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教材 电路基础 第二版 吴大正西安电子科技大学出版社2000参考书 电路分析基础 第三版 李翰荪高等教育出版社1993 电路 第四版 邱关源高等教育出版社1999 教材及其参考书 第二章电阻电路分析 第一章电路的基本规律 第四章正弦稳态分析 第三章动态电路 2 电阻及电源 1 电路模型及定律 4 电阻电路一般分析方法 3 电阻电路 含源 的等效变换 6 动态元件 电容 电感 5 电路定理 7 一阶 二阶电路时域分析 10 变压器 8 相量法 9 互感耦合电路 第一章电路的基本规律 目录 12 电路的频率响应 11 三相电路 14 电路方程的矩阵形式 13 二端口网络 15 非线性电路 第五章电路的频率响应和谐振现象 第六章二端口电路 第七章非线性电路 电力电子系统 信号与系统 微波与电磁场 第1章电路的基本规律 由电器件相互连接所构成的电流通路称为电路 实际电路的组成 提供电能的能源 简称电源 电源 负载 导线是任何实际电路都不可缺少的三个组成部分 一 电路模型 circuitmodel 用电装置 统称其为负载 它将电源提供的能量转换为其他形式的能量 连接电源与负载而传输电能的金属导线 简称导线 电路 circuit 1 2 实际电路在运行过程中的表现相当复杂 如 一个手电筒 电池和灯泡要在数学上精确描述相当困难 为了用数学的方法从理论上判断电路的主要性能 必须对实际器件在一定条件下 忽略其次要性质 按其主要性质加以理想化 从而得到一系列理想化元件 这种理想化的元件称为实际器件的 器件模型 电路模型 3 实际器件在不同的应用条件下 其模型可以有不同的形式 说明 不同的实际器件只要有相同的主要电气特性 在一定的条件下可用相同的模型表示 如灯泡 电炉等在低频电路中都可用理想电阻表示 4 理想电阻元件 只消耗电能 如电阻器 灯泡 电炉等 可以用理想电阻来反映其消耗电能的这一主要特征 理想电容元件 只储存电能 如各种电容器 可以用理想电容来反映其储存电能的特征 理想电感元件 只储存磁能 如各种电感线圈 可以用理想电感来反映其储存磁能的特征 几种常见的理想化元件 器件模型 5 电路几何尺寸l远小于其工作时电磁波波长 的电路称为集中参数电路 否则称为分布参数电路 例 1 电力输电线 其工作频率为50Hz 相应波长为6000km 故30km长的输电线 可以看作是集中参数电路 2 而对于电视天线及其传输线来说 其工作频率为108Hz的数量级 如10频道 其工作频率约为200MHz 相应工作波长为1 5m 此时0 2m长的传输线也是分布参数电路 集中参数电路 lumpedcircuit 与分布参数电路 distributedcircuit 6 电路分析 微波与电磁场 t O 为了定量地描述电路的性能 电路中引入一些物理量作为电路变量 通常分为两类 基本变量和复合变量 电流 电压由于易测量而常被选为基本变量 复合变量包括功率和能量等 一般它们都是时间t的函数 二 电路变量 在电场力作用下 电荷有规则的定向移动形成电流 用i t 或i表示 单位 安 培 A 电流 current 电流的大小 电流强度 简称电流 式中dq为通过导体横截面的电荷量 电荷的单位 库 仑 C 电流的形成 1 2 实际方向 规定为正电荷运动的方向 参考方向 假定正电荷运动的方向 规定 若参考方向与实际方向方向一致 电流为正值 反之 电流为负值 为什么要引入参考方向 电流的方向 3 如果电路复杂或电源为交流电源 则电流的实际方向难以标出 交流电路中电流方向是随时间变化的 1 原则上可任意设定 2 习惯上 A 凡是一眼可看出电流方向的 将此方向为参考方向 B 对于看不出方向的 可任意设定 参考方向假设说明两点 判断R3上电流I3的方向 1 今后 电路图上只标参考方向 电流的参考方向是任意指定的 一般用箭头在电路图中标出 也可以用双下标表示 如iab表示电流的参考方向是由a到b 2 电流是个既具有大小又有方向的代数量 在未设定参考方向的情况下 讨论电流的正负毫无意义 电流总结 4 3 交流电 AlternatingCurrent 简写AC 是指大小和方向都发生周期性变化的电流直流电 DirectCurrent 简写DC 是指方向不随时间发生改变的电流 但电流大小可能不固定 而产生波形 电压 voltage 电路中 电场力将单位正电荷从某点a移到另一点b所做的功 称为两点间的电压 电压的单位 伏 特 V 电压的极性 方向 实际极性 规定两点间电压的高电位端为 极 低电位端为 极 两点电位降的方向也称为电压的方向 参考极性 假设的电压 极和 极 若参考极性与实际极性一致 电压为正值 反之 电压为负值 电压的定义 1 2 电流和电压的参考方向可任意假定 而且二者是相互独立的 若选取电流i的参考方向从电压u的 极经过元件A本身流向 极 则称电压u与电流i对该元件取关联参考方向 否则 称u与i对A是非关联的 uA与iA关联uB与iB非关联 u与i对元件1关联u与i对元件2非关联 关联参考方向 3 1 今后 电路图中只标电压的参考极性 在没有标参考极性的情况下 电压的正 负无意义 3 电路图中不标示电压 电流参考方向时 说明电压 电流参考方向与电流 电压关联 2 电压的参考极性可任意指定 一般用 号在电路图中标出 有时也用双下标表示 如uab表示a端为 极 b端为 极 电压说明 4 问 电流 电压既有大小又有方向 那么它们是标量 代数量 还是矢量 功率 power 与能量 enerage 功率与电压u 电流i的关系 单位时间电场力所做的功称为电功率 即 简称功率 单位是瓦 特 W 如图 a 所示电路N的u和i取关联方向 由于i dq dt u dw dq 故电路消耗的功率为 p t u t i t 对于图 b 由于对N而言u和i非关联 则N消耗的功率为 p t u t i t 功率的定义 1 2 利用前面两式计算电路N消耗的功率时 若p 0 则表示电路N确实消耗 吸收 功率 若p 0 则表示电路N吸收的功率为负值 实质上它将产生 提供或发出 功率 当电路N的u和i非关联 如图a 则N产生功率的公式为 由此容易得出 当电路N的u和i关联 如图a N产生功率的公式为 p t u t i t p t u t i t 功率的计算 3 对于一个二端元件 或电路 如果w t 0 则称该元件 或电路 是无源的或是耗能元件 或电路 根据功率的定义 两边从 到t积分 并考虑w 0 得 设u和i关联 能量的计算 4 前面介绍电流 电压 功率和能量的基本单位分别是安 A 伏