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1、绪 论,同学们对“电路”并不陌生。我们曾在物理学中接触过一些电路。但，那时我们对电路的研究往往是通过一 些特殊的例子来加以讨论。,要花这么多时间来学习一门功课，同学们就会自然地提出这样一些问题：,电路基础课程的性质是什么？,从今天起，我们要花72学时来学习一门专门系统研究电路基本理论的课程，这就是电路基础课。,我们研究它的目的是什么？,电路基础对我们电子信息工程专业有何重要性？,一、电路基础课程的性质：,但，电路的主攻方向是解决电学工程中的实际问题。所以，它不仅在基础课与专业课之间具有作为桥梁的联结性，而且又具有能够独立解决电工实际问题的独立性。,各专业课程分为公共基础课、学科基础课、专业主干
2、课。,电路是我们电专业的第一门重要的学科基础课。,电路基础属于电路理论学科，它是电路理论的入门课程。它基于物理定理，如KL、欧姆定律等，又用到数学的若干分支，如微积分、微分方程、线性代数、积分变换、图论等。,二、研究电路的目的：,目的就是为了分析电路和设计电路。,我们研究电路的电磁特性就是为了掌握 分析、设计电路的基本概念、基本理论和基本分析方法。,为学习电类专业及进一步学习电路理论打下基础。,三、电路在我们专业中的地位：,电路是我们专业第一门主干技术基础课。,我们将要学到的基本概念、基本理论和基本方法对于我们学习其他技术基础课和专业课，如模拟电子电路，数字电子电路，信号与系统等等课程都十分重
3、要。,我们就是说电路是打开电子科学宝库的钥匙也不过分。它也是很多电专业研究生的入学考试科目之一。,电路是我们专业的导论课。,四、学习方法：,既然电路是一门基于物理定律，又用到数学的许多分支的技术基础课，我想较好的学习方法应是透彻地理解物理意义，严密地进行数学推导，并注重提高计算技巧和实验动手能力。,练习很重要，缺1/3不能参加考试。平时成绩占总成绩的20%。,本学期中，另有电路分析基础实验课。,五、学习要求：,2、作好练习。 准备两个作业本，分别在作业本的左上角标上“1”“2”。 每周交一次作业。 每次作业的第一行须写上日期，并要抄题，否则不予批阅。,1、认真听课。 每堂课都必须到，我会不定期
4、的点名，缺1/3不能参加考试。认真作好笔记。,六、成绩评定：,卷面成绩80% +作业成绩10% +课堂成绩10%,第1讲 电路模型及电路基本概念,电路和电路模型、集总假设,一、电路：,1、概念：实际电路是由电工设备和晶体管等器件相互联接组成的整体，它提供了电流流经的途径。 如电筒、集成电路。,每一种实际的部、器件都可以用国家标准中的电气图形符号表示，采用电气符号可绘成电气图。,电气图,实际电路,2、主要作用：,能量转换作用：,组成：电源、负载、导线、开关（中间环节）,信号处理作用：,“加工”和变换，放大电路等,激励：施加的信号。,响应：所需的输出。,测量作用：,电量：万用表,非电量：电子表,信
5、息存储作用：,存储数据和程序。,我们主要是研究它们的共性，也就是把实际部件用理想化 的电路模型来描述再进行研究。,二、电路模型：,1、研究电路的基本思路：,2、电路理论中的重要假设：,电路器件和电路本身的尺寸远小于工作于电路的电磁波的波长。=/f，f15Km，即电磁波通过电路的时间是瞬时的。,电磁场的理论和实践均可证明在任意时刻流入各器件任一端子 的电流和两个端子之间的电压是单值的。,3、集中（参数）元件：,理想化的电路模型有精确的数学定义。我们研究的电路都是用 集中参数元件来组合的。,实际电路,抽象方法,电路模型,基本定律,电路方程,解方程,方程的解,电路理论分析的对象是电路模型而不是实际电
6、路。,三、电路变量：,基本物理量： i、 u、q、p、w,1. 电流：带电质点的定向运动形成电流。,电流的大小用电流强度表示。,单位名称：安（培） 符号：A （Ampere）,电流 (current),恒定电流I（直流/DC）、时变电流、交变电流（交流/AC）,我们要研究的电流和电压不仅有大小而且有方向（极性）。,而我们不仅要研究大小，还要指出方向。,一方面，在分析电路之前我们很难判断其真实方向，有时方向 还在不断变化。,电路分析中的一个矛盾：,另一方面，不知道方向就不能列写正确的电路方程。,解决办法：,引入参考方向。,2. 电流的参考方向（*）,元件(导线)中电流流动的实际方向有两种可能:,
7、参考方向：任意选定的一个方向即为电流的参考方向。,1）设定：,人为的、任意的。,2）参考方向与实际方向的关系：,区别：,实际方向：客观存在的。,参考方向：人为、任意设定的。,联系：,参考方向,I的正负值,实际方向,i 0,i 0,i,实际方向,参考方向,i,实际方向,参考方向,例,I1 = 1A,I1 = -1A,3）参考方向的实质：,代数正负数在电路理论中的应用。,1. 电压 (voltage)：电场中某两点A、B间的电压(降)UAB 等于将单位正电荷q从A点移至B点电场力所做的功 wAB,，即,单位名称：伏(特) 符号：V（Volt）,电压 (voltage),2. 电压(降)的参考方向,
8、+,实际方向,+,实际方向,U 0,U 0,例,U1 = 10V,3. 电压参考方向的三种表示方式：,(2) 用箭头表示：箭头指向为电压（降）的参考方向,(1) 用正负极性表示：由正极指向负极的方向为电压 (降低)的参考方向,4、 电位,取恒定电场中的任意一点（O点），设该点的电位为零，称O点为参考点。则电场中一点A到O点的电压UAO称为A点的电位，记为A 。单位也是V(伏)。,设c点为电位参考点，则 c= 0,a= Uac， b=Ubc， d= Udc,(3) 用双下标表示：如 UAB , 由A指向B的方向为电压 (降) 的参考方向。,Uab = a- b,(1) 分析电路前必须选定电压和电
9、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。,关联参考方向,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。,请注意,(5) 信号是指一个用来携带信息的电流或电压，如音频信号电压。,功率和能量,1、概念：,吸收和释放能量。,电压定义：,在数量上，A、B间的电压等于电场力将单位 正电荷由A点移到B点所作的功。,电能：,当关联参考方向时，由于,若选t0 =-， 且假设w(-)=0， 则,则：,2、电压、电流采用参考方向时功率的计算和判断,1.
10、 u, i 取关联参考方向,p = u i,p 0 实际吸收,p 0 实际发出,2. u, i 取非关联参考方向,p = -u i,p 0 实际吸收,p 0 实际发出, 上述功率计算适用于任意二端网络。,例 U = 5V， I = - 1A,P吸= UI = 5(-1) = -5 W,P发= UI = 5(-1) = -5 W,或 P吸= -UI = -5(-1) = 5 W,关 联,元件实际是发出功率,元件实际是吸收功率,四、国际单位制SI,A(安)、V(伏)、C（库）、J（焦）、W(瓦)。,例如: 1mA= 10-3 A 1kV= 103 V 1kW= 103 W等,电阻元件,一、伏安关系
11、：,对于线性时不变电阻，在任何时刻元件两端的电压和电流的关系服从欧姆定律。,1、当关联时：,R称为元件的电阻，为一个正实常数(线性时不变电阻)。,若令G=1/R，,则,G称为元件的电导，单位为S（西门子）。,注意: R表示一个电阻元件，又可表示此元件的参数。,电路元件：构成电路的基本单元，按引出端数目分为二端元件、三端元件、多端元件等。,电阻元件定义：一个二端元件，如果在任意时刻t，其两端电压u与流经它的电流i之间的关系能用ui平面上的曲线所确定(电压与电流相约束)，就称其为二端电阻元件，简称电阻元件。,按伏安特性分：线性电阻和非线性电阻；时不变电阻和时变电阻,2、当非关联时：,故参考方向是推
12、导、运用公式的前提!,3、伏安关系曲线:,U,I,二、电阻元件的特点：,1、无源耗能元件：,关联时,2、双向性元件：,对线性电阻而言。,3、无记忆性元件,电阻元件是实际电阻器的理想化模型，描述了电阻器的耗能特性。 其它电子器件或设备的耗能特性也用电阻元件来描述。,4、两种特殊的情况：,开路,开路：R，G=0（伏安关系为 电压轴）。,短路,短路：R=0，G （伏安关系为 电流轴）。,电路或电路的一部分也可以短路或开路。,电压称为,电流称为,短路,开路,三、非线性电阻：,1、不服从欧姆定律：,实际部件都不服从，但有的在一定 的范围内满足。,2、有些还是单向元件：,如二极管。,关于二端口电阻，起请自行阅读教材P11,四、实际电阻器,为了拥有一定量的电阻而专门设计的元器件叫做电阻器。,电阻器可分为固定电阻器和可变电阻器两大类。,将电阻器应用于实际电路之前，必须考虑其电阻值和额定功率。,1、电阻值及其误差的表示方法 （1）色码表示法： 黑 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 0123456789,有四色环电阻和五色环电阻。,四色环电阻：,五色环电阻：,24 00000 10%,204 1%,习题： 1-1、1-4（P57）,注意：要抄题目!,第1讲 电路模型及电路基本概念,结 束,预习内容: 独立电源、受控源与基尔霍夫定律,