李瀚荪编《电路分析基础》(第4版)第一章课件精品名师资料

§1-1电路及集总电路模型
实际器件 理想元件 符号 图形 反映特性
电阻器 电容器 电感器
电阻元件 R 电容元件 C 电感元件 L
消耗电能 贮存电场能 贮存磁场能
§1-1电路及集总电路模型
开关 灯泡
Ri
US
Rf
10BASE-T wall plate
电 池
导线
电路图 （电路模型） 电气图
实际电路
§1-1电路及集总电路模型
§1-1电路及集总电路模型
低频信号发生器的内部结构
§1-1电路及集总电路模型
电容器
电池 晶体管 电阻器 运算放大器
线圈
§1-1电路及集总电路模型
电路的基本组成 电路：电工设备构成的整体，它为电流的流通提供路径 电路组成：主要由电源、中间环节、负载构成 • 电源(source)：提供能量或信号（电池、发电机 、信号发生器） • 负载(load)：将电能转化为其它形式的能量， 或对信号进行处理（电阻、电容、晶体管） • 中间环节（intermediate）：一般由导线、开 关等构成，将电源与负载接成通路（传输线）
电压 u(t) ；
电荷 q(t) 与 磁链 ψ(t) ；
功率 p(t) 与 能量 w(t) 。
常用：电流、电压、功率
电流 (current)
P6
电荷在导体中的定向移动形成电流。 定义：单位时间内通过导体横截面的电 量定义为电流强度，简称电流 i ( t ) ，大 小为： d q(t ) i(t ) dt
电路理论
包括电路分析和电路综合两方面内容
输入 输出
电路
电路分析：已知 电路综合：已知 已知 求解 求解 已知
显然，电路分析是电路综合的基础。
“印象”电路分析
R1 V1 10V 1k R2 1k
R1 V1 10V 1k 1k 1k
R2 R3
（ a）
R1 V1 10V 1k 1k R4 1k 1k R3 R2
§1-2 电路变量
电流、电压、功率
★在假设参考方向（极性）下，若计 算值为正，表明电压真实方向与参考 方向一致；若计算值为负，表明电压 真实方向与参考方向相反。P8 注意：计算前，一定要标明电压极性； 参考方向可任意选定，但一旦 选定，便不再改变。 若没有确定参考方向，计算结果是 没有意义的。
例 2（1）若单位负电荷从a移到b，失去4J能量，问 电压的真实极性。
习题1 如图所示， 各电流的参考方向已 设定。 已知 I1=10A, I2= —2A, I3=8A。试 确定I1、 I2、 I3的实际方向。
解 ：I1>0, 故I1的实际方向与 参考方向相同， I1由a点流向 b点。 I2<0, 故I2的实际方向与 参考方向相反， I2由b点流向 c点。 I3>0, 故I3的实际方向与 参考方向相同， I3由b点流向 d点。
第一章
集总参数电路中电压、电流的约束关系
重点内容
电压、电流的参考方向 电路元件特性 基尔霍夫定律 分压电路、分流电路
§1-1电路及集总电路模型
电路的作用和组成
电路的作用

提供能量：电网、电池


传送和处理信号：音频、视频、放大
存储信息：EPROM、RAM 测量电路：电流表、功率表、电压表、欧姆表
例如 晶体管调频收音机最高工作频 率约108MHz。问该收音机的电路是 集总参数电路还是分布参数电路? 解：频率为108MHz周期信号的波长 8 为 c 3 10

f 108 10
6
2.78 m
几何尺寸d<<2.78m的收音机电路 应视为集总参数电路。
§1-1电路及集总电路模型
电路分析与电路综合
信号与信息处理
数 字 图 象 处 理 频 谱 分 析 与 估 计 自 适 应 信 号 处 理 雷 达 信 号 处 理
通信与信息系统
阵 计 接 程 互 列 算 入 信 控 联 机 网 号 交 网 通 技 处 换 络 信 术 理 数据通信原理 计算机 移 动 通 信 卫 星 通 信 光 纤 通 信
专业课
即 电流的参考方向为从电压参考极性的 正极端“+”流向“－”极端。 a
+
i
u b -
a
-
i
u
b +
关联参考方向
非关联参考方向
§1-2 电路变量 电流、电压、功率
为了方便，电压与电流参考方向关联 时，只须标上其中之一即可。
a +
i u
b -
§1-2 电路变量 电流、电压、功率
小结
• 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。 • 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。 参考方向也称为假定正方向，以后讨论均在参考方 向下进行，不考虑实际方向。
时变电流：大小、方向随时间变化。用小写字 母 i 表示
交流电：大小和方向作周期性变化的时变电流
电流的参考方向 P6
★参考方向：任意选定的一个方向
参考方向的两种表示方法：
1 在图上标箭头； 2 用双下标表示iab
iab a b
★在参考方向下，若计算值为正，表明
电流真实方向与参考方向一致；若计算 值为负，表明电流真实方向与参考方向 相反。
电路分析
实际电路
电路模型
计算分析
电路综合
电气特性
电路模型是实际电路抽象而成，它近似地反映实际电 路的电气特性。 通过对电路模型的分析计算来预测实际电路的特性， 从而改进实际电路的电气特性和设计出新的电路。
§1-2 电路变量 电流、电压、功率
电路变量
描述电路电性能的可表示为时间函数的变量。
电流 i(t) 与
例1 在图示参考方向下，已知
i (0.5) 的真实方向； 求：（1） i ( 0) ， （ 2 ）若参考方向与图中相反， 则其表达式？ i (0) ，i (0.5) 的真实方 向有无变化？
a
i
b
§1-2 电路变量 电流、电压、功率
a
解：（1） i (0) 4 cos( / 4) 2 2 0 表明此时真实方向与参考方向一致， 从a->b；
§1-2 电路变量 电流、电压、功率 例如
2C/s 2C/s
a
b
a
b
i iba 2 A
iab iba
§1-2 电路变量 电流、电压、功率
注意：计算前，一定要标明电流的参
考方向；参考方向可任意选定，
但一旦选定，便不再改变。 若没有确定参考方向，计算结 果是没有意义的。
§1-2 电路变量 电流、电压、功率
波长与频率关系 电力用电
c f c 6 f 50Hz, 6 10 m f
低频电路 c 4 5 f 30 ~ 300kHz, 110 ~ 110 m f 高频电路 c f 3 ~ 30MHz, 10 ~ 100m f 甚高频及更高频率电路 c f 30MHz, 10m f
电压的分类
恒定电压（直流电压）：大小、方向恒定。 用大写字母 U表示。
时变电压：大小、极性随时间变化。用小写字 母 u表示
交流电压：大小和极性作周期性变化的时变电压
§1-2 电路变量
电流、电压、功率
参考方向：也称参考极性。
两种表示方法：
在图上标正负号； 用双下标表示 uab a
+
b
在电子电路课程中也可用箭头表示。
通信原理
数字信号处理
信号与系统
信息论与编码理论 电子线路
数字逻辑电路
电路分析基础
大学英语
专 业 基础课 非专业课
高等数学普通物理电路析基础 经典电路理论形成于二十世纪初至 60’ s 。经典的时域 分析于30’s初已初步建立，并随着电力、通讯、控制三大系 统的要求发展到频域分析与电路综合。 六、七十年代至今发展了现代电路理论。它随着电子 革命和计算机革命而飞跃发展，特点是：频域与时域相结合， 并产生了拓扑、状态、逻辑、开关电容、数字滤波器、有源 网络综合、故障诊断等新的领域。 作为首门电技术基础课，为学习电专业的专业基础课打 下基础；也是电气电子工程师的必备知识；学习本课程还将 有助于其他能力的培养（如严格的科学作风、抽象的思维能 力、实验研究能力、总结归纳能力等）。
★单位：安（培） A ，1安 = 1 库 / 秒 ★方向：正电荷移动的方向为电流实际方向
安培
安德烈· 玛丽· 安培（1775年~1836 年），法国物理学家 主要成就： 安培定律 安培定则 分子电流假说 趣闻轶事 ：
怀表变卵石
马车车厢做“黑板” 安培先生不在家
电流的分类
恒定电流（直流）：大小、方向恒定。 用大写字母 I 表示。
电路的基本定理或定律 电路的基本分析方法
第一章 集总参数电路中电压、电流的约束关系
主要内容
§1-1 电路及集总电路模型 §1-2 电路变量 电流、电压及功率 §1-3 基尔霍夫定律 §1-4~7 几种电路元件（电阻、电源） §1-8 分压公式、分流公式 §1-9 两类约束 §1-10 支路分析
10V
（b）
R1 V1 1k 1k R4 R5 R3 1k 1k R2
（c）
1k
（d）
“印象”电路分析
R1 V1 10V 1k R4 1k 1k R5 R3 5Vd c 1k 1k V2 R2
（e）
V1 10V 1k
R1
C1 1uF
L2 1 10uH 2
（f）
电路分析基础
研究内容
电路的基本概念
• 集总参数元件：只反映一种基本电磁现象，且 可由数学方法加以精确定义。 • 集总参数电路：由集总参数元件构成的电路。
§1-1电路及集总电路模型
集总参数电路特点：电压与电流为确 定常数，与器件的几何尺寸与空间位 置无关
分布参数电路特点：电压与电流是时间 的函数，与器件的几何尺寸与空间位置 有关
§1-1电路及集总电路模型
电路分析基础(教材)
教材与教学参考书
李瀚荪编《电路分析基础》（第4版）
参考经典教材:邱关源编《电路》 李瀚荪编《简明电路分析基础》 相关的学习指导书
电路分析基础
课程位置及作用
专业基础课
课程特点
内容多、基本概念多、习题多
课程的学习方法
用心看书
认真听课
多作习题
总结思路
电路分析基础
i
b
i (0.5) 4 cos(5 / 4) 2 2 0 表明此时真实方向与参考方向相反， 从b->a
a
i
b
(2)参考方向改变，代数表达式也改变, 即为
i(0) －4 cos( / 4) －2 2 0
表明此时真实方向与参考方向相反， 从a->b；可见真实方向不变。 i(0.5) 4 cos(5 / 4) 2 2 0 表明此时真实方向与参考方向一致， 从b->a；可见真实方向不变。
I1 a b I3 I2 c
d
§1-2 电路变量 电流、电压、功率
电压 (voltage) P7 即两点间的电位差。ab间的电压，数值上为 单位正电荷从a到b移动时所获得或失去的能 量。 d w (t ) 大小： u( t ) dq
★单位：伏（特） ，V；
1伏=1焦/库
★
低电位（负极-）、高电位（正极+） a—b：正电荷移动失去能量，a高b低，电压降 a—b：正电荷移动获得能量，a低b高，电压升
（2）若电压的参考方向如图，则该电压u为多少？
+
a
u
b
解：（1）相当于正电荷从b到a失去能量， 故电压的真实极性为：b—“+”, a—“-”。 （2）单位负电荷移动时，失去4J能量，说 明电压大小为4伏，由于电压的参考极性与 真实方向相反，因而，u = - 4伏。
★关联参考方向 P8
关联：电流与电压降的参考方向选为一致。
§1-1电路及集总电路模型
实际电路是由一定的电工、电子器件按 照一定的方式相互联接起来，构成电流通 路，并具有一定功能的整体。 电路模型是由理想元件及其组合代表实 际电路元件，与实际电路具有基本相同的 电磁性质。是实际电路的抽象化，理想化 ，近似化。
电路理论中所说的电路是指由各种理 想电路元件按一定方式连接组成的总体。
伏特
亚历山德罗· 伏特（ 1745－1827年）， 意大利物理学家。 主要成就： 伏达电堆 起电盘 静电计 趣闻轶事 ：伏特发明电池的故事 用舌尖舔着一个金币和银币 ，用一根导线把金币和银币接 通，舌头会尝到苦味；一块锡 片和一枚银币，舌头会尝到酸 味；银币和锡片交换位置，舌 头会尝到咸味。
§1-2 电路变量 电流、电压、功率
实际器件与理想元件的区别：
实际器件——有大小、尺寸，代表多种 电磁现象；
理想元件——是一种假想元件，没有大 小和尺寸，即它的特性表现在空间的一 个点上，仅代表一种电磁现象。
§1-1电路及集总电路模型
集总参数元件与集总参数电路(Lumped)
• 集总假设(理想化): 不考虑电场和磁场的相互作用 ，不考虑电磁波的传播现象。 • 集总假设条件：实际电路的尺寸必须远小于电 路工作频率下的电磁波的波长。（不满足时为分 布参数电路，微波元器件、微波电路）。