大学电路理论电路的基本概念和基本定律

有关于与大学电路理论一书的电路的基本概念和基本定律的讲解,适合老师授课

电路理论主讲：曹娟E-mail: cjcqu@ Tel: 87542726-8015(C3-325)

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教材 《电路理论》,颜秋容、谭丹主编，电子工业出版社

参考教材 《电路分析基础》(上、中、下) ,李翰蓀编，高 等教育出版社 Fundamentals of Electric Circuits. Charles k. Alexander. Matthew N.O.sadiku. 清华大学出版社

习题集 配套习题集 《电路理论学习与考研指导》,电子工业出版社

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教学安排 学时：40+64学时(2.5+4学分)

成绩计算 作业(占10%),每周一交作业，超过1/3未交者不能参加期末考试； 平时测验(占10%),一次，闭卷，安排在直流电路分析学完后； 期末考试(占80%),闭卷。

后续课程 电路测试技术(实验，2学分)、模拟电子技术、微机原理

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课程计划(40+56学时)

电路的基本概念和定律(6) 简单电阻电路分析(4) 电路的一般方法(5) 电路定理(6) 含运算放大器的电阻电路(3) 动态元件与动态电路(6) 一阶电路和二阶电路(8) 正弦稳态电路分析及频率响应(10) 含耦合元件的正弦稳态电路(6) 三相正弦稳态电路(6) 周期性非正弦稳态电路(4) 动态电路的复频域分析法(4) 二端口网络 (6) 网络的矩阵方程(5) 网络的状态方程(3) 均匀传输线的正弦稳态分析(8) 无损耗均匀传输线的暂态分析(6)

共计:40学时

共计:56学时

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学习方法： 听课。课堂效率，思维方式:问题的提出、分析和引申 的方法 笔记。知识的浓缩、要点的提炼 作业。加深理解，学会应用，思维创造 能力培养。获取知识的能力，应用知识的能力，创新 能力。

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第1章

电路的基本概念和基本定律

1.1 电路与电路模型 1.2 电流与电压的其参考方向 1.3 电功率 1.4 电阻元件

1.5 独立电源1.6 受控电源 1.7 基尔霍夫定律

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1.11.1.1 电路

电路与电路模型

1、 电路：由电路元件和联接导线组合而成的电流通路。一 般由电源或信号源、负载(用电设备)和中间环节组成。

电源(或信号源):将其他形式的能量转化为电能， 提供给电路 。 负载(load):将电能转化为其他形式的能量(消耗电能)。 中间环节：包括导线(line)、开关(switch)等，主要作用是 输送、分配电能和对电信号进行处理。

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2、 集中参数电路和分布参数电路: 电路按其几何尺寸与工作信号的波长划分为集中参数电路和 分布参数电路。一个电路元件可以用一个或多个参数表征， 而不用考虑它的尺寸，这种参数被称为集中参数电路。(1)、 集中参数电路 集中参数假设：假定电磁波的传播速度为无限大，即电磁波在电路中的传播不需要时间

,这样，元件及电路的几何尺寸变得无关 紧要。

工程上处理原则为的波长

d<0.01λ,用集中参数电路加以研究 其中d表示电路的最大几何尺寸，λ表示电路的最高工作频率所对应

。

例：λ=c/f , c=3*105km/s,若f=50Hz,其波长为6000km,一般元件远小于这 个数值。

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(2)、 分布参数电路 当d≥0.01λ时，就应该按分布参数电路加以分析研究。电 路中的参数时按几何尺寸连续分布。 对于直流高压输电线路，其长度为几百公里甚至上千公里， 与电路频率的波长在一个数量级，此时若采取集中假设就 会产生错误结果； 高频电子线路中，信号波长为米，甚至是厘米数量级，与 线路和电路器件的尺寸相当，这时也不能采用集中参数假 设。

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1.1.2 理想电路电元件和电路模型(circuit model)(1) 理想电路元件： 在一定的条件下对实际器件加以理想化，忽略它的次要 性质，用一个表征其主要性能的模型表示。 实际电器件工作时，通常存在3中基本的电磁现象，即 ：消耗电能、磁场效应、电场效应，为了描述这三种基本的 电磁现象，引入与之相对应的3个理想化电路元件。 几种基本的电路元件： 电阻元件：表示消耗电能的元件。 电感元件：表示各种电感线圈产生磁场，反映磁场效应 电容元件：表示各种电容器产生电场，反映电场效应 电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件

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(2). 电路模型：由集中参数电路中，实际电器件虽然存在多种电磁现象，但在特定 的条件下，某一电磁现象起主导作用，其他电磁现象可以忽略不计， 可用理想电路元件来近似描述实际电器件。 例如：白炽灯可用电阻元件来描述，低频下工作的螺线管线圈用电 阻和电感元件串联模型来描述。 理想元件及其组合代表实际电路元件，与实际电路具有基本相同的 电磁性质，称其为电路模型。电路模型为电路理论研究的对象。

例.开关灯泡1 0 B A S E - T w a ll p la t e

电 池 导线

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1.2

电流与电压的参考方向

电路中的主要物理量

主要有电压、电流、电荷、磁链、功率和能量等，这些 物理量称为电路变量或网络变量。电流、电压是线性电路分析中常用的两个基本物理量。 1.2.1 电流 (current): 电荷有规则的定向运动或电场的 变化产生电流 。 电流强度: 表征电流大小的概念。它被定义为单位时 间内通过导体横截面的电量，用符号i表示def

i (t )

dq dt

单位：A (安) (Ampere,安培)

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1.2.2 电压 (voltage):在电场中，电量为dq的电荷由A点被移 动到B点时，电场力所做的功为dw,则A、B两点间的电 压为：def

U AB

d W AB dq

单位：V (伏)

(Volt,伏特)

电位：电路中为分析

的方便，常在电路中选某一点为参考点，把任一点到参考点的电压称为该点的电位。 参考点的电位一般选为零，单位与电压相同，也是V(伏) 。

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a

b

设c点为电位参考点，则 c=0

a=Uac, b=Ubc, d=Udcd

c

Uad= Uac –Udc= a– d

结论：电位和电压的特点电位的特点：电位值是相对的，参考点选得不同，电路中 其它各点的电位也将随之改变； 电压的特点：电路中两点间的电压值是固定的，不会因参

考点的不同而改变。

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1.2.3 电压和电流的参考方向

电流方向 A B?

电流方向 B A?

A

IR

B

RE1 E2

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1-2-3 电压和电流的参考方向 1、参考方向的概念 参考方向是一个假定的方向，它和电压、电流数值的正、负 结合起来，便能确定电量的真实方向。 (1)电流的参考方向 电流的实际方向为正电荷运动的方向，电流的参考方向为 任意选定的一个方向。

例

I

1

I10

1

10VI1 = 1A

10V

10

I1 = - 1A

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(2)电压的参考方向两点之间电压的实际方向是从高电位的一点指向低电位 的一点。 基于两点间电压的实际方向只有两个可能，所以人为的 为电路的各部分电压假定一个方向，这个假定的电压方向称 为电压的参考方向。 参考方向 U 参考方向 U

+

–

+

–

U >0 实际方向

U <0

+

–

-

实际方向

+

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本书中电压的参考方向有两种表示方法:a + u ab — — u ab (a) (b) b a b

一种是用+、-符号表示，即高电位端标以符号+,低电 位端标以符号-,如图(a)所示；

二是用箭头表示，箭头指向低电位端，如图(b)所示。电压参考方向的选择是任意的，它并不影响电压的实 际方向。在指定了电压的参考方向以后，结合电压数 值的正负，可确定电压的实际方向。

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2、关联的参考方向 在分析电路时，电压和电流的参考方向选取是互相独立的。 为了方便起见，我们常采用关联的参考方向：电流参考方向 与电压参考+到-极的方向一致，即电流与电压降的参考方向一 致，如下图(b)(c)所示,也称为一致的参考方向或关联正向。

a + u -

a + u -

a

( a)

(b)

( c)

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3、关于参考方向的说明： (1) 分析电路前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 (包括方向 和符号),在计算过程中不得任意改变。

(3) 关联参考方向和非关联参考方向。元件或支路的u,i通常采用相同的参考方向，以减少公式中负号，称之为关联 参考方向。反之，称为非关联参考方向。 +

UI关联参考方向

+

U I非关联参考方向

(4) 参考方向也称为假定正方向，以后讨论均在参考方向下进 行，不考虑实际方向。

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1.3

电功率

电功率：单位时间内电场力所做的

功。p dw dt p dw dt u dw dq dw dq dq dt ui i dq dt

,

,

功率的单位：W (瓦) 能量的单位： J (焦)

(Watt,瓦特) (Joule,焦耳)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/swm1.html