电路课件 邱关源 第五版第一章

解题步骤， 深刻理解解题步骤 举一反三。 深刻理解解题步骤，举一反三。
第1章 电路模型和电路定律
(circuit model)
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 1.8 电压源和电流源 1.9 受控电源 1.10 基尔霍夫定律 电压、 1. 电压、电流的参考方向 (voltage & current reference direction) 2.电路元件特性 2.电路元件特性 (circuit elements’ characters) 3.基尔霍夫定律 3.基尔霍夫定律 (Kirchhoff ’s Laws )
几种基本的理想电路元件： 几种基本的理想电路元件： 电阻元件： 电阻元件：表示消耗电能的元件 电感元件：表示产生磁场， 电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件 电容元件：表示产生电场， 电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件 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 具有相同的主要电磁性能的各实际电路部件， 具有相同的主要电磁性能的各实际电路部件， 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 同一模型表示； 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， 同一实际电路部件在不同的应用条件下，其 不同的应用条件下 模型可以有不同的形式
常见的实际的电路元件
电池 battery 电容器 capacitor LED 晶体管 transistor (light-emitting diode)
灯泡 bulb 保险管 fuse 电阻器 resistor 放大器 amplifier
电感 inductor
低频信号发生器的内部结构 (low frequency signal generator interior structure) 变压器 transformer 框架 frame
(1)电路的组成 (1)电路的组成
电路主要由电源、负载、 开关等构成 等构成。 电路主要由电源、负载、连接导线 及开关等构成。 电源 电源( 电源(source)： 能量或信号（u、i）的发生器。 ) 能量或信号（ 、 ） 发生器。 “激励” (power) 激励” 激励 “ 响应”（response） 响应” ）
c = 0
W 8 + 12 a = ac = = 5V q 4 W 12 b = bc = = 3V 4 q Uab = a b = 5 3 = 2V
a
b
c
结论（ 结论（conclusions）： ）：
Ubc = b c = 3 0 = 3V
（1）电路中电位参考点可任意选择； 电路中电位参考点可任意选择； 电位参考点可任意选择 参考点一经选定，电路中各点的电位值就是唯一的； （2）参考点一经选定，电路中各点的电位值就是唯一的； 当选择不同的电位参考点时， （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。 改变，但任意两点间电压保持不变。
电磁学 研究的对象
路 场
电路 磁路
集中参数电路 分布参数电路
时间安排
两学期
上学期内容 下学期内容
Biblioteka Baidu
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。 、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。 预习 及时复习 做笔记 2、按时认真完成作业。 、按时认真完成作业。 完成作业 3、认真做实验、完成实验报告。 、认真做实验、完成实验报告。 学习方法 考分计算方法 总评成绩=平时成绩（考勤 作业 实验） 作业+实验 总评成绩 平时成绩（考勤+作业 实验）+ 期末成绩 * 70% 平时成绩 活跃课堂气氛
例（example ）： 电灯、 电灯、电炉等
a
R
b
series connection
parallel connection
§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（ 电路中的主要物理量有 电压、电流 、 电荷 （ electric charge）、 电压 ） 磁链、能量、电功率等 在线性（ 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。 电流、 心的物理量是电流、电压和功率。
电压U 电压
dW U= dq
def
实际电压方向
电位真正降低减少的方向。 电位真正降低减少的方向。
单位： 伏 、 、 单位：V (伏)、kV、mV、V 、
例
b
a
已知： 正电荷由 点均匀移动至b点 正电荷由a点均匀移动至 已知：4C正电荷由 点均匀移动至 点 电场力做功8J，由b点移动到 点电场 电场力做功 ， 点移动到c点电场 点移动到 力做功为12J， 力做功为 ， (1) 若以b点为参考点，求a、b、c点 若以 点为参考点， 、 、 点 点为参考点 的电位和电压U 的电位和电压 ab、U bc; (2) 若以c点为参考点，再求以上各值 若以c点为参考点，
c
解(solution) (1)以b点为电位参考点 以 点为电位参考点
b = 0
Wab 8 a = = = 2V q 4
c =
Wcb Wbc 12 = = = 3V q q 4
Uab = a b = 2 0 = 2V
Ubc = b c = 0 (3) = 3V
解
(2) 以c点为电位参考点 点为电位参考点
+
参考方向 U
–
+
参考方向 U
–
+
实际方向
实际方向
+
U >0
U<0
电压参考方向的三种表示方式： (1) 用箭头表示 箭头表示
U
(2) 用正负极性表示 正负极性表示
+
(3) 用双下标表示 双下标表示 subscript
U
A
UAB
B
3. 关联参考方向（ interaction in reference direction）▲ 关联参考方向（
i
A
iAB
B
2. 电压的参考方向 (voltage reference direction)
电位 电位 单位正电荷q 从电路中一点移至参考点 参考点（ 单位正电荷 从电路中一点移至参考点（＝0） ） （reference point） ） 时电场力做功的大小。 时电场力做功的大小。 单位正电荷q 从电路中一点移至另一点时 单位正电荷 从电路中一点移至另一点时 另一点 电场力做功（W）的大小。 电场力做功（ ）的大小。
1. 电流的参考方向 (reference direction)
电流 电流强度 (Charged particle) 带 电 粒 子 有 规 则 的 定 向运 动。 (cross section) 单位时间内通过导体横截面 导体横截面的电荷量 单位时间内通过导体横截面的电荷量
q dq i ( t ) = lim = t→0 t dt
元件(导线 中电流流动的方向只有两种可能 元件 导线)中电流流动的方向只有两种可能 导线 中电流流动的方向只有两种可能: 实际方向
⊕
B B
A A
问题？ 问题？
⊕
实际方向
复杂电路或电路中的电流随时间变化时， 复杂电路或电路中的电流随时间变化时 ， 电流的 实际方向往往很难事先判断？ question 实际方向往往很难事先判断？
def
1kA=103A
单位 (unit) A（安培）、 （安培）、 kA、mA、A 、 、
1mA=10-3A
1 A=10-6A
方向
(positive charge / negative charage) 规定正电荷的运动方向为电流的实际方向 正电荷的运动方向为电流的实际方向。 规定正电荷的运动方向为电流的实际方向。
问题? 问题
复杂电路或交变电路中，两点间电压的实际方向往 复杂电路或交变电路中，两点间电压的实际方向往
往不易判别，给实际电路问题的分析计算带来困难。 question 往不易判别，给实际电路问题的分析计算带来困难。 电压(降 的参考方向 电压 降)的参考方向 假设的电压降低方向。 假设的电压降低方向。 电压降低方向
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 实际电路 电原理图 电路模型 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 具有 确定的电、 磁性质 并具有 确定的电 精确的数学定义的假想元件。 精确的数学定义的假想元件。 元件
转化为其它形式能 负载( 负载(load)： 电能 转化为 其它形式能 的 用电设备 ， ) 将 电能转化为 其它形式能的 用电设备， 信号进行处理的设备。 或对信号进行处理的设备。 导线( 导线(line)、开关（switch)： ) 开关（ ) 通路” 将电源与负载 接成 “通路” 的装置 。
(2)电路的作用 (2)电路的作用 具有能量 的传输、 具有能量(energy)的传输、分配与转换；信息 能量 的传输 分配与转换；信息(information)的 的 传递与处理；测量、控制等功能 等功能。 传递与处理；测量、控制等功能。
－
注意： 注意：
(1) 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向 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 参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注 包 在图中相应位置 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。 （3）参考方向不同时，其表达式相差一负号，但实际 ）参考方向不同时，其表达式相差一负号， 方向不变。 方向不变。
可变电阻器 rheostat
2.
（circuit model） ）
10BASE-T wall plate
电 池 导线
Rs Us
RL
常用电路图来表示电路模型 常用电路图来表示电路模型 电路图
topology
(a) 实际电路图 (b) 电路模型（电路图） 电路模型（电路图） (b) 电原理图 (d) 拓扑结构图（电路的“图”） 拓扑结构图（电路的“
(circuit laws)
重点（ 重点（emphases）：
§ 1.1
电路和电路模型（ 电路和电路模型（circuit model） ）
由电工设备和电气器件按预期目的连 电工设备和电气器件按预期目的连 电流的通路。 接构成的电流的通路 接构成的电流的通路。
1.电路 实际 电路(实际 电路 实际)
元件或支路的u， 采用相同的参考方向称之为关联参考方向。 相同的参考方向称之为关联参考方向 元件或支路的 ，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。 反之，称为非关联参考方向。 非关联参考方向
i +
U
关联参考方向
i +
U
非关联参考方向
例
i
＋
A U B
电压电流参考方向如图中所标， 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？ 两部分电路电压电流参考方向关联否？ 电压、电流参考方向非关联 非关联； 答： A 电压、电流参考方向非关联； B 电压、电流参考方向关联。 电压、电流参考方向关联。 关联
参考方向
任意假定一个正电荷运动的方向即 任意假定一个正电荷运动的方向即为电 一个正电荷运动的方向 流的参考方向。 流的参考方向。 大小
电流(矢量 电流 矢量) 矢量
i
参考方向
(vector / scalar） 方向 A ）
B
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： 参考方向 的关系
电 路
Electric Circuits 电气信息与自动化学院
前言 ( Foreword ) 绪论（Introduction）
课程的性质和地位 电类专业的技术基础课 电类专业的技术基础课 的技术 学分： 学分：8 教材及参考书 教材及参考书 内容 分布参数电路 集总参数电路 非线性电路 线性电路 时域分析电路 频域分析电路 直流电阻电路 正弦稳态电路 动态电路 线性 非线性 为后续课程奠定坚实的基础 后续课程奠定坚实的基础
i A 实际方向
参考方向 i 参考方向 实际方向
B
A
B
i>0
i<0
电流参考方向的两种表示： 电流参考方向的两种表示： 参考方向的两种表示
箭头表示 箭头的指向为电流的参考方向 表示： 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。 双下标表示 表示： 电流的参考方向由A指向 指向B。 用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由 指向 。