第1章 电路模型和电路定律
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绪论1. “电路分析”是电类(强电、弱电)专业本科生必修的重要的是电气程专业的主本课程的地位修的一门重要的专业基础课。
是电气工程专业的主干技术基础课程。
通过对本课程的学习,使同学们基本论分析计算电路的掌握电路的基本理论、分析计算电路的基本方法和进行实验的基本技能,为后续课程准备必要的电路知识知识。
前续课程高等数学大学物理等前续课程:高等数学、大学物理等。
后续课程:模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统等与系统等。
3.研究的内容●电路理论的研究体系:电路分析(analysis):在给定的激励(excitation)下,求结构已知的电路的响应(response)。
激励给定响应待求?电路已知re电路综合(synthesis):在特定的激励下,为了得到预期的响在特定的激励为得到预期的响应而研究如何构成所需的电路。
激励已知目标给定电路未知re●电路分析(analysis)研究内容:以电路模型为基础,编写描述电路的方程式,通过响应的求解、分析,认识已知电路的功能和特性。
根据所分析电路的不同可分为:1、电阻电路分析;2、动态电路分析;动态电路分析3、正弦稳态电路分析4、二端口网络二端口网络(简单电路)5. 教材及主要参考书1.教材:12006[]邱关源,《电路》,高等教育出版社,第五版,2.参考书:[2]汪缉光,刘秀成主编,《电路原理》(第二版),清华大学出版社。
[3](美)尼尔森.《电路》.北京:电子工业出版社,20086. 具体要求及成绩评定⑴自主学习要求:⑵听课要积极主动⑶课后及时做思考题、作业,有问题及时课后时做考题作有问题时解决认真作业,必须独立完成;必须抄题目、画电路,电路图使用铅笔和尺子,下一节课前必须交上一节课的作业。
20 %平时成绩成绩评定标准:实验成绩期末考试20 %60 %(平时成绩:考勤、作业、课堂练习提问、答疑)第一章电路模型和电路定律第章电路模型和电路定律1.1电路和电路模型.1.2电流和电压的参考方向1.3电功率和能量1.4电路元件141.5电阻元件1.6电压源和电流源161.7受控电源1.8基尔霍夫定律教学目标1.牢固掌握电路模型和理想电路元件的特性。
第一章 电路模型和电路定律§ 1-1 电路和电路模型 § 2-2 电压电流的参考方向 § 1-4 电路元件 § 1-3 电功率和能量(一)教学目标1、 要求掌握电压和电流参考方向的概念; 2、 要求掌握电功率和能量的概念; 3、 了解电路模型的概念。
(二)教学难点无难点。
(三)教学思路1、从实际电路出发,抽象出电路模型,引出集总参数电路和理想电路元件的概念。
2、在复杂和交变的电路中,无法给出电压电流的实际方向,所以引出了电压电流参考 方向的概念; 3、电功率也是一个重要的物理量,在参考方向下的功率的性质要明确。
(四)教学内容和要点1. 1 电路和电路模型 一、电路: 1.电路:构成电流通路的一切设备的总和。
2.作用:进行能量的转换和传输(强电) 进行信号的处理和传递(弱电) 进行信息的存储 二、电路模型 可以表征或近似地表示一个实际器件(或电路)中所有的主要物理现象。
电路模型可以通过理想的电路元件相互联接而成。
三、理想电路元件 R 1. 无源元件:电阻元件 R: 消耗电能 i 电感元件 L: C 2. 电容元件 C: 有源元件: 存储电场能量 us + us(t) _ 存储磁场能量is(t) (Is) 四、 “集总假设”及集总电路 元件及电路各方向的尺寸远远小于电路周围的电磁波波长电压源 独立电源 电流源 例电感线圈 直流 低频 高频 R RR L LC1. 2 电压电流的参考方向 一. 电流 1.电流 i =dq dt——瞬时值直流电流:i 量纲:安培(A) 1kA=10-3A ;1mA=10-3A;1A=10-6A 2.电流的参考方向 是一种任意的选定的方向 i’ i B A 标定方式:在连接导线上用箭头表示 约定:当 i>0 时参考方向与实际方向一致 当 i<0 时参考方向与实际方向相反 i 代表数量 二. 电压(端电压、电压降、电位差) 1.电压 q A Bu AB =dw dq――瞬时值直流电压 uAB 量纲:伏特(V)1kV=10-3V ;1mV=10-3V;1V=10-6V 2.电压的参考方向 是一种任意的选定的方向 标定方式: u A + _B u“+”高电位端、 “-”低电位端 约定:当 u>0 时参考方向与实际方向一致 当 u<0 时参考方向与实际方向相反三. 电压与电流的关联参考方向 A + i u 1.3 功率与能量 一 、功率: 3.瞬时功率 p (t ) =_B(针对一段电路而言)dw(t ) dw(t ) dq = = u (t ) i (t ) dt dq dt(关联参考方向下成立)当 p>0 时 吸收功率 当 p<0 时 发出功率 量纲:瓦特(W) 4.直流功率的计算 I + U _ _ I U 2A _ 5V +P = UI例: +P = UIP = 5 × 2 = 10 W (吸收)(五)教学方法和手段 教学方法:讲述法 教学手段:普通教学手段和多媒体教学手段相结合§ 1-5 电阻元件(一) 教学目标§ 1-6 电容元件§ 1-7 电感元件要求掌握电阻元件、电感元件、电容元件的特性。
第一章 ª 重点:电路模型和电路定律1. 电压、电流的参考方向 2. 电功率、能量 3. 电路元件特性 4. 基尔霍夫定律KCL、KVL§1.1 电路和电路模型 §1.1 电路和电路模型 §1.2 电流和电压的参考方向 §1.2 电流和电压的参考方向 §1.3 电功率和能量 §1.3 电功率和能量 §1.4 电路元件 §1.4 电路元件 §1.5 电阻元件 §1.5 电阻元件 §1.6 电压源和电流源 §1.6 电压源和电流源 §1.7 受控电源 §1.7 受控电源 §1.8 基尔霍夫定律 §1.8 基尔霍夫定律§1.1 电路和电路模型一、电路:电工设备构成的整体,它为电流的流通提供路径。
电路主要由电源、负载、连接导线及开关(中间环节)等构成。
电源(source):提供能量或信号的发生器。
又称激励或激励源。
负载(load):将电能转化为其它形式能量的用电设备,或对 信号进行处理的设备。
导线(line)、开关(switch):将电源与负载接成通路装置。
响应:由激励而在电路中产生的电压、电流。
电源: 提供 电能的装置升压 变压器 输电线负载: 取用 电能的装置电灯 电动机 电炉 ...发电机降压 变压器中间环节:传递、分 配和控制电能的作用二、电路模型 (circuit model) 1. 理想电路元件:根据实际电路元件所具备的电磁性质来设 想的具有某种单一电磁性质的元件,其u,i关系可用简单 的数学式子严格表示。
几种基本的电路元件: 电阻元件:表示消耗电能的元件。
电感元件:表示各种电感线圈产生磁场,储存磁场能的元件。
电容元件:表示各种电容器产生电场,储存电场能的元件。
电源元件:表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件。
第一章 电路模型和电路定律本章要点1.电路模型、电路元件的概念;2.电压、电流参考方向概念;3.元件、电路功率的计算方法;4.电阻、独立电源、受控电源的概念;电路中电流和电压之间相互约束。
分为两种:元件约束、集合约束。
由基尔霍夫定律体现。
1‐1 电路和电路模型电路在不同的场景应用时复杂程度也不同,小到手电筒,大到输电网络。
电路由电子器件构成,借助电压、电流完成信号传输、测量、控制、计算。
电能或电信号发生器成为电源,用电设备或信号接收装置等称为负载。
通常激励称为输入,如电源;响应称为输出,如用电设备。
电路模型就是利用理想电路元件或他们的组合模块建立的模型。
建模时要考虑工作条件,并按不同准确度的要求把给定工作情况下的主要物理现象和功能反映出来。
1‐2 电流和电压的参考方向Uab 即电压方向为a →b ,Iab 即电流方向为a →b 。
1‐3 电功率和能量电功率与电压和电流密切相关。
当正电荷从原件“+”极经元件运动到元件”‐”极时,元件吸收能量;当正电荷从原件“‐”极经元件运动到元件”+”极时,元件释放电能量; 元件吸收或释放能量(△W)计算:△W=u*△qI=ୢ୯ୢ୲,△W=u*i*△t,功率p=୲=ui;P>0、W>0时,元件吸收功率与能量;p<0、W<0时,元件释放电能或发出功率。
所有的电子器件本身都有功率的限制,使用时要注意。
1‐4 电路元件电路元件为电路中最基本的组成单元。
元件与元件之间或通过端子与外部链接,构成电路。
电路物理量包括电流i 、电压v 、电荷q 及磁通量Φ等。
电路元件可分为线性元件、非线性元件,有源器件、无源器件等。
1‐5 电阻元件欧姆定律u=ri 。
R 即为电阻。
R 是一个正实常数。
单位:Ω(欧姆)。
线性电阻元件为无源器件。
电阻元件一般把吸收的电能转换为热能或光能等。
电阻元件也有非线性器件。
1‐6 电压源和电流源电源即电池、发电机、信号源等。
是有源二端器件。
电压源两端电压恒定,与通过元件的电流无关,电流大小由外部电路决定。