电路理论第1章

1-18
B
元件(导线 中电流流动的实际方向有两种可能 元件 导线)中电流流动的实际方向有两种可能 导线 中电流流动的实际方向有两种可能: 实际方向
⊕
⊕
实际方向
参考方向：任意选定一个方向即为电流的参考方向。 参考方向：任意选定一个方向即为电流的参考方向。 i A 参考方向
电流(代数量 电流 代数量) 代数量
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电路理论的体系 电路分析(analysis)： 在给定的激励(excitation)下 电路分析 ： 在给定的激励 下 ，求结构已知的电路的响应 (response)。 。 激励给定 电 路 响应待求 e 已知 r 电路综合(synthesis)：在特定的激励下，为了得到 ：在特定的激励下， 电路综合 预期的响应而研究如何构成所 需的电路。 需的电路。 激励已知 电 路 目标给定 e 未知 r
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2. 电路模型：由理想元件及其组合代表实际电路元件，与 电路模型：由理想元件及其组合代表实际电路元件， 实际电路具有基本相同的电磁性质，称其为电路模型。 实际电路具有基本相同的电磁性质，称其为电路模型。 * 电路模型是由理想电路元件构成的。 电路模型是由理想电路元件构成的。 例. 开关
10BASE-T wall plate
1-5
…
主 要 内 容
基本概念与基本定律 电阻电路的分析方法与电路定理 动态电路 一阶电路和二阶电路 正弦稳态电路分析及其推广 正弦稳态三相电路 二端口网络
1-6
第1章 电路的基本概念和基本定律 章
1.1 电路与电路模型 1.2 电流与电压的参考方向 1.3 电功率 1.4 电阻元件 1.5 独立电源 1.6 受控电源 1.7 基尔霍夫定律
d
a=Uac， b=Ubc， d=Udc
c
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两点间电压与电位的关系： 两点间电压与电位的关系： 前例 a b 仍设c点为电位参考点， 仍设 点为电位参考点， c=0 点为电位参考点 Uac = a ， Udc = d d c Uad= Uac –Udc= a–d
结论：电路中任意两点间的电压等于该两点间的 结论： 电位之差。 电位之差。
1-7
1.1
1.1.1电路 电路
电路与电路模型（model) )
电路：电工设备构成的整体，它为电流的流通提供路径。 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、连接导线及开关等构成。 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. ：提供能量或信号 电源 负载(load)：将电能转化为其它形式的能量，或对 ：将电能转化为其它形式的能量， 负载 信号进行处理. 信号进行处理 导线(line)、开关（switch)等：将电源与负载接成通路 导线 、开关（ 等 将电源与负载接成通路.
+
A
U
(3) 用双下标表示：如 UAB , 由A指向 的方向为电压 用双下标表示： 指向B的方向为电压 指向 (降)的参考方向 降 的参考方向
UAB
B
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小结： 小结： (1) 电压和电流的参考方向是任意假定的。分析电路前 电压和电流的参考方向是任意假定的。 必须标明。 (2) 参考方向一经假定，必须在图中相应位置标注 (包 参考方向一经假定， 包 括方向和符号），在计算过程中不得任意改变 符号），在计算过程中不得任意改变。 括方向和符号），在计算过程中不得任意改变。参 考方向不同时，其表达式符号也不同， 考方向不同时，其表达式符号也不同，但实际方向 不变。 不变。 i i R R + u u = Ri – + u u = –Ri
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1.1.2理想电路元件和电路模型 (circuit model) 理想电路元件和电路模型
理想电路元件： 1. 理想电路元件：根据实际电路元件所具备的电磁性 质所设想的具有某种单一电磁性质的元件， 质所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。 关系可用简单的数学式子严格表示。 几种基本的电路元件： 几种基本的电路元件： 电阻元件： 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， 电感元件：表示各种电感线圈产生磁场，储存电能的作用 电容元件：表示各种电容器产生电场， 电容元件：表示各种电容器产生电场，储存电能的作用 电源元件： 电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件
U
BA
W AB = = U q
AB
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电位：电路中为分析的方便， 电位：电路中为分析的方便，常在电路中选某一点为参考 点，把任一点到参考点的电压称为该点的电位。 把任一点到参考点的电压称为该点的电位。 参考点的电位一般选为零 所以， 参考点的电位一般选为零，所以，参考点也称为零电位 点。 表示，单位与电压相同，也是V(伏 。 电位用表示，单位与电压相同，也是 伏)。 a b 点为电位参考点， 设c点为电位参考点，则 c=0 点为电位参考点
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1.2 电流与电压的参考方向 (reference direction)
电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁链等。 电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁链等。在线 性电路分析中常用电流、电压、电位等。 性电路分析中常用电流、电压、电位等。
1. 2.1电流 电流
电流 (current)：带电质点的运动形成电流。 ：带电质点的运动形成电流。 电流的大小用电流强度表示： 单位时间内通过导体截 电流的大小用电流强度表示 电流强度表示： 面的电荷量。 面的电荷量。
吉 兆 千 厘
毫 微
数量 1012 109 106 103 10–2 10–3 10–6 10–9 10–12
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1. 2.2电压 电压
间的电压(降 电压 (voltage)：电场中某两点 、B间的电压 降)UAB ：电场中某两点A、 间的电压 电荷q的比值， 电荷 的比值，即 的比值
def
等
电 池 导线
1-10
3. 集中参数元件与集中参数电路 集中参数元件： 集中参数元件：每一个具有两个端钮的元件中有确 定的电流，端钮间有确定的电压。 定的电流，端钮间有确定的电压。 集中参数电路：由集中参数元件构成的电路。 集中参数电路：由集中参数元件构成的电路。 U、I是时间 的函数 描述电路的一般方程是常微分方程。 、 是时间 的函数,描述电路的一般方程是常微分方程 是时间t的函数 描述电路的一般方程是常微分方程。 一个实际电路要能用集中参数电路近似， 一个实际电路要能用集中参数电路近似，要满足如 下条件： 下条件 ： 即 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。 的电磁波的波长。d<0.01λ λ 分布参数电路：电路中的电磁量是时间和空间坐标。 分布参数电路：电路中的电磁量是时间和空间坐标。 的函数,描述电路的一般方程是偏微分方程。 ≥ 的函数 描述电路的一般方程是偏微分方程。d≥0.01λ 描述电路的一般方程是偏微分方程 λ
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电路分析的过程： 电路分析的过程：
实际电路 电路模型 电路分析 分析结果
电路的分类： 电路的分类： (1) 线性 线性(linear)电路与非线性 电路与非线性(nonlinear)电路 电路与非线性 电路 (2) 时变(time-varying)与时不变(定常)(time-invariance)电路 时变(time-varying)与时不变 定常)(time-invariance)电路 与时不变(定常 (3) 稳态 稳态(steady state)和暂态 和暂态(transient state)电路 和暂态 电路 (4) 集 中 参 数 (lumped parameter) 和 分 布 参 数 (distributed parameter)电路 电路 本课程研究的主要对象：线性、时不变、集中参数电路。 本课程研究的主要对象：线性、时不变、集中参数电路。
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2. 电压 降)的参考方向 电压(降 的参考方向
+
实际方向
实际方向
+
+
参考方向 U 实际方向 U> 0
–
+
参考方向 U 实际方向 U<0
–
+
+
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电压参考方向的三种表示方式： (1) 用箭头表示：箭头指向为电压（降）的参考方向 用箭头表示：箭头指向为电压（
U
(2) 用正负极性表示：由正极指向负极的方向为电压 用正负极性表示： (降低 的参考方向 降低)的参考方向 降低
电路理论
主讲 陈明辉
1-1
引言
Introduction
1-2
电路理论概貌 经典电路理论： 经典电路理论：1930’s 近代电路理论： 近代电路理论：1960’s 电路的功能
近代电路理论 电路与系统理论
(1) 进行能量的传送和转换。 进行能量的传送和转换。 (2) 进行信号的传递和处理。 进行信号的传递和处理。
大小 方向
B
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电流的参考方向与实际方向的关系： 电流的参考方向与实际方向的关系：
i
参考方向 实际方向
i
参考方向 实际方向
i>0
电流参考方向的两种表示：
i<0
用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向 电流的参考方向。 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 。 用双下标表示： 电流的参考方向由 指向B。 指向
于将点电荷q从 点移至 点电场力所做的功W 点移至B点电场力所做的功 于将点电荷 从 A点移至 点电场力所做的功 AB 与该点
U AB
W AB = q
dw u= dq
def
单位： 伏 (Volt，伏特 单位：V (伏) ，伏特) 当把点电荷q由 移至 移至A时 当把点电荷 由B移至 时，需外力克服电场力做同样的功 WAB=WBA ， 此时可等效视为电场力做了负功 AB ， 则 B 此时可等效视为电场力做了负功–W 到A的电压为 的电压为