浙江大学范承志电路原理课件第一章-基本概念
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
本课程学习所需的准备知识包括物理学、微积分、微分 方程、复变函数、线性代数、矩阵等。
3
电路原理课程介绍
主要教材：《电路原理》 机械工业出版社 范承志等
主要参考书：《Fundamentals of Electric Circuits》 Charles K. Alexander 清华大学出版社
《电路原理》 浙江大学出版社 周庭阳等 《电路》 高教出版社 邱关源
4
第一章 电路的基本概念和基本定律
主要内容: 1> 电路元件; 2> 电压电流的参考方向; 3> 基尔霍夫定律; 4> 无源电阻网络的简化; 5> Y－变换.
5
第一节 电路和电路元件
1）由电气设备以各种方式连接组成的总体称为电路。 简单电路如手电筒，包括电池、灯泡、开关及连线
开关
灯炮
电池
Us
9
线性电阻的电压电流特性符合欧姆定律 U=R×I
电阻:
R=
U I
电导:
G=
I U
IR U
电阻元件消耗的功率：P=U×I=I2×R=
U2 R
t
电阻元件消耗的能量：W= pdt =P×t= I2R t 0
10
1.2 电容元件
1）电容元件是体现电场能量的二端元件，用字母 C 来表示，
其单位为法拉 （F）。
VCC
Titl e Siz e
B D a te : File : 5
7
2）为了对实际电路进行分析研究，把各种各样的实际电路 元件根据其主要物理性质，抽象成理想化的电路模型元件， 这些元件包括电阻元件、电感元件、电容元件、独立电源元 件、受控源元件、二端口和多端元件等。
3）电路计算基本物理量及单位：
ic C
Uc
Vcc Vo
记忆单元物理模型
12
1.3 电感元件
1）电感元件是体现磁场能量的二端元件，用字母 L 来表示，
其单位为亨利 （F）。
磁链 W
2）电感交链的磁通链 与电流 i
之间有
=Li
iL UL
iL L
3）当电压和电流如图方向时，有
uL d L diL
dt dt
UL
电阻：端电压与电流有确定函数关系，体现电能转化为其它 形式能量的二端器件，用字母 R 来表示，单位为欧姆 。实 际器件如灯泡，电热丝，电阻器等均可表示为电阻元件。
U=f (I)
I
IR
U
U
表示符号
伏安特性
伏安特性是用图形曲线来表示电阻端部电压和电流的 关系，当电压电流成比例时（特性为直线），称为线性电 阻，否则称为非线性电阻。
应用研究领域包括电气驱动、自动化工程、电力电子、
电气信息工程、通信工程、电子仪器及测量、计算机、光
电工程等.
2
电路原理课程介绍
3）课程特点： 本课程定位为理工类本科生的基础课，课程知识是对实
际问题的抽象研究。课程不涉及具体电器元件，主要讲述电 路的一般分析计算方法，具有较强的理论性。
本课程研究内容是电子线路、信号处理、高频电子线路、 自动控制理论、微机控制、计算机、电气驱动、电力电子、 电力系统等后续课程Biblioteka Baidu基础。
14
2）独立电流源
独立电流源端部流出一个恒定或随时间按一定规律变化的 电流，与电流源端部电压无关。
R
复杂的电路如超大规模集成电路、通信网络、自动控制系 统、高压电网等。
6
PR EC
3
2
VCC R1
11 4
U1A 1
VCC Q1
5
+ C1 6 R5
VCC R2
U1B 7
10 9 R3
U1C 8
12
13 D1
C2 VCC
R4
U1D 14 VCON
C 10
Y1
m a x 80 9
3 2 1
9 VCC 1
2）电容上储存的电荷q与端电压 U
之间关系
ic C
q cuC
Uc
3）当电压和电流如图方向时，有
E
ic dq c duc
dt dt
电容电压与电流具有动态关系.
ic
Q
11
4) 电容电压具有“记忆”功能
uc
(t
)
u(0)
1 c
t
0 icdt
5) 分布电容和杂散电容概念 导体间电位差 电场 电荷积累 电容效应
电路原理
1
电路原理课程介绍
1）电路原理是研究电路中发生的电磁现象，利用电路基本 理论和基本定律进行分析计算，是理工类本科生的一门重要 基础课程；
2）电路研究内容一般分类及应用方向：
a>.强电部分：电能输送分配、电网、电功率计算、效 率、电气安全等；
b>.弱电部分：电信号传输、处理、调制解调、滤波、畸 变分析、模拟和数字信号、电路特性等；
2
VCON 3
4
VC C5
U2
O SC 1 /C LK IN O SC 2 /C LK O U T
M C LR / V PP/ TRHCV0 /T1 O SO /T1C K I
R A 0 /A N 0
R C 1 /T1 O SI/C C P2
R A 1 /A N 1
R C 2 /C C P1
R A 2 /A N 2 / V R EF-R C 3 /SC K / SC L
(Wb)
i(A)
13
1.4 独立电源元件
1）独立电压源
独立电压源两端提供一个恒定或随时间按一定规律变化的 电压，与流过电压源的电流无关。
右图是电压源的常用符 号，Us 表示电压源从正到 负有Us 伏压降。
Us
Us
非零电压源不能直接短路，两个不等值的电压源不能并联。 当电压源数值Us = 0 时，相当于一根短路线。
R B 6 /PG C R B 7 /PG D
PIC 1 6 F8 7 3
C 11
10 11 12 13 14 15 16 17 18 26 27 28
4
U1
C LK R ST CS CK DA OE IN T WV S GND
VDD VDD
UT VT WT UB VB WB GND
SM 2 0 01
R A 3 /A N 3 / V R EF+R C 4 /SD I/ SD A
6 7
R A 4 /T0 C K I
R C 5 /SD O
R A 5 /A N 4 / SS
R C 6 /TX /C K
21
R B 0 /IN T
R C 7 /R X / D T
22
RB1
RB5
23
2
24 25
RB2 R B 3 /PG3M RB4
电流（安培） 1安培=1库仑/秒
1A=103mA= 106A
电压（伏特） 1伏特=1焦尔/ 1库仑 1V=103mV= 106V
电功率（瓦特）1瓦特=1安培*1伏特 1KW=103W
电能 （焦尔）1焦尔=1瓦特*秒
电能 （度） 1度= 1千瓦小时（ KW•h）=3.6×106J
8
1.1 电阻元件
3
电路原理课程介绍
主要教材：《电路原理》 机械工业出版社 范承志等
主要参考书：《Fundamentals of Electric Circuits》 Charles K. Alexander 清华大学出版社
《电路原理》 浙江大学出版社 周庭阳等 《电路》 高教出版社 邱关源
4
第一章 电路的基本概念和基本定律
主要内容: 1> 电路元件; 2> 电压电流的参考方向; 3> 基尔霍夫定律; 4> 无源电阻网络的简化; 5> Y－变换.
5
第一节 电路和电路元件
1）由电气设备以各种方式连接组成的总体称为电路。 简单电路如手电筒，包括电池、灯泡、开关及连线
开关
灯炮
电池
Us
9
线性电阻的电压电流特性符合欧姆定律 U=R×I
电阻:
R=
U I
电导:
G=
I U
IR U
电阻元件消耗的功率：P=U×I=I2×R=
U2 R
t
电阻元件消耗的能量：W= pdt =P×t= I2R t 0
10
1.2 电容元件
1）电容元件是体现电场能量的二端元件，用字母 C 来表示，
其单位为法拉 （F）。
VCC
Titl e Siz e
B D a te : File : 5
7
2）为了对实际电路进行分析研究，把各种各样的实际电路 元件根据其主要物理性质，抽象成理想化的电路模型元件， 这些元件包括电阻元件、电感元件、电容元件、独立电源元 件、受控源元件、二端口和多端元件等。
3）电路计算基本物理量及单位：
ic C
Uc
Vcc Vo
记忆单元物理模型
12
1.3 电感元件
1）电感元件是体现磁场能量的二端元件，用字母 L 来表示，
其单位为亨利 （F）。
磁链 W
2）电感交链的磁通链 与电流 i
之间有
=Li
iL UL
iL L
3）当电压和电流如图方向时，有
uL d L diL
dt dt
UL
电阻：端电压与电流有确定函数关系，体现电能转化为其它 形式能量的二端器件，用字母 R 来表示，单位为欧姆 。实 际器件如灯泡，电热丝，电阻器等均可表示为电阻元件。
U=f (I)
I
IR
U
U
表示符号
伏安特性
伏安特性是用图形曲线来表示电阻端部电压和电流的 关系，当电压电流成比例时（特性为直线），称为线性电 阻，否则称为非线性电阻。
应用研究领域包括电气驱动、自动化工程、电力电子、
电气信息工程、通信工程、电子仪器及测量、计算机、光
电工程等.
2
电路原理课程介绍
3）课程特点： 本课程定位为理工类本科生的基础课，课程知识是对实
际问题的抽象研究。课程不涉及具体电器元件，主要讲述电 路的一般分析计算方法，具有较强的理论性。
本课程研究内容是电子线路、信号处理、高频电子线路、 自动控制理论、微机控制、计算机、电气驱动、电力电子、 电力系统等后续课程Biblioteka Baidu基础。
14
2）独立电流源
独立电流源端部流出一个恒定或随时间按一定规律变化的 电流，与电流源端部电压无关。
R
复杂的电路如超大规模集成电路、通信网络、自动控制系 统、高压电网等。
6
PR EC
3
2
VCC R1
11 4
U1A 1
VCC Q1
5
+ C1 6 R5
VCC R2
U1B 7
10 9 R3
U1C 8
12
13 D1
C2 VCC
R4
U1D 14 VCON
C 10
Y1
m a x 80 9
3 2 1
9 VCC 1
2）电容上储存的电荷q与端电压 U
之间关系
ic C
q cuC
Uc
3）当电压和电流如图方向时，有
E
ic dq c duc
dt dt
电容电压与电流具有动态关系.
ic
Q
11
4) 电容电压具有“记忆”功能
uc
(t
)
u(0)
1 c
t
0 icdt
5) 分布电容和杂散电容概念 导体间电位差 电场 电荷积累 电容效应
电路原理
1
电路原理课程介绍
1）电路原理是研究电路中发生的电磁现象，利用电路基本 理论和基本定律进行分析计算，是理工类本科生的一门重要 基础课程；
2）电路研究内容一般分类及应用方向：
a>.强电部分：电能输送分配、电网、电功率计算、效 率、电气安全等；
b>.弱电部分：电信号传输、处理、调制解调、滤波、畸 变分析、模拟和数字信号、电路特性等；
2
VCON 3
4
VC C5
U2
O SC 1 /C LK IN O SC 2 /C LK O U T
M C LR / V PP/ TRHCV0 /T1 O SO /T1C K I
R A 0 /A N 0
R C 1 /T1 O SI/C C P2
R A 1 /A N 1
R C 2 /C C P1
R A 2 /A N 2 / V R EF-R C 3 /SC K / SC L
(Wb)
i(A)
13
1.4 独立电源元件
1）独立电压源
独立电压源两端提供一个恒定或随时间按一定规律变化的 电压，与流过电压源的电流无关。
右图是电压源的常用符 号，Us 表示电压源从正到 负有Us 伏压降。
Us
Us
非零电压源不能直接短路，两个不等值的电压源不能并联。 当电压源数值Us = 0 时，相当于一根短路线。
R B 6 /PG C R B 7 /PG D
PIC 1 6 F8 7 3
C 11
10 11 12 13 14 15 16 17 18 26 27 28
4
U1
C LK R ST CS CK DA OE IN T WV S GND
VDD VDD
UT VT WT UB VB WB GND
SM 2 0 01
R A 3 /A N 3 / V R EF+R C 4 /SD I/ SD A
6 7
R A 4 /T0 C K I
R C 5 /SD O
R A 5 /A N 4 / SS
R C 6 /TX /C K
21
R B 0 /IN T
R C 7 /R X / D T
22
RB1
RB5
23
2
24 25
RB2 R B 3 /PG3M RB4
电流（安培） 1安培=1库仑/秒
1A=103mA= 106A
电压（伏特） 1伏特=1焦尔/ 1库仑 1V=103mV= 106V
电功率（瓦特）1瓦特=1安培*1伏特 1KW=103W
电能 （焦尔）1焦尔=1瓦特*秒
电能 （度） 1度= 1千瓦小时（ KW•h）=3.6×106J
8
1.1 电阻元件