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电路基本分析(第5版_石生)教学资源50650 课件 第7章

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《电路基本分析》课程教学大纲 石生版

《电路基本分析》课程教学大纲 石生版

«电路基本分析»课程教学大纲课程编号：总学时：80学时适用专业：应用电子技术专业，计算机通信与网络专业。

一．课程性质与任务本课程的任务:研究电路中的电磁现象,探讨电路分析基本规律,介绍电路网络的分析与计算的方法。

适用高职高专“够用”“自学”为原则的教学特点，给后续的技术基础课和专业课打下必要的理论基础。

本课程通过讲课、习题课、课外作业和实验等环节,使学生掌握一定的电工基本技能训练,并培养学生分析解决电路工程问题的能力。

二.教学内容基本要求第一章电路的基本概念和定律[基本要求]1.了解电路的基本功能和电路模型的概念;2.理解并掌握电流和电压关联参考方向得意义与应用;3.理解欧姆定律的物理意义与欧姆定律只适用与线性电阻元件;4.掌握电容、电感元件的伏安关系;5.理解电动律和能量转换的物理意义;6.理解和掌握源理想电压源得定义，电路符号，功能，端口电压，电流关系及其性质;7.掌握基尔霍夫定律(KCL和KVL)。

[重点与难点]1. 重点: （1）电压、电流的参考方向;（2）电阻、电容，电感元件的伏安关系;（3）基尔霍夫定律。

2. 难点：（1）参考方向；（2）功率计算；第二章电阻电路的等效变换法[基本要求]1. 理解电路等效的概念和的变换条件；2. 了解电阻串,并联的等效变换,熟记电阻串联分压公式和并联分流公式;3. 了解电阻星形联结与三角形联结的等效变换,熟记三个电阻的星形和三角形等效变换公式;4. 掌握实际电压源和实际电流源的等效变换;5. 理解受控源的定义, 分类,能够分析和计算和受控源的简单电阻;6. 掌握叠加原理,并会用叠加原理求解电路,了解替代定理;7. 理解和掌握戴维宁定理与诺顿定理并会用两定理求解电路.[重点与难点]1.重点:(1)熟悉电阻串、并、联的等效变换;(2)掌握电阻Y-----△等效互换;(3)熟悉叠加定理.。

2.难点：（1）受控源电路得计算；（2）叠加定理的应用。

电路分析基础第五版邱关源通用课件

电路分析基础第五版邱关源通用课件

一阶动态电路的微分方程及其响应
总结词
求解微分方程
详细描述
根据微分方程的特性和初始条件，求 解微分方程以获得电路元件的状态变 量随时间变化的规律。常用的求解方 法包括分离变量法、常数变易法、线 性化法等。
一阶动态电路的微分方程及其响应
总结词：分析响应
详细描述：根据求解出的状态变量，分析电路元件的响应特性。响应特性包括稳 态响应和暂态响应，其中暂态响应指的是电路从初始状态达到稳态的过程。
电路分析基础第五版邱关源 通用课件
目录
• 绪论 • 电路的基本定律和定理 • 电阻电路的分析 • 一阶动态电路的分析 • 二阶动态电路的分析 • 正弦稳态电路的分析 • 三相电路的分析 • 非正弦周期电流电路的分析
01
绪论
电路分析的目的和任务
目的
电路分析是电子工程和电气工程学科中的基础课程，其目的是理解和掌握电路的基本原理、基本概念 和基本分析方法，为后续专业课程的学习打下基础。
）
三相电源或三相负载的端点相互 连接，每相负载承受的电压为电 源线电压。
混合连接
在某些情况下，电路中可能同时 存在星形和三角形连接的负载， 这称为混合连接。
三相电路的电压和电流分析
1 2
相电压与线电压
在星形连接中，相电压等于电源电压；在三角形 连接中，线电压等于电源电压。
对称三相电路
当三相电源和三相负载对称时，各相的电压和电 流大小相等，相位互差120°。
一阶电路的阶跃响应和冲激响应
总结词：阶跃响应
详细描述：阶跃响应是指当输入信号为一个阶跃函数时，电路的输出响应。阶跃响应的特点是初始时刻电路输出突然跳变到 某一值，然后逐渐趋近于稳态值。
一阶电路的阶跃响应和冲激响应

电工基础(第五版)课件

电工基础(第五版)课件

THANKS
感谢观看
正弦交流电的定义
正弦交流电的产生
正弦交流电是指随时间按正弦规律变 化的电压或电流信号。
发电机、变压器等设备可以产生正弦 交流电。
正弦交流电的三要素
幅值、频率和相位是描述正弦交流电 的三要素，它们决定了正弦交流电的 特征。
单一元件的正弦交流电路
电阻元件
电阻元件的正弦交流电路中，电 压和电流同相位，遵循欧姆定律。
也可以采用正弦波表示法，即用正弦 波的幅值、频率和相位差来表示三相 电源的特性。
三相负载
三相负载的分类
根据其性质，三相负载可以分为对称负载和不对称负载。对称负载是指三相负载的阻抗性质 和阻抗值都相同，而不对称负载则是指三相负载的阻抗性质或阻抗值不同。
根据其连接方式，三相负载可以分为星形连接和三角形连接。星形连接是指将三个负载的一 端连接在一起，而三个负载的另一端分别接入三相电源；三角形连接是指将三个负载依次连 接成一个闭合三角形，然后接入三相电源。
03
04
三相功率是指三相电源 或三相负载所消耗的功 率。根据三相交流电路 的特点，可以采用多种 方法计算三相功率，如 直接计算法、平均值法、 最大值法和有效值法等。
在计算三相功率时，需 要考虑到三相电源或三 相负载的性质和连接方 式，以及电路的工作状 态等因素。
三相功率的测量
05
三相功率的测量可以采 用多种方法，如功率表 法、功率因数表法和多 功能电参数测量仪等。 在选择测量方法时，应 根据实际情况选择合适 的测量仪器和方法，以 确保测量的准确性和可 靠性。
保护接零
将电气设备的金属外壳与零线连接， 当设备漏电时，电流通过零线流入变 压器中性点，从而避免人体接触带电体。
静电防护和电气防火防爆

电路分析基础第五版第7章

电路分析基础第五版第7章
本章主要讨论一阶和二阶电路的时域分析。首先建立动态电路的相关概念，如换路、瞬态、稳态，以及零输入、零状态和全响应等。对于由RLC组成的二阶电路，深刻理解了其不同动态响应的形式和物理机理，以及与RLC元件参数之间的关系。同时，强调了牢固掌握动态电路初始条件求法的重要性，并介绍了如何运用‘三要素’法分析一阶动态电路，以及二阶动态电路的分析方法。通过引例闪光灯电路，进一步阐释了电路构成、工作方式和元件参数选择的实际应用。在详细解析动态电路的方程和初始条件时，阐述了过渡过程、换路的概念，以及换路定律和初始条件的求解方法，包括电容电压和电立初始条件。这些内容对于理解和掌握电路分析的基础知识和实践应用具有重要意义。

高等教育出版社《电路(第五版)》第七章课件

高等教育出版社《电路(第五版)》第七章课件

注意工程实际中的过电压过电流现象
上 页 下 页
换路
电路结构、状态发生变化
支路接入或断开 电路参数变化
过渡过程产生的原因
电路内部含有储能元件 L 、C，电路在换路时能量发 生变化，而能量的储存和释放都需要一定的时间来完成。
W p t
t 0
p
上 页
下 页
2. 一阶电路及其方程
有源 电阻 电路
t 0 t 0
f (0 ) f (0 )
f(t)
f (0 ) f (0 )
t 0－0 0＋
f ( 0 ) lim f ( t )
f ( 0 ) lim f ( t )
t 0 t 0
初始条件为 t = 0＋时u ，i 及其各阶导数的值
上 页 下 页
(2) 电容的初始条件
上 页 下 页
求初始值的步骤:
1. 由换路前电路（一般为稳定状态）求uC(0－)或iL(0－)； 2. 由换路定律得 uC(0＋) 或iL(0＋)。 3. 画0＋等效电路。 a. 换路后的电路 b. 电容（电感）用电压源（电流源）替代。 （取0＋时刻电容电压uC(0＋) 、电感电流值iL(0＋) ， 方向与设定的uC(0＋) 、 iL(0＋)方向相同）。 4. 由0＋电路求所需各变量的0＋值。
i +
uC － C
1 uC ( t ) uC (0 ) C
1 uC (0 ) uC (0 ) C

0
t 0
i ( )d
t = 0+时刻

0
0 i ( )d
当 i() 为有限值时 结 论
uC (0 ) uC (0 )
换路瞬间，若电容电流保持为有限值， 则电 容电压（电荷）换路前后保持不变。

《电路》第五版 课件 第7章

《电路》第五版 课件 第7章
− 1 t RC
c
全解
uc = uc′ + uc′′ = U s + Ae
由初始条件u 确定积分常数A 由初始条件 c(0+)=U0确定积分常数
uc (0+ ) = A + U s = U 0
∴ A = U0 − U s
− 1 t RC
uc (t ) = U s + (U 0 − U s )e
强制分量 稳态分量） （稳态分量）
1 t = iL (0− ) + ∫ u (ξ )dξ L 0−
Ψ=LiL
ψ = ψ (0− ) + ∫ u (ξ )dξ
0−
t
当u(ξ) 为有限值时 iL(0+)=iL(0-) Ψ(0+)=Ψ(0-)
∫0
0+
−
u (ξ )dξ → 0
磁链守恒
换路定理
uc(0+)=uc(0-) q(0+)=q(0-) iL(0+)=iL(0-) Ψ(0+)=Ψ(0-)
t
uc(0-)
换路定理
t =0+等 等 效电路
uc(0+)
ic(0+)
(1)由t=0-电路求uc(0-) 电路求 (1)由 电路 uc(0-)=8V ic(0-)=0≠ic(0+) (2)由 电阻(2)由换路定理
电路
uc(0+)=uc(0-)=8V
电阻 (0 ) ic + 电路
电路求 (3)由 (3)由t=0+电路求ic(0+)
思考题： 思考题：含有两个储能元件的电路
求iC(0+)和uL(0+) 和

电路分析基础第五版第7章


t1
uC (t1 ) duC (t)
dt tt1

U0e
1
U
0e

t1

在放电过程中，电容不断放出能量为电阻所 消耗；最后，原来储存在电容的电场能量全部为 电阻吸收而转换成热能。
时间常数愈小，放电过程愈快；反之，则愈慢。
二、RL电路的零输入响应
t0 iL(0)I0 初始条件
d 2 d u C 2 (tt)R L dd C ( u t)tL 1u C C (t)L 1u C s(t)
当求出uC(t)后，可应用元件的伏安关系求出电路中 其它元件的响应
i(t) C duC(t) dt
uR(t)R(it)RC dd C u(tt) uL(t)Ldd(it)tLC d2d uC 2t(t)
Req60 80 /210 0
R eC q 1 0 0 .0 0 2 1 6 0 2 s
i(0 ) 12 /10 0 1 0 .2 A u 0 (0 ) ( 1 .2 /2 ) 6 0 3V 6
故 i(t)1 .2 e 0 .5 160 tA t0
i(t) i(0 )e 1e 530 mA t 0
50 3
100
u (t)L dd i t2.5e130 tV 0 t0
§7-3 一阶电路的零状态响应
零状态响应：动态电路仅由外施激励引起的响应。
一、RC电路的零状态响应
在t=0时开关打开，电流
+ iC
iR
源与RC电路接通，引起 uC变化，产生响应。
§7-2 一阶电路的零输入响应 零输入响应：动态电路在没 有外施激励时,由动态元件的 初始储能引起的响应。
一、RC电路的零输入响应

电路分析基础PPT课件


i Cdu1064105 0.4A dt
编辑版ppt
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。

电路分析基础完整ppt课件


可否短路？
恒压源特性中不变的是：__ __U_S________
恒压源特性中变化的是：_____I________
___外__电__路__的__改__变____ 会引起 I 的变化。
I 的变化可能是 _大__小____ 的变化，
或者是__方__向___ 的变化。
22.04.2020
.
24
电工基础教学部
电路的基本分析方法。
22.04.2020
.
电工基础教学部
4
目录
电工电子技术
1.1 电路元件
1.1.1 电路及电路模型
电路——电流流通的路径。
1.电路的组成和作用
电路是由若干电路元件或设备组成的，能够传输能 量、转换能量；能够采集电信号、传递和处理电信号 的有机整体。
①电路的组成：
电源 信号源
中间环节
目录
电工电子技术
②理想电流源（恒流源): RO= 时的电流源.
Ia
Uab
外
Is
U RL
特
I性
b
o
IS
特点：（1）输出电流 I 不变，即 I IS （2）输出电压U由外电路决定。
22.04.2020
.
电工基础教学部
25
目录
电工电子技术
（3）恒流源的电流 IS为 零时，恒流源视为开路。
IS=0
（4）与恒流源串联的元件对外电路而言为可视为短路。
E
+ _
R2
Is
a
R1 b
Is
a R1
b
例 设: IS=1 A
则: R=1 时， U =1 V Is R=10 时， U =10 V
I UR

电路(第5版)第七章习题答案ppt课件

一阶电路的全响应
S (t =0) i R
+
+
_US
C _uC
C 在开关S闭合前已充电
uC(0)U0
t0时, 由KVL得： R i uCUS 即： RCdduCt uC US
uCu精'C 选课 件 u"C
1
t ≥0+
iR
+
+
_US
C _uC
RCdduCt uC US
t
uC ' US , u"C Ae RC
4i1
21
50W
50W
i1
100W 0.2F
S
uC
40V
3A
2W
初始值: uC(0)uC(0)6V
求换路后电容两端的戴维宁等效电路 4i1
15 i1 05 05i140
i1 0.1A
uOC10i01 10V
精选课件
50W
50W
i1
100W
40V
uOC
8
4i1
4i1
50W
50W
i1
100W
40V
uL(0) Uoc Req iL(0) 52V
iL 1.25.2e100t A
再由
uLL
diL dt
求出uL。
精选课件
12
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t
uCUSAeRC
uC(0)uC(0)U 0US A
AU0US精选课件
2
所以：
t
uCU S(U 0U S)e RC
= + 全响应
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求：各支路电流和电源发出的功率及 I 2 ?
i
i1
i2 R1
R2
uS
C
L
第7章 非正弦周期电流电路
解：（1）直流分量作用下
i(0)
i1(0)
i2 (0)
R1
R2
u
S(0)
C
L
uS (0) 10V i1( 0 ) 0
i2(0)
10 2
5A
i(0) i1(0) i2(0) 5A
第7章 非正弦周期电流电路
第7章 非正弦周期电流电路
工程实例
• 在工业实践中常用到半波和全波整流电路。这种电路可 将正弦交流电压和电流整流为直流的电压和电流。
T A VD
ui
uV
u2
RL u o
ui
B
半波整流电路
TA
VD1
VD
4
u2
VD3
RL u o
VD 2 B
全波整流电路
负载上的电压电流既不是前面的直流信号，也不是正 弦交流信号。本章的内容可以解决分析此类电路的问题。
解： U
U
2 0
U12
U
2 3
102 (141.4)2 ( 70.7 )2V
2
2
102 1002 502V 112.2V
第7章 非正弦周期电流电路
二、平均值
1.定义：一个非正弦周期量的平均值为：
Aav
1 T
T 0
f (t)dt
即一个周期内函数绝对值的平均值。
以电流为例，其定义式为：
例7-1 求图7-5（b）所示三角波f2(t)的傅里叶级数展开式 。
f1(t)
f2(t)
Am
Am
T/2
t
0 T/4
T
t
T/2
0 T/4
3T/4
-Am
-Am
(a)
(b)
解： 由表7-1不能直接查的f2(t)的傅里叶级数展开式，但可以 直接查的f1(t)的展开式为:
f1 (t )
8 Am
2
(sint
1 9
.
j
•
U
21m
1 10
j j9
1 2
1 26.9
132oV
1 j
所以：
u2 (t)
1
1 cos (t 132o) ......V 26.9
第7章 非正弦周期电流电路
例7-6 图示电路，已知：
uS (t) 10 2 100cost 2 50cos (3t 30o)V
且 103rad/s R1 5 C 100μF R2 2 L 1mH
sin 3t
1 sin 5t
25
)
第7章 非正弦周期电流电路
比较（a）和（b）的波形可以发现，如将（a）的纵轴向右平
移1/4周期即可得到（b）图，即f1(t)中t的用(t+T/4)代替即可得到 f2(t)，故有
f2
(t )
8 Am
2
[sin
(t
T 4
)
1 9
sin
3 (t
T 4
)
1 25
sin
5 (t
3.在非正弦周期电流电路的分析中常用到有效值和平均 功率。
第7章 非正弦周期电流电路
7.3.3 非正弦周期电流电路的分析
一、计算原则：
直流量和各次谐波分量凡别单独作用计算，最后结果时域 内进行叠加。
计算步骤： 1．处理信号。
2．分别计算。
3．最后叠加。
注意：（1）元件阻抗与频率有关。如：基波时 X L L
波形移动半个周期后，
与原波形对称于横轴。则 a0 a2 a4 0, b2 b4 b6 0,
傅氏级数中只含有奇次谐波。故：
f (t) (ak cos kt bk sin kt) k 1
f (t)
如图7-4
(k 1,3,5 )
o T/2 T
t
图7-4 奇谐波函数
第7章 非正弦周期电流电路
解：
P [50 1 84.6 0.707 cos(300 200 ) 56.6 cos(100 500 )]W
22
2
[50 30 cos(500 ) 12 cos(400 )]W 78.5W
第7章 非正弦周期电流电路
四、视在功率：
S UI
(U
2 0
U12
U
2 2
)(I
2 0
I12
1.奇函数——原点对称
f (t) f (t) 奇函数时，波形对称于原点，则
a0 ak 0,
故： f (t) bk sin kt k 1
如图7-2所示：
f(t)
f(t)
-T/2
t 0 T/2
-T/2
t 0 T/2
图7-2 奇函数
第7章 非正弦周期电流电路
2.偶函数——纵轴对称
f (t) f (t) 偶函数时，即波形对称于纵轴，则 bk 0,
第7章 非正弦周期电流电路
第7章 非正弦周期电流电路
内容概述： 本章介绍非正弦周期信号的傅氏级数展开法，并推导有效 值和平均功率的计算公式。介绍非正弦周期电流电路的分析计 算方法。介绍对称三相电路中的高次谐波的特点。 重点： 1.有效值和平均功率的计算。 2. 非正弦周期电流电路的计算方法。 3. 对称三相电路中的高次谐波的特点。 难点： 1. 对各种信号傅氏级数展开公式的应用。 2.含串联谐振和并联谐振的非正弦周期电流电路的计算。 3.对称三相电路中的零序分量和负序分量的特点
把电流i代入定义式得
I
1 T
T
0 [I0
Kkm cos(kt k )]2 dt
k 1
第7章 非正弦周期电流电路
第7章 非正弦周期电流电路
分析Байду номын сангаас上式右边平方展开时包含如下各项：
（1）
1 T
T 0
I02dt
I
2 0
（2）
1 T
T 0
I
2 km
cos2 (kt
k
)dt
I
2 k
（3）
1 T
非正弦周期函数展开为傅氏级数的方法有: ①计算法； ②查表法。
第7章 非正弦周期电流电路
表7－1几种典型周期函数的傅立叶级数
第7章 非正弦周期电流电路
表7－1几种典型周期函数的傅立叶级数
第7章 非正弦周期电流电路
表7－1几种典型周期函数的傅立叶级数
第7章 非正弦周期电流电路
三、几种对称波形的谐波分解
如下图所示：
i
i
0
T/2 T
t
(a)半波整流电流
t 0
T
（b）全波整流电流
第7章 非正弦周期电流电路
u
t
0
T
(c)锯齿波电压
u
u
t
0
T
(d)方波电压
t
0
T
（e）三角波电压
第7章 非正弦周期电流电路
二、非正弦周期量的傅里叶级数
周期函数展开（分解）为傅氏级数：
任一周期函数 f t f t kT k 1,2, ，若满足狄里赫利
T 4
)
]
8 Am
2
(sint
1 9
sin 3t
1 25
sin
5t
)
第7章 非正弦周期电流电路
7.3.2 有效值、平均值和平均功率
一、有效值
定义：非正弦周期电流i(t)的有效值为
I 1 T [i(t)]2 dt
T0
设一个非正弦周期电流i的傅里叶级数表达式为：
i I0 Ikm cos(kt k ) k 1
. . . . （2）基波分量作用下：
I (1)
us(1) 2 100costV
.
U&S1 10000 V
US(1)
2 T
T 0
f
(t) cosktdt
2 T
2
f
(t) cosktdt
2
1 2 f (t) cosktd(t) 1 f (t) cosktd(t)
0
bk
2 T
T 0
f
(t) sin ktdt
2 T
2
f (t) sin ktdt
2
1 2 f (t) sin ktd(t) 1 f (t) sin ktd(t)
I av
1 T
T
i dt
0
2.几个参数
第7章 非正弦周期电流电路
（1）波形因数Kf
定义为有效值与平均值的比值，即 （2）波顶因数KP
Kf
I I av
定义为最大值与有效值之比，即
Kp
Im I
例如：正弦波的波形因数为
Kf
Im / 2 1.11
2
Im
波顶因数为
Kp
Im Im /
2
2 1.414
第7章 非正弦周期电流电路
第7章 非正弦周期电流电路
例7-5 图示电路，试求u（2 t）的直流分量和基波分量。
1rad/s
. 10H
u1(t ) 1
u1(t)
. 1F 1 u2(t)
0
1
2 ωt
解：
c ost
u1(t)
0
c ost
[0,
T 4
]
[
T 4
,
3T 4
]
[
3T 4
,T ]
第7章 非正弦周期电流电路
T
12
1
a0
ak
第7章 非正弦周期电流电路
名词介绍：