由A指向B i 参考方向 i 参考方向 i 0 i 0 实际方向电流的参考方向与实际方向的关系实际方向例 10V 10 A B I1 I 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若参考方向如 I1 所示则I11A 若参考方向如 I2 所示则I2 -1A 因此同一支路的电流可用两种方法表示二电压 voltage 电场中某两点AB间的电压降UAB 等于将点电荷q从A点移至B点电场力所做的功WAB与该点电荷q的比值即单位名称伏[特] 符号V Volt伏特1745 – 1827Italian A B 电压降的参考方向 U 0 参考方向 U –参考方向 U – 0 U 实际方向–实际方向–实际方向–实际方向–电路中电压UAB 10V方向从A指向B实际方向若电压参考方向如 U1 所示电压参考方向与实际方向相同则 U1 10V 若电压参考方向如 U2 所示电压参考方向与实际方向相反则 U2 -10V U1 例10V 10 A B U2 清华大学电路原理教学组电压参考方向的三种表示方式3 用箭头表示箭头指向为电压降的参考方向 1 用正负极性表示由正极指向负极的方向为电降的参考方向 2 用双下标表示如 UAB由A指向B的方向为电降的参考方向 U U A B UAB 清华大学电路原理教学组关于参考方向的小结 1 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向2 参考方向一经选定必须在图中相应位置标注包括方向和符号在计算过程中不得任意改变– R i u u Ri - R i u u -Ri 3 参考方向不同时其表达式符号也不同但实际方向不变 5 参考方向也称为假定方向正方向以后讨论均在参考方向下进行 4 元件或支路的ui通常采用相同的参考方向以减少公式中负号称之为关联参考方向反之称为非关联参考方向 - i u - i u 关联参考方向非关联参考方向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参考点的电位为零参考点也称为零电位点电位用或U 表示单位与电压相同也是V伏 ab c d 设c点为电位参考点则 c 0 a Uac b Ubc d Udc 三电位potential 两点间电压与电位的关系仍设c点为电位参考点 c 0 Uac aUdc d Uad a–d 前例结论电路中任意两点间的电压等于该两点间的电位差potential difference a b c d 清华大学电路原理教学组例 a b c 15 V15 V 已知 Uab 15 VUbc 15 V 1 以a点为参考点 a 0 Uab a– bb a –Uab –15 V Ubc b– c c b –Ubc –15–15 –3 VUac a– c 0 ––3 3 V 2 以b点为参考点 b 0 Uab a– ba b Uab 15 V Ubc b– c c b –Ubc –15 V Uac a– c15 ––15 3 V 结论电路中电位参考点可任意选择当选择不同的电位参考点时电路中各点电位将改变但任意两点间电压保持不变外力非静电力克服电场力把单位正电荷从负极经电源内部移到正极所作的功称为电源的电动势 e 的单位与电压相同也是 V伏电压UAB 表示A点到B点电位的降低 potential drop 电动势eBA表示B点到A点电位的升高 potential rise所以 B A 四电动势 electromotive force 五端口port与二端口two-port 端口由一对端钮构成且满足从一个端钮流入的电流等于从另一个端钮流出的电流当一个电路与外部电路通过两个端口连接时称此电路为二端口网络u i i - 线性RLCM 受控源 i1 i2 i2 i1 u1 u2 - - 返回目录清华大学电路原理教学组 13 电路模型的建立和电路分析的基本观点一电路模型circuit model 理想电路元件由实际元件抽象出来具有某种单一电磁性质的假想元件几种基本的理想电路元件电阻resistor元件表示消耗电能的元件电感inductor元件表示各种电感线圈产生磁场储存能量的作用电容capacitor元件表示各种电容器产生电场储存能量的作用电源source元件表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件 2 电路模型由理想电路元件组成的电路其与实际电路具有基本相同的电磁性质导线电池开关灯泡例实际电路电路模型二电路分析的基本观点抽象观点工程近似观点等效观点返回目录 14 电路用于信号处理一信号signal 信号是消息的表现形式消息是指运动或状态变化的直接反应即待传输与处理的原始对象信号确定性信号随机信号周期信号非周期信号离散信号连续信号数字信号抽样信号模拟信号二周期信号的平均值信号的平均值信号的绝对平均值返回目录清华大学电路原理教学组 15 电路用于能量处理一功率power 单位时间内电场力所做的功功率的单位名称瓦[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 电压电流采用参考方向时功率的计算和判断 1 ui 取关联参考方向 P 0 吸收正功率实际吸收P 0 吸收负功率实际发出– i u 元件发出的功率 P发 uiP 0 发出正功率实际发出 P 0 发出负功率实际吸收– i u 2u i 取非关联参考方向 P吸 ui 元件吸收的功率– 5 I UR U1 U2 例 U110V U2 5V 分别求电源电阻的功率 I UR5 U1–U2 5 10–5 5 1 A PR吸 URI 51 5 W PU1发 U1I 101 10 W PU2吸 U2I 51 5 W P发 10 W P吸 55 10 W P发 P吸功率守恒二周期信号的有效值effective value 有效值也称方均根值 root-meen-square简记为rms W1 I 2RT R i t 电压有效值。

第一章．电路原理端口⑴电路元件与电路中其它部件联结点称端子，端扭或接线端。

这两个端扭成为一个端口。

⑶与外部电路只有一个端口联结成的子电路称为一端口网络或二端网路。

⑶二端口网络：①二端口网络是最简单多端口网络，研究二端口网络性质对了解多端口网络性质有很大帮助②电路中有许许多多的端元件，或者电子电路都可用二端口网络的概念来进行建模。

⑷关联参考方向：电流参考方向从电压参考方向的正端指向负端。

非关联参考方向：电流参考方向从电压参考方向的负端指向正端。

电路模型的建立和电路分析的基本观点。

⑴电路模型：如果人们构造了若干个R.L.C，相互联结构成的电路，其电路关系与实际元件性能相当接近，则称建立了该电路实际元件电路模型。

⑵电路分析基本观点：⒈抽象：物理模型到电磁场模型再到电路模型的过程称抽象过程。

抽象作用体现：①通过突出主要矛盾来简化分析难度；②通过隐蔽不必要的信息来简化设计过程。

⒉工程近似：对于同一实际电路元件可抽象出不同的电路模型，各种模型精度，复杂程度不同，实际工程可能有大量元件构成，如果所有实际元件，都采用非常精确的电路模型，则会使电路分析过程变的相当复杂，不能适应工程实际需要，一次必须考虑可接受的误差水平，在电路模型精度和电路求解方便程度上进行折中。

⒊等效：当电路中两个子电路在端口上的电压电流关系相同时，称两电路为等效电路，不考虑子电路内部电路电流和电压，则这两个子电路对外的作用效果完全相同。

因此在对正果电路进行分析时，这两个子电路，可以相互替代。

这种观点称等效观点。

电路用于信号处理⑴信号时消息的表现形式。

⑵消息：运动和状态变化的直接反映，即待传输、处理的原始对象。

⑶信号分类：①信号表达式是否是确定性函数分为确定性信号和随机信号；②确定性信号中每隔一段时间波形就重复一次——周期信号，不具有周而复始的性质的信号非周期性信号。

③在时间轴上是否是连续的分为连续信号和离散信号。

④离散信号取值是否连续分为抽样信号和数字信号。

清华电路原理复习规划指导（电机系，自动化系二、研究生录取情况：O O O硕士研究生中相当大的名额是给免试生的，硕士研究生招生冃录中的计划招生名额不包含免试生，也就是给参加全国研究生入学统一考试的名额。

近几年的计划招生名额都在20 名左右，有时会根据当年的情况适当的扩招。

如07年计划招生20名，实录25名（不包括民族计划2人和强军计划1名）。

参加复试比例是1：1.5,如，08年计划招生18名（包括9 名深圳研究院的名额），参加复试人数为27人+1名强军计划=28人。

复试分数线便是由高到低，按这27人屮的最低分数來划线（强军计划是例外），如06年386分，07年337分（若有谋可纠正），（）8年375分。

所以分数线和当年的考卷难度和考生的考试情况相关，并不是固定的。

虽然每年报考淸华电机系的人很多，但招生名额很少，要想顺利考上，第一步就是尽量把初试分考高、挤进复试圈，可以说越高越好。

三、关于复试：复试内容为：资格审查+专业笔试+英语听说考试+而试。

录取办法是对通过资格审查的考生按总成绩排名，总成绩满分1000分，计算办法为：总成绩二初试总分（满分500）+S 试笔试成绩（满分100） *1.5+面试成绩（满分100） *3.0+外语听说成绩（满分100） *0.5.下面分别说说复试各项内容，让大家提前了解一下：1•资格审査：在复试的前一天进行，只是看看你的一些证件，是否有资格复试。

复试时必须携带以下材料：1）准考证（如果没有给你寄复试准考证的话就是要初试准考证，所以初试准考证千万不要扔了，在你拿到录取通知书之而最好都不要扔，初试、查成绩、复试的各个环节都要用的）。

2）有效身份证原件及一份复印件。

3）毕业证书（应届生带学生证，必须注册到你的当前学期，证明你是在读学生）原件及一份复印件。

4）一张1寸免冠照片（体检用）。

5）考生自述（包括政治表现、外语水平、业务和科研能力、研究计划）。

重点突出你的业务和科研能力，应届卞可以写你的实验课、课程设计、毕业设计、参与科研项目等，参加过工作的往届生还可以重点谈谈你的工作内容和收获等，尽量条理清晰，一目了然。

第1讲绪论，电压，参考方向，功率
第1部分绪论
科学类研究的本质是探索唯一的终极真理，工程类研究的本质是探索最恰当的折中。

1.电路和中学阶段学过的有什么不同？
1)研究对象更复杂
2)分析方法更多样
3)引入很多重要概念
4)重要观点的有效载体
2.“电路”“电路原理”“电路理论基础”“电路分析基础”这
些课程名称背后的含义？
3.“电路原理”课程和其他课程的关系？
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学习指南电路原理课程是电类专业后续课程的公共基础，其中介绍的概念和方法将在后续课程中反复出现和使用。

学好了电路原理，就打开了通向精彩纷呈的电气工程、电子工程、自动化、计算机等学科的大门。

因此这门课程是非常重要的。

电路原理是你接触到的第一门介于科学类和工程类之间的课程。

在这门课程中不仅要学习知识，还要接触到非常重要的工程观点、抽象观点和等效观点。

在电路原理课程中将通过讨论不同模型的特点并适当布置设计型作业以培养工程观点，加强对创造新事物的能力的培养。

抽象的观点是解决实际问题的法宝之一，在运算放大器和二端口网络的学习中会得到充分的体现。

应用等效的观点可以简化电路的分析与设计，在本课程的学习中能否建立等效观点往往会影响你能否顺利地掌握电路基本分析方法。

学习电路原理课程要及时转变学习方法，注意下面几个方面：1．充分重视基本概念电路原理的教材和教学过程中会出现比较多的公式，应主动思索公式的变量和公式本身代表的物理意义，善于抓住物理本质。

2．重视基本分析方法的同时重视方法的由来研究型大学的本科教育正逐渐从传授知识向培养创新意识和创新能力过渡。

你不仅仅是分析方法的熟练使用者，更应该是分析方法的提出者。

要做到这一点，就必须熟悉分析方法的由来。

3．注重电路原理的应用实例电路原理课程中介绍的概念和方法不仅仅在本课程中适用。

在日常学习和生活中可以发现大量电路应用的实例，应主动寻找这些实例并积极将电路分析方法应用于这些实例。

4．认真完成适量的练习即要强调认真，也要强调适量。

做对答案只是完成练习的一小部分目的。

更应该思索有几种解题方法？各种方法的利弊在那里？为什么我选用了这种方法？经常性的思考对于熟练掌握电路分析方法是非常有用的。

基本概念和方法的掌握需要一定量的练习，但并不是越多越好，中学里的题海战术在大学里不适用。

只要认真完成老师布置的作业和积极参与习题讨论课就可以达到电路原理课的教学要求了。

电路原理是一门有意思的、重要的而且是能学好的课程。

电路原理知识点总结通过对知识与方法的归纳总结，使知识整体化、有序化、条理化、系统化、结构化、网络化、形象化。

使之便于理解，便于记忆，便于应用。

下面就是小编整理的电路原理知识点总结，一起来看一下吧。

1.定义：把电源、用电器、开关、导线连接起来组成的电流的路径，电路知识点总结。

2.各部分元件的作用：(1)电源：提供电能的装置;(2)用电器：工作的设备;(3)开关：控制用电器或用来接通或断开电路;(4)导线：连接作用，形成让电荷移动的通路二、电路的状态：通路、开路、短路1.定义：(1)通路：处处接通的电路;(2)开路：断开的电路;(3)短路：将导线直接连接在用电器或电源两端的电路。

2.正确理解通路、开路和短路三、电路的基本连接方式：串联电路、并联电路四、电路图(统一符号、横平竖直、简洁美观)五、电工材料：导体、绝缘体1. 导体(1) 定义：容易导电的物体;(2)导体导电的原因：导体中有自由移动的电荷;2. 绝缘体(1)定义：不容易导电的物体;(2)原因：缺少自由移动的电荷六、电流的`形成1.电流是电荷定向移动形成的;2.形成电流的电荷有：正电荷、负电荷。

酸碱盐的水溶液中是正负离子，金属导体中是自由电子。

七.电流的方向1.规定：正电荷定向移动的方向为电流的方向;2.电流的方向跟负电荷定向移动的方向相反;3.在电源外部，电流的方向是从电源的正极流向负极。

八、电流的效应：热效应、化学效应、磁效应九、电流的大小：i=q/t十、电流的测量1.单位及其换算：主单位安(a)，常用单位毫安(ma)、微安(μa)2.测量工具及其使用方法：(1)电流表;(2)量程;(3)读数方法(4)电流表的使用规则，工作总结《电路知识点总结》。

十一、电流的规律：(1)串联电路：i=i1+i2;(2)并联电路：i=i1+i2【方法提示】1.电流表的使用可总结为(一查两确认，两要两不要)(1)一查：检查指针是否指在零刻度线上;(2)两确认：①确认所选量程。