《电路原理》详细讲解

1、电路原理电路原理课程介绍课程介绍 电路电路原理原理课程是工科课程是工科学生先修学生先修完完高等数学高等数学、大学物理大学物理（电磁（电磁学）学）等基础课程等基础课程后，开设的一门后，开设的一门十十分重要的分重要的理论理论基础课，是电气基础课，是电气、控制、控制、电子电子、信息类专业学生系统化接受电信息类专业学生系统化接受电类课程学习的类课程学习的共同必修共同必修课程。课程。参考书目：参考书目： 李瀚荪主编，电路分析基础，李瀚荪主编，电路分析基础， 北京高等教育出版社，北京高等教育出版社，2004 年年； 周守昌主编，电路原理，周守昌主编，电路原理， 北京高等教育出版社，北京高等教育出版社，20

2、02 年年5 月月； 胡翔俊主编，电路分析，胡翔俊主编，电路分析， 北京高等教育出版社，北京高等教育出版社，2001 年年6 月。月。教材：教材：电路（第五版）邱关源主编，电路（第五版）邱关源主编， 北京高等教育出版社，北京高等教育出版社，2006 年年。学时数：学时数：56学时学时理论理论课时课时； 16 学时实验学时实验课课时时。课程性质课程性质 新世纪来，新世纪来，电工、电子课程体系改革，创建电工、电子课程体系改革，创建了以电路、模电、信号与系统为主线，理论了以电路、模电、信号与系统为主线，理论完整、工程实践性强的课程和教学内容新体完整、工程实践性强的课程和教学内容新体系。系。 电路电路

3、原理原理是电路理论入门课。是电路理论入门课。 本课程本课程是电是电路路分析、网络综合与设计的基础分析、网络综合与设计的基础工程学科，它属于电工程学科，它属于电（强电、弱电）（强电、弱电）类各专类各专业共同的理论业共同的理论、技术、技术基础。基础。课程目的课程目的 通过本课程的学习，掌握电路的基本通过本课程的学习，掌握电路的基本理论知识、分析计算的基本方法和初理论知识、分析计算的基本方法和初步的实验技能，为学习后续有关课程步的实验技能，为学习后续有关课程提供理论支持，提供理论支持，并为进一步学习电路并为进一步学习电路理论打下初步的基础。理论打下初步的基础。课程课程教学方法与教学方法与要求要求 本

4、课程本课程理论授课理论授课采用板书和多媒体教学采用板书和多媒体教学相结合的方法、以教师讲授为主，相结合的方法、以教师讲授为主，根据根据学生学生接受情况，适当开展接受情况，适当开展课堂练习、讨课堂练习、讨论论；根据学生作业情况，；根据学生作业情况，习题课习题课讲评普讲评普遍存在问题。遍存在问题。 要求要求学生学生课前课前自学、课外练习自学、课外练习，能熟悉，能熟悉一种计算机辅助仿真设计软件，通过理一种计算机辅助仿真设计软件，通过理论教学论教学计算机仿真计算机仿真实验验证等实验验证等，以以增加学习兴趣，增加学习兴趣，提高教学质量。提高教学质量。计算机辅助教学软件的介绍计算机辅助教学软件的介绍 见附

5、录B、C (P524-543)1、PSpice电子线路仿真设计软件。电子线路仿真设计软件。2、MATLAB是是矩阵实验室，标准计算软件。矩阵实验室，标准计算软件。 3、 Multisim 是美国国家仪器（是美国国家仪器（NI）有限公）有限公司推出的以司推出的以Windows为基础的专门用于电为基础的专门用于电子电路仿真与设计的工具软件，子电路仿真与设计的工具软件， 理念是理念是“把实验室装进把实验室装进PC机中机中”，“软件就是仪软件就是仪器器”-虚拟仪器。虚拟仪器。答疑时间与联系方式答疑时间与联系方式 答疑时间：每次上完理论课或实验课后。答疑时间：每次上完理论课或实验课后。 谢志宇老师的联系

6、方式：谢志宇老师的联系方式： 电话：电话：邮箱：邮箱： QQ: 623329793 QQ 邮箱：邮箱： 课程成绩考核方式课程成绩考核方式 理论理论成绩成绩100 分制记分，分制记分，由由两部分组成：两部分组成：期末考试成绩占期末考试成绩占70%；平时成绩占；平时成绩占30%； 每次实验班一组，每人每次实验每次实验班一组，每人每次实验100分，分，由三部分组成：预习由三部分组成：预习报告报告10分、操作分、操作50分和分和实验实验报告报告40分。分。 最终最终实验成绩实验成绩是是10次实验的平均分。次实验的平均分。本本课程课程的几个基本概念的几个基本概念电路电路 电电在

7、日常生活、生产和科学研究工作中广在日常生活、生产和科学研究工作中广泛应用。如收录机、电视机、录像机、音泛应用。如收录机、电视机、录像机、音响设备、计算机、通信系统和电力网络中响设备、计算机、通信系统和电力网络中都可以看到各种各样的电路。都可以看到各种各样的电路。 电阻器电阻器电容器电容器线圈线圈电池电池运算放大器运算放大器晶体管晶体管 低频信号发生器的内部结构低频信号发生器的内部结构 实际电路的组成：实际电路的组成：由电阻器、电容器、电感线由电阻器、电容器、电感线圈、变压器、晶体管、运算放大器、集成电路、圈、变压器、晶体管、运算放大器、集成电路、传输线、电池、发电机和信号发生器等电气器件传输线

8、、电池、发电机和信号发生器等电气器件和设备连接而成。和设备连接而成。实际电路：实际电路：由电源（信号源）、中间环节与负载由电源（信号源）、中间环节与负载组成。组成。 实际电路的作用：实际电路的作用： 1 1）、实现电能的传输和转换。）、实现电能的传输和转换。（强电）（强电） 2 2）、实现电信号的传输、处理和存储。）、实现电信号的传输、处理和存储。（弱电）（弱电）电路理论电路理论就是研究电路中发生的电磁现象，就是研究电路中发生的电磁现象，用电流、电压、电荷、磁通等物理量来描用电流、电压、电荷、磁通等物理量来描述其中的过程。主要计算电路中各电气器述其中的过程。主要计算电路中各电气器件端子通过的电

9、流、端子间的电压。件端子通过的电流、端子间的电压。电路的两种含义电路的两种含义: (1) 实际电路实际电路; (2) 电路模型。电路模型。 电路模型是实际电路抽象而成，它近似地电路模型是实际电路抽象而成，它近似地反映实际电路的电气特性。反映实际电路的电气特性。 电路模型由一些理想电路模型由一些理想电路元件电路元件用用理想导线理想导线连结而成。用不同特性的电路元件按照不同连结而成。用不同特性的电路元件按照不同的方式连结就构成不同特性的电路。的方式连结就构成不同特性的电路。 本课程主要讨论电路模型，常简称为电路，请本课程主要讨论电路模型，常简称为电路，请注意加以区别。注意加以区别。 电路模型电路模

10、型的表示方法：的表示方法： 它表示它表示 (1) 电路图电路图 (2) 电路数据电路数据(表格或矩阵表格或矩阵) (1)电路元件的特性电路元件的特性 (2)元件间的连结关系元件间的连结关系图图11 手电筒电路手电筒电路常用电路图来表示电路模型常用电路图来表示电路模型(a) 实际电路实际电路 (b) 电原理图电原理图 (c) 电路模型电路模型 (d) 拓扑结构图拓扑结构图图图12 晶体管放大电路晶体管放大电路(a)实际电路实际电路 (b)电原理图电原理图 (c)电路模型电路模型 (d)拓扑结构图拓扑结构图电路元件（理想的电路元件简称）电路元件（理想的电路元件简称）电源（电压源、电流源、受控电源）

11、电源（电压源、电流源、受控电源）储能元件（电容、电感）储能元件（电容、电感）电阻元件电阻元件理想导线理想导线分类：分类：端子数端子数-二端、三端、四端二端、三端、四端元件特性元件特性-线性、非线性线性、非线性参数特性参数特性-时变、时变、 时不变时不变 无源、有源无源、有源 根据实际电路的几何尺寸根据实际电路的几何尺寸(d)与其工作信号波长与其工作信号波长()的的关系，可以将它们分为两大类：关系，可以将它们分为两大类： (1)集总参数电路：集总参数电路：满足满足d条件的电路。条件的电路。 (2)分布参数电路：分布参数电路：不满足不满足d 0i 0电流的电流的参考方向参考方向与与实际方向实际方向

12、的关系的关系：i 参考方向参考方向实际方向实际方向ABi 参考方向参考方向实际方向实际方向AB任意假定任意假定一个正电荷运动的方向一个正电荷运动的方向即即为电为电流的参考方向。流的参考方向。(vector / scalar）电流电流参考方向的两种表示参考方向的两种表示： 用用箭头箭头表示：箭头的指向为表示：箭头的指向为电流的参考方向。电流的参考方向。 用用双下标双下标表示：如表示：如 iAB , 电流的参考方向由电流的参考方向由A指向指向B。ABiABil 电压电压UdqdWUdef l 单位：单位：V (伏伏)、kV、mV、 V2. 电压的参考方向电压的参考方向 (voltage refer

13、ence direction)单位正电荷单位正电荷q 从电路中一点移至从电路中一点移至另一点另一点时时电场力做功（电场力做功（W）的大小。）的大小。l 电位电位 l 实际电压方向实际电压方向 电位真正降低减少的方向。电位真正降低减少的方向。单位正电荷单位正电荷q 从电路中一点移至从电路中一点移至参考点（参考点（ 0）时电场力做功的大小。时电场力做功的大小。（reference point）例例已知：已知：4C正电荷由正电荷由a点均匀移动至点均匀移动至b点点电场力做功电场力做功8J，由，由b点移动到点移动到c点电场点电场力做功为力做功为12J，(1) 若以若以b点为参考点点为参考点，求，求a、b

14、、c点点的电位和电压的电位和电压Uac解解(solution) bVqWaba 248 0 b VqWqWbccbc 3412VUbaab 202 VUcbbc )(330 (1)以以b点为电位参考点点为电位参考点abc解解VqWaca 54128 0 c VqWbcb 3412 VUbaab 235 VUcbbc 303 (2)结论结论（conclusions）：）：以以c点为电位参考点点为电位参考点（1 1）电路中）电路中电位参考点可任意选择电位参考点可任意选择；（2 2）参考点一经选定，电路中各点的电位值就是唯一的；）参考点一经选定，电路中各点的电位值就是唯一的；（3 3）当选择不同的电

15、位参考点时，电路中各点电位值将）当选择不同的电位参考点时，电路中各点电位值将 改变，改变，但任意两点间电压保持不变。但任意两点间电压保持不变。问题问题?question 复杂电路或交变电路中，两点间电压的复杂电路或交变电路中，两点间电压的实际方向往实际方向往往不易判别往不易判别，给实际电路问题的分析计算带来困难。，给实际电路问题的分析计算带来困难。l 电压电压(降降)的参考方向的参考方向U 0U参考方向参考方向U+实际方向实际方向+实际方向实际方向参考方向参考方向U+假设的假设的电压降低方向。电压降低方向。电压参考方向的三种表示方式电压参考方向的三种表示方式：(1) 用用箭头箭头表示表示(2)

16、 用用正负极性正负极性表示表示(3) 用用双下标双下标表示表示UU+ABUABsubscript元件或支路的元件或支路的u，i 采用采用相同相同的参考方向的参考方向称之为称之为关联参考方向关联参考方向。反之，称为反之，称为非关联参考方向非关联参考方向。关联参考方向关联参考方向非关联参考方向非关联参考方向3. 关联参考方向（关联参考方向（ interaction in reference direction）i+-+-iUU注意：注意：例例ABABiU电压电流参考方向如图中所标，问：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？答：答：

17、 A 电压、电流参考方向电压、电流参考方向非关联非关联； B 电压、电流参考方向电压、电流参考方向关联关联。(1) 分析电路前分析电路前必须选定必须选定电压和电流的电压和电流的参考方向。参考方向。(2) 参考方向一经选定，参考方向一经选定，必须必须在图中相应位置在图中相应位置标注标注 (包括方包括方向和向和符号符号），），在计算过程中不得任意改变。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）参考方向不同时，其表达式相差一负号，但实际实际 方向不变。方向不变。1.3 电路元件的功率电路元件的功率 (power) 电功率电功率（electric power）twpdd

18、iutqqwtwpdddddd功率的单位：功率的单位：W (瓦瓦) (Watt，瓦特，瓦特)能量的单位：能量的单位： J (焦焦) (Joule，焦耳，焦耳)单位时间内电场力所做的功单位时间内电场力所做的功qwudd tqidd 2. 电路吸收或发出功率的判断电路吸收或发出功率的判断 l u, i 取取关联参考方向关联参考方向P = ui 表表示元件示元件吸收吸收(absorb) 的功率的功率P0 表示吸收正功率表示吸收正功率 (实际吸收实际吸收)P0 表示发出正功率表示发出正功率 (实际发出实际发出)P0 表示发出表示发出负功率负功率 (实际吸收实际吸收)l u, i 取取非非关联参考方向关联参考方向+-iu+-iu例例564123I2I3I1+-U6U5U4U3U2U1求图示电路中各方框求图示电路中各方框所代