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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。
集中参数电路和分布参数电路的定义集中参数电路和分布参数电路的定义•集中参数电路的定义–集中参数电路是指电路中的各个元件的参数可以集中在一个点上进行考虑和计算的电路。
在集中参数电路中，电路中各个元件的参数大小是独立于其位置的。
–集中参数电路适用于高频信号传输和较小规模的电子电路设计。
•分布参数电路的定义–分布参数电路是指电路中的各个元件的参数与其位置相关的电路。
在分布参数电路中，电路中各个元件的参数随着其位置的变化而变化。
–分布参数电路适用于低频信号传输和大规模的电子电路设计。
理由分析•集中参数电路的理由–集中参数电路的分析简单直观，易于计算和设计。
–集中参数电路模型适合于高频信号传输，因为在高频信号传输中，电路中各个元件的尺寸相对于波长较小，可以看作点状元件。
–集中参数电路的电子元件相对较小，适合于较小规模的电子电路设计。
•分布参数电路的理由–分布参数电路的分析更为精确，能够更好地描述信号在传输过程中的影响。
–分布参数电路模型适合于低频信号传输，因为在低频信号传输中，电路中各个元件的尺寸相对于波长较大，不能简单地看作点状元件。
–分布参数电路能够更准确地预测信号的衰减、延迟、反射等参数，适合于大规模的电子电路设计。
相关书籍推荐•《电路分析基础》- 作者：李老师–本书详细介绍了电路分析的基本理论和方法，包括集中参数电路和分布参数电路的分析方法和应用。
–通过深入浅出的讲解和大量的例题，读者可以系统地学习电路分析的基础知识，了解集中参数电路和分布参数电路的定义、特点以及其在电子电路设计中的应用。
–本书适合电子电路相关专业的学生以及从事电路设计工作的工程师参考使用。
•《高频电路设计与仿真》- 作者：张先生–本书主要介绍了高频电路设计的基本原理、方法和技巧，涵盖了集中参数电路和分布参数电路的设计和仿真方法。
–通过详细的实例分析和仿真结果展示，读者可以深入理解高频电路中集中参数和分布参数对电路性能影响的差异，并学习如何灵活运用这些参数进行电路设计和优化。
清华大学电路原理辅导讲义清华大学电路原理考研辅导讲义目录第一讲专业信息介绍.............................................................................................................. - 4 - 第二讲复习规划指导.............................................................................................................. - 7 - 第三讲电路原理重难点梳理.................................................................................................. - 9 - 第1章电路元件和电路定律...................................................................................... - 9 -1.1电压和电流的参考方向...................................................................................... - 10 -1.2电路元件特性...................................................................................................... - 10 -1.3基尔霍夫定律...................................................................................................... - 13 -第2章简单电阻电路的分析方法............................................................................ - 13 -2.1电阻的串、并联.................................................................................................. - 14 -2.2 Y— 变换.......................................................................................................... - 16 -2.3电压源和电流源的等效变换.............................................................................. - 16 -第3章线性电阻电路的一般分析方法.................................................................... - 18 -3.1支路电流法，回路电流法，节点电压法.......................................................... - 18 -3.2含运算放大器的电路的分析方法...................................................................... - 21 -第4章电路的定理.................................................................................................... - 23 -4.1叠加定理.............................................................................................................. - 24 -4. 2替代定理............................................................................................................. - 25 -4.3戴维南定理和诺顿定理...................................................................................... - 26 -4.4特勒根定理.......................................................................................................... - 27 -4.5互易定理.............................................................................................................. - 27 -第５章正弦电流电路的稳态分析............................................................................ - 28 -5.1正弦量的相量表示.............................................................................................. - 28 -5.2正弦稳态电路的相量模型与分析（相量法）.................................................. - 28 -5.3功率分析.............................................................................................................. - 30 -5.4功率因素的提高.................................................................................................. - 31 -第6章有互感的电路................................................................................................ - 31 -6.1同名端，互感电压的确定.................................................................................. - 32 -6.2互感电路的分析方法；互感的串联，并联，去耦；空心变压器。
