电路邱关源第五版-精品

电位真正降低减少的方向。
单位：V (伏)、kV、mV、V
例
a
解(solution)
b
已知：4C正电荷由a点均匀移动至b点 电场力做功8J，由b点移动到c点电场
力做功为12J，
(1) 若以b点为参考点，求a、b、c点的 电位和电压Uab、U bc;
(2) 若以c点为参考点，再求以上各值
c
(1) 以b点为电位参考点
方向
(positive charge / negative charage) 规定正电荷的运动方向为电流的实际方向。
元件(导线)中电流流动的方向只有两种可能:
实际方向
A
B
实际方向
A
B
问题？பைடு நூலகம்
复杂电路或电路中的电流随时间变化时，电流的
question 实际方向往往很难事先判断？
参考方向
任意假定一个正电荷运动的方向即为电 流的参考方向。
电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件
电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件
具有相同的主要电磁性能的各实际电路部件，
注
意
在一定条件下可用同一模型表示；
同一实际电路部件在不同的应用条件下，其
模型可以有不同的形式
例（example ）： 电灯、电炉等
R
a
b
series connection parallel connection
欢迎
前言 ( Foreword ) 绪论（Introduction）
课程的性质和地位 教材及参考书
电类专业的技术基础课 学分：8 为后续课程奠定坚实的基础
内容
分布参数电路
非线性电路
集总参数电路
频域分析电路
线性电路
时域分析电路
直流电阻电路 正弦稳态电路 动态电路
电磁学
路
研究的对象 场
电路 磁路
集中参数电路 分布参数电路
U b c bc 3 0 3 V
（1）电路中电位参考点可任意选择； （2）参考点一经选定，电路中各点的电位值就是唯一的； （3）当选择不同的电位参考点时，电路中各点电位值将
改变，但任意两点间电压保持不变。
问题?
复杂电路或交变电路中，两点间电压的实际方向往
question 往不易判别，给实际电路问题的分析计算带来困难。
传声器 microphone
晶体管放大电路
(a)实际电路 (b)电原理图 (c)电路模型 (d)拓扑结构图
理想电路元件 ideal circuit elements
具有确定的电、磁性质并具有 精确的数学定义的假想元件。
几种基本的理想电路元件：
电阻元件：表示消耗电能的元件
电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件
电流
(Charged particle) 带 电 粒 子 有 规 则 的 定 向运 动。
电流强度
(cross section) 单位时间内通过导体横截面的电荷量
i(t)de flimΔqdq Δt0Δt dt
单位 (unit)
A（安培）、 kA、mA、A
1kA=103A 1mA=10-3A
1 A=10-6A
i
A
i AB B
2. 电压的参考方向 (voltage reference direction)
电位
单位正电荷q 从电路中一点移至参考点（＝0） 时电场力做功的大小。 （reference point）
电压U
单位正电荷q 从电路中一点移至另一点时
电场力做功（W）的大小。
U
def
dW
dq
实际电压方向
电阻器 resistor
灯泡 bulb
电感 inductor
低频信号发生器的内部结构 (low frequency signal generator interior structure)
框架 frame
变压器 transformer
可变电阻器 rheostat
2. 电路模型（circuit model）
b 0
a
Wab q
8 4
2V
cW qcbW qbc1423V
U a b ab 2 0 2 V U b c bc 0 ( 3 ) 3 V
解
a
(2) 以c点为电位参考点 c 0
b
a
Wac8125V q4
c
结论（conclusions）：
b
Wbc q
123V 4
U a b ab 5 3 2 V
电压(降)的参考方向
假设的电压降低方向。
参考方向
参考方向
+
U
–+
U
–
+ 实际方向
U >0
实际方向 +
U <0
电压参考方向的三种表示方式：
(1) 用箭头表示
U
(2) 用正负极性表示
+
U
(3) 用双下标表示 subscript
A
UAB
B
3. 关联参考方向（ interaction in reference direction）▲
i dq dt
pdwdwdqui dt dqdt
功率的单位：W (瓦) (Watt，瓦特) 能量的单位： J (焦) (Joule，焦耳)
2. 电路吸收或发出功率的判断 ▲
u, i 取关联参考方向
+ P = ui 表示元件吸收(absorb) 的功率
u
P>0 表示吸收正功率 (实际吸收)
i
-
P<0 表示吸收负功率 (实际发出)
元件或支路的u，i 采用相同的参考方向称之为关联参考方向。 反之，称为非关联参考方向。
i
i
+
U
-
关联参考方向
-
U
+
非关联参考方向
例 i
＋
AUB
－
电压电流参考方向如图中所标，问：A、B 两部分电路电压电流参考方向关联否？
答： A 电压、电流参考方向非关联； B 电压、电流参考方向关联。
注意：
(1) 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。
电流(矢量)
大小
i
(vector / scalar） 方向 A
参考方向
B
电流的参考方向与实际方向的关系：
i 参考方向
i 参考方向
A 实际方向
BA
实际方向 B
i>0
i<0
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。
第1章 电路模型和电路定律
(circuit model) (circuit laws)
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 1.5 电阻元件 1.6 电容元件 1.7 电感元件
重点（emphases）：
1. 电压、电流的参考方向 (voltage & current reference
线性 非线性
时间安排
两学期
上学期内容 下学期内容
本课程要求
1、尽量做到课前预习，一定做到课后及时复习，要求课上做笔记。
2、按时认真完成作业。 3、认真做实验、完成实验报告。
活跃课堂气氛
学习方法
深刻理解解题步骤，举一反三。
考分计算方法 总评成绩=平时成绩（考勤+作业+实验）+ 期末成绩 * 70%
§1.2 电流和电压的参考方向 (reference direction)
电路中的主要物理量有电压、电流、电荷（electric charge）、磁 链、能量、电功率等。在线性（linear）电路分析中人们主要关心 的物理量是电流、电压和功率。
1. 电流的参考方向 (reference direction)
u, i 取非关联参考方向
-
p = ui 表示元件发出(supply)的功率
u i
+
P>0 表示发出正功率 (实际发出) P<0 表示发出负功率 (实际吸收)
谢谢大家
direction)
2.电路元件特性 (circuit elements’ characters)
1.8 电压源和电流源 1.9 受控电源
3.基尔霍夫定律 (Kirchhoff ’s Laws )
1.10 基尔霍夫定律
§ 1.1 电路和电路模型（circuit model）
1.电路(实际)
由电工设备和电气器件按预期目的连 接构成的电流的通路。
(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。
（3）参考方向不同时，其表达式相差一负号，但实际 方向不变。
§1.3 电路元件的功率 (power)
1. 电功率（electric power）
单位时间内电场力所做的功
p dw dt
u dw dq
开关
1 0 B A S E - T w a ll p la t e
灯泡
Rs
电
池
导线
Us
实际电路图
电路图 RL
电路模型
反映实际电路部件的主要电磁 性质 的 理想电路元件及其组合。
常用电路图来表示电路模型
topology
(a) 实际电路图
(b) 电原理图
(b) 电路模型（电路图） (d) 拓扑结构图（电路的“图”）
(1)电路的组成
电路主要由电源、负载、连接导线 及开关等构成。
电源(source)： 能量或信号（u、i）的发生器。
“激励” (power)
“ 响应”（response）
负载(load)：将电能转化为其它形式能的用电设备， 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” 的装置 。
(2)电路的作用 具有能量(energy)的传输、分配与转换；信息(information)的
传递与处理；测量、控制等功能。
电池 battery
常见的实际的电路元件
电容器 capacitor
晶体管
LED
transistor (light-emitting diode)
保险管 fuse
放大器 amplifier