1、电路原理课程介绍,电路原理课程是工科学生先修完高等数学、大学物理（电磁学）等基础课程后，开设的一门十分重要的理论基础课，是电气、控制、电子、信息类专业学生系统化接受电类课程学习的共同必修课程。,参考书目：李瀚荪主编，电路分析基础，北京高等教育出版社，2004 年；周守昌主编，电路原理，北京高等教育出版社，2002 年5 月；胡翔俊主编，电路分析，北京高等教育出版社，2001 年6 月。,教材：电路（第五版）邱关源主编， 北京高等教育出版社，2006 年。 学时数：56学时理论课时；16 学时实验课时。,课程性质,新世纪来，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，理论完整、
2、工程实践性强的课程和教学内容新体系。 电路原理是电路理论入门课。本课程是电路分析、网络综合与设计的基础工程学科，它属于电（强电、弱电）类各专业共同的理论、技术基础。,课程目的,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步的实验技能，为学习后续有关课程提供理论支持，并为进一步学习电路理论打下初步的基础。,课程教学方法与要求,本课程理论授课采用板书和多媒体教学相结合的方法、以教师讲授为主，根据学生接受情况，适当开展课堂练习、讨论；根据学生作业情况，习题课讲评普遍存在问题。 要求学生课前自学、课外练习，能熟悉一种计算机辅助仿真设计软件，通过理论教学计算机仿真实验验证等，以增加学
3、习兴趣，提高教学质量。,计算机辅助教学软件的介绍,见附录B、C (P524-543) 1、PSpice电子线路仿真设计软件。 2、MATLAB是矩阵实验室，标准计算软件。3、 Multisim 是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的专门用于电子电路仿真与设计的工具软件， 理念是“把实验室装进PC机中”，“软件就是仪器”-虚拟仪器。,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。 谢志宇老师的联系方式：电话： 13875849748邮箱： QQ: 623329793QQ 邮箱： ,课程成绩考核方式,理论成绩100 分制记分，由两部分组成：期末考试成绩占70%；平时
4、成绩占30%； 每次实验班一组，每人每次实验100分，由三部分组成：预习报告10分、操作50分和实验报告40分。 最终实验成绩是10次实验的平均分。,本课程的几个基本概念,电路电在日常生活、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。,电阻器,电容器,线圈,电池,运算放大器,晶体管,低频信号发生器的内部结构,实际电路的组成：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、传输线、电池、发电机和信号发生器等电气器件和设备连接而成。 实际电路：由电源（信号源）、中间环节与负载组成。,实际电路的作用：1）、
5、实现电能的传输和转换。（强电）2）、实现电信号的传输、处理和存储。（弱电）,电路理论就是研究电路中发生的电磁现象，用电流、电压、电荷、磁通等物理量来描述其中的过程。主要计算电路中各电气器件端子通过的电流、端子间的电压。,电路的两种含义: (1) 实际电路;(2) 电路模型。,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。电路模型由一些理想电路元件用理想导线连结而成。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。,本课程主要讨论电路模型，常简称为电路，请注意加以区别。,电路模型的表示方法：,它表示,(1) 电路图 (2) 电路数据(表格或矩阵),(1)电路元件的特性(
6、2)元件间的连结关系,图11 手电筒电路,常用电路图来表示电路模型,(a) 实际电路 (b) 电原理图 (c) 电路模型 (d) 拓扑结构图,图12 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,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） 储能元件（电容、电感） 电阻元件 理想导线,分类：,端子数-二端、三端、四端 元件特性-线性、非线性 参数特性-时变、 时不变无源、有源,根据实际电路的几何尺寸(d)与其工作信号波长()的关系，可以将它们分为两大类：(1)集总参数电路：满足d条件的电路。(2)分布参数电路：不满足d条件的电路。说明：本
7、书只讨论集总参数电路,今后简称为电路。,集总参数元件 、分布参数元件,集总参数元件：在任何时刻，流入二端元件的一个端子的电流一定等于从另一端子流出的电流，两个端子之间的电压为单值量。,电路模型近似地描述实际电路的电气特性。根据实际电路的不同工作条件以及对模型精确度的不同要求，应当用不同的电路模型模拟同一实际电路。现在以线圈为例加以说明。,图13 线圈的几种电路模型(a)线圈的图形符号 (b)线圈通过低频交流的模型(c)线圈通过高频交流的模型,电路分析与网络综合,电路分析,网络综合,目的：通过对电路模型的分析计算来预测实际电路的特性，从而改进实际电路的电气特性和设计出新的电路。,任务：掌握电路的
8、基本理论和电路分析的方法。,电子与通信工程系,第1章 电路模型和电路定律,(circuit model),(circuit laws),重点（emphases）：,电压、电流的参考方向 (voltage & current reference direction),3.基尔霍夫定律 (Kirchhoff s Laws ),2.电路元件特性 (circuit elements characters), 1.1 电路和电路模型（circuit model）,1.电路(实际),由电工设备和电气器件按预期目的连接构成的电流的通路。,电路主要由电源、负载、连接导线 及开关等构成。,电源(source)：
9、,将电源与负载 接成 “通路” 的装置。,(1)电路的组成,能量或信号（u、i）的发生器。,负载(load)：,将电能转化为其它形式能的用电设备，或对信号进行处理的设备。,导线(line)、开关（switch)：,“激励” (power),(2)电路的作用,具有能量(energy)的传输、分配与转换；信息(information)的传递与处理；测量、控制等功能。,导线,电池,开关,灯泡,2. 电路模型（circuit model）,电路模型,反映实际电路部件的主要电磁 性质的 理想电路元件及其组合。,电路模型,实际电路图,几种基本的理想电路元件：,电阻元件：表示消耗电能的元件,电感元件：表示产
10、生磁场，储存磁场能量的元件,电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件,电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件,注意,具有相同的主要电磁性能的各实际电路部件，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，其模型可以有不同的形式,理想电路元件 ideal circuit elements,具有确定的电、磁性质并具有精确的数学定义的假想元件。,例（example ）：,parallel connection,series connection,1. 电流的参考方向 (reference direction),电流,电流强度,带 电 粒 子 有 规 则 的 定 向运
11、动。,1.2 电流和电压的参考方向 (reference direction),方向,单位,1kA=103A 1mA=10-3A 1 A=10-6A,A（安培）、 kA、mA、A,元件(导线)中电流流动的方向只有两种可能:,实际方向,实际方向,A,A,B,B,问题？ question,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？,(unit),参考方向,i 参考方向,大小,方向,电流(矢量),A,B,i 0,i 0,电流的参考方向与实际方向的关系：,(vector / scalar）,电流参考方向的两种表示：, 用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。, 用双下标表示：
12、如 iAB , 电流的参考方向由A指向B。,电压U,单位：V (伏)、kV、mV、V,2. 电压的参考方向 (voltage reference direction),单位正电荷q 从电路中一点移至另一点时电场力做功（W）的大小。,电位,实际电压方向,电位真正降低减少的方向。,例,已知：4C正电荷由a点均匀移动至b点电场力做功8J，由b点移动到c点电场力做功为12J， (1) 若以b点为参考点，求a、b、c点的电位和电压Uab、U bc; (2) 若以c点为参考点，再求以上各值,a,c,解(solution),b,(1),以b点为电位参考点,解,(2),结论（conclusions）：,以c点
13、为电位参考点,（1）电路中电位参考点可任意选择； （2）参考点一经选定，电路中各点的电位值就是唯一的； （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。,问题? question,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。,电压(降)的参考方向,U, 0, 0,U,假设的电压降低方向。,电压参考方向的三种表示方式：,(1) 用箭头表示,(2) 用正负极性表示,(3) 用双下标表示,U,U,+,A,B,UAB,subscript,元件或支路的u，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
14、。,关联参考方向,非关联参考方向,3. 关联参考方向（ interaction in reference direction）,i,+,-,+,-,i,U,U,注意：,例,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？,答： A 电压、电流参考方向非关联；B 电压、电流参考方向关联。,1.3 电路元件的功率 (power),电功率（electric power）,功率的单位：W (瓦) (Watt，瓦特),能量的单位： J (焦) (Joule，焦耳),单位时间内电场力所做的功,2. 电路吸收或发出功率的判断 ,u, i 取关联参考方向,P = ui 表示元件吸收(absorb) 的功率,P0 表示吸收正功率 (实际吸收),P0 表示吸收负功率 (实际发出),p = ui 表示元件发出(supply)的功率,P0 表示发出正功率 (实际发出),P0 表示发出负功率 (实际吸收),u, i 取非关联参考方向,例,求图示电路中各方框所代表的元件消耗或产生的功率。已知： U1=1V, U2= -3V, U3=8V, U4= -4V, U5=7V, U6= -3V I1=2A, I2=1A, I3= -1A,解,注,对一完整的电路，发出的功率消耗的功率,-,练习：,P25: 1-1; 1-2; 1-3.,
