华科课件,电路原理,配汪健的.ppt

序言,一、本课程的性质与任务,学科基础课程,先修课程:高等数学,大学物理,电路理论研究的三个分支,电路分析,电路综合,故障诊断,电路理论和电磁场理论是两个基本理论,电路理论对电气信息学科各专业领域的深入研究极有价值，是最重要的专业基础课之一,电路理论涉及高等数学、应用数学、物理学和拓扑学等基础学科的知识,2、认真听课，课前应尽可能预习，适当作听课笔记,3、学习中要注重基本概念，并在自己的实践中加深理解,4、善于总结5、遵守学习纪律6、重视作业,独立完成作业;加强课后练习,三、关于教学内容的安排,Ch1电路的基本定律和电路元件课内学时8,Ch2电路的分析方法之一等效变换法课内学时6,序言,二、怎样学好电路理论课程,1、正确认识学科基础课程的重要性,对本课的学习予以重视,Ch7三相电路课内学时6,Ch8周期性非正弦稳态电路课内学时6,Ch9二端口网络课内学时8,Ch10动态电路的时域分析课内学时14,Ch11网络的复频域分析课内学时6共88学时,序言,Ch3电路的分析方法之二电路方程法课内学时8,Ch4电路的分析方法之三运用电路定理法课内学时6,Ch5正弦稳态电路分析课内学时12,Ch6谐振电路与互感耦合电路课内学时8,参考书目,1.电路邱关源主编高等教育出版社出版,2.电路原理周守昌主编高等教育出版社出版3.新编电路题解汪建主编华中科技大学出版社出版,教材,第一章电路的基本定律和电路元件,描述电路特性的两个基本物理量，电压和电流的参考方向,基尔霍夫电流定律和电压定律（电路分析的基本依据之一）,1-1电路的基本概念,（明确讨论对象）,1-1-1电路,电路元件（电阻、电容、电感、独立电源和受控电源等）,奇异函数及波形的表示法,电路（电网络）是互相连接起来的电源与负载的总体，电流能在其中流通.电路中存在三种基本电磁效应.（能量的损耗；电场能量的储存；磁场能量的储存。）,电源,负载,中间环节,1-1电路的基本概念,1-1-1电路,2、集中参数电路和分布参数电路,集中参数电路,u(t)i(t),常微分方程,分布参数电路,u(x,t)i(x,t),偏微分方程,dmax0.01min,dmax0.01min,1-1-2理想电路元件,电路模型,理想电路元件(电路元件),单一电磁性质可用数学加以严格定义,电路模型(由理想元件构成）,1-2电压和电流及其参考方向,1-2-1电压和电位,1、电压,概念和定义式,dq,实际电器件,备注：电压的单位,直流和交流电压,电压是代数量,库仑电场的基本特点:,两点间电压与所经过的路径无关,电动势的概念,非库仑电场对正电荷施力的特点,2、电位,概念(参考点),电压（电位差）,电位的相对性,3、电压的参考方向（或参考极性）,电压真实方向的习惯规定:从高电位指向低电位,电压参考方向的表示，意义,u,以端点标号为下角标表示，,uab,应用电位概念时的隐含表示:参考点为-,参考方向的任意性，真实方向的客观性,1-2-2电流,1、电流的含义,物理现象,物理量（电流强度）,单位,直流及交流电流,三种形式的电流及全电流的连续性传导电流(c):导电媒质中自由电子或离子在电场作用下的有规则的运动对流电流():带电粒子在自由空间运动形成的电流,又称徙动电流位移电流(D):变化的电场使电介质中的束缚电荷位移形成的电流,全电流的连续性:,2、电流的参考方向,电流实际方向的习惯规定,电流参考方向的表示，意义,1-2-3电流和电压的关联参考方向，电功率,关联参考方向的含义,电压的参考方向（或参考极性）,电流的参考方向,电压与电流的关联参考方向:电流从电压的正极性端流入,也称关联正向电功率的定义及其计算:p=dW/dtp=ui,p=ui,p=-ui,两式都表示元件（或该段电路）吸收的功率,P=UI,=(-20)I,=40,I=-2A,P=-UI,=(-20)I,=40,I=2A,例已知u=-20V,吸收的功率为40w,求电流的大小并标出其真实方向。,p=ui,p=-ui,功率能量,有源和无源电路,强调:分析电路时必须给出电量的参考方向,问题：一个电路的各部分电压之间或电流之间是如何互相联系的？,1-3基尔霍夫定律,一些术语,二端元件（或称一端口元件）,支路（branch）,支路电流,支路电压,节点（node）,回路（loop）,1,1-3-1基尔霍夫电流定律（KCL）,1、定律内容,ik(t)=0,1-3-1基尔霍夫电流定律（KCL）,1、定律内容,ik(t)=0,例,2、备注,定律与电路元件的性质无关,需注意的问题练习:接地电流等,定律对包围部分电路的任一闭合曲面也适用,1-3-2基尔霍夫电压定律（KVL）,1、定律内容,uk(t)=0,i1+i2+i4=0,i1i3+i6=0,i1i2+i5+i6=0,1-3-2基尔霍夫电压定律（KVL）,1、定律内容,uk(t)=0,例,2、备注,定律与电路元件的性质无关,需注意的问题,对虚拟回路也适用,与引入电位概念的等价性,u1+u6u7u4=0,u35u4+u2+u3=0,1-4奇异函数及波形的表示法,1-4-1定义与波形,1、单位斜坡函数r(t)（unitramp）,定义,波形,0t0,tt0,r(t)导函数的波形，奇异函数的概念,2、单位阶跃函数1(t)（unitstep）,1）波形，定义式,1-4奇异函数及波形的表示法,例1延迟单位阶跃函数,f(t)=1(tt0),单位阶跃函数的特点,1）波形，定义式,例2画出1(t)的波形,2）单位阶跃函数在电路分析中的应用,用来表示电源从某时刻起接入电路,用来表示波形或函数的起止时间,例画出1(t)(t1)和1(t1)(t1)的波形,普通函数f(t)与单位阶跃函数1(tt0)的乘积,1(tt0)f(t)=,=1(t2)(sint0.91),3、单位脉冲函数p(t)unitpulse,定义,波形,0t,0t2105（105108）,输入电阻Rin2106（1061013）,输出电阻Rou=10100,（Ud=U2U1）,1-10-1器件简介及运算放大器的电路符号,实际应用时引入负反馈,表示输入-输出特性的电路模型,1-10-2理想运算放大器及其特性,理想条件,特性,A=,u0=Aud=A(u2u1),Rin=,i1=0，i2=0（虚断路）,Rou=0,1-10-2理想运算放大器及其特性,i1=0，i2=0（虚断路）,运放属于有源元件,吸收的功率：p=u1i1+u2i2+u0i0,p=u0i0,p=RLi0i0=RLi02,1-10-3运算放大器的一些基本电路及输入-输出关系,1、反相放大器,i1=u1/R1,i2=i1,2、同相放大器,i2=i1=u1/R1,u2=R2i2+u1,u2=(1+R2/R1)u1,3、电压跟随器(VoltageFollower),4、加法器,u2=Rfif,u2=Rf(i1+i2+in),1-10-4含运算放大器的简单电路分析,5、差分放大器,un,R1i1=R2i3,u1=0,i2=i1+i3,1-10-4含运算放大器的简单