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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。
《电路原理》复习要点电路原理是电子信息类专业中的一门基础课程，通过学习这门课程，能够深入了解电路的构成和工作原理，为后续的电子与通信领域的学习打下坚实的基础。
本文将总结电路原理的复习要点，包括电路基本概念、电路元件、电路分析方法等内容。
一、电路基本概念1.电路：由电源、导线和电子元件组成的连通电流的路径。
2.电源：提供电流的能源，可以是直流电源或交流电源。
3.电子元件：包括两类：被动元件和有源元件。
被动元件包括电阻、电感和电容；有源元件包括电压源和电流源。
4.电流：电荷在单位时间内通过截面的数量，符号为I，单位为安培(A)。
5.电压：电势差，指电场力对单位电荷所做的功，符号为U，单位为伏特(V)。
6.电阻：材料对电流流动的阻碍程度，符号为R，单位为欧姆(Ω)。
7.电感：导体的螺线圈形成的电磁场能储存和释放能量，符号为L，单位为亨利(H)。
8.电容：由两个导体之间的绝缘层隔开的两个电极能够存储电荷，符号为C，单位为法拉(F)。
二、电路元件1.电阻：电阻的物理意义是阻碍电流流动的程度，使用欧姆定律计算电阻：R=U/I。
2. 电感：电感的核心是电流与磁场的相互作用，使用法拉第定律计算电感：U=L(dI/dt)。
3.电容：电容的核心是两极之间的电场能存储和释放电荷，使用电容器充放电原理计算电容：Q=CU。
三、电路分析方法1.欧姆定律：描述电阻中电流和电压之间的关系，即U=IR。
2.基尔霍夫定律：分为基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。
电流定律指出，在电路中，流入和流出一个节点的电流之和为零；电压定律指出，沿闭合回路的电压之和为零。
3.超享定理：使用电阻、电压源和电流源之间的等效电路简化电路的分析。
常用的超享定理有串联电路和并联电路的转换。
4.戴维南定理：将电路简化为等效电路，通过电源电压或电流的转换关系求解电路问题。
5.麦克斯韦定理：描述电磁场中磁场和电场的相互关系，包括麦克斯韦环路定理和麦克斯韦高斯定理。
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。
