河南大学 物理与电子学院 教案 课程编号： 02300700 课程性质： 专业选修课 开设时间：2019~2020学年第二学期 课程名称： 电路原理 系 (室)： 电子信息科学与技术 班级专业人数：2019级 物理学139人 授课教师： 侯卫周 使用教材：电路邱关源第五版（高教出版社） 2019年01月26日 河南大学物理与电子学院制
河南大学 物理与电子学院 教 案 课 程 编 号： 02300700 课 程 性 质： 专业选修课 开 设 时 间： 2019 ～2020 学年 第二学期 课 程 名 称： 电路原理 系 (室)： 电子信息科学与技术 班级专业人数： 2019 级 物理学 139 人 授 课 教 师： 侯卫周 使 用 教 材：电路 邱关源 第五版(高教出版社) 2019 年 01 月 26 日 河南大学物理与电子学院制
章节名称 1.1电路和电路模型1.2电流和电压的参考方向 教学目的 掌握电路和电路模型、电流和电压的参考方向 时间安排 时间： 地点： 教学重点 电流和电压的参考方向 难点 电流和电压的参考方向 教学过程 1.1电路和电路模型 一、 电：优越的能量形式（电能）和信息载体（电信号），易于转换、传输、控制。 二、电路：各种电器件相互联接构成的电流通路（也叫网络、系统） 电路的组成：电源，负载，传输、变换、控制等器件。 电路的功能：电能转换、传输，电信号处理、传递。 三、电路理论：研究电路普遍规律的学科 1.电路模型：根据实际电路抽象，近似反映实际电路本质特征，用电路图表示 2.电路元件：组成电路模型的基本单元 理想化的元件：每种元件只表示一种电磁特性(u-i,u-q,i-中…)。 实际电路→电路模型： 先将实际电路中各电器件用其模型表示（表示成相应电路元件或其组合），然后各元 件之间用理想导线相联电路模型是实际电路的等效，近似反映实际电路本质特征但是，当 工作条件不同，或者精度要求不同的时候，相同的实际电路可能会有不同的电路模型 3.元件分类（电路分类）： ①元件参数与电磁量的变化关系：线性元件→线性电路（电源+线性元件） 非线性元件→非线性电路（含非线性元件） ②元件参数随时间的变化性： 非时变参数元件→非时变参数电路（电源+非时变参数元件） 时变参数元件（本书不涉及）·时变参数电路（含时变参数元件） ③元件参数随电磁量的空间分布性：集中参数元件，→集中参数电路 分布参数元件·分布参数电路 1.2电流、电压及其参考方向 主要电路变量：电流i、电压u、电荷q、磁链中。 一、电流 1、定义：荷电质点的有序运动形成电流，电流的大小用电流强度表示 单位：A,mA,μA 方向：正电荷运动的方向 def i(t)=lim △g=dg 2、电流的 △方便，人为任意假定一个方向为电流的参考方向 二、电压 1.定义：电场中某两点A、B间的电压U等于将单位正电荷q从A点移至B点电场力
章节名称 1.1 电路和电路模型 1.2 电流和电压的参考方向 教学目的 掌握电路和电路模型、电流和电压的参考方向 时间安排 时间： 地点： 教学重点 电流和电压的参考方向 难点 电流和电压的参考方向 教 学 过 程 1.1 电路和电路模型 一、电：优越的能量形式（电能）和信息载体（电信号），易于转换、传输、控制。 二、电路：各种电器件相互联接构成的电流通路（也叫网络、系统） 电路的组成：电源，负载，传输、变换、控制等器件。 电路的功能： 电能转换、传输，电信号处理、传递。 三、电路理论：研究电路普遍规律的学科 1．电路模型：根据实际电路抽象，近似反映实际电路本质特征，用电路图表示 2．电路元件：组成电路模型的基本单元 理想化的元件：每种元件只表示一种电磁特性（u-i,u-q,i-ψ…）。 实际电路 → 电路模型： 先将实际电路中各电器件用其模型表示（表示成相应电路元件或其组合），然后各元 件之间用理想导线相联电路模型是实际电路的等效，近似反映实际电路本质特征但是，当 工作条件不同，或者精度要求不同的时候，相同的实际电路可能会有不同的电路模型 3．元件分类（电路分类）： ①元件参数与电磁量的变化关系：线性元件→ 线性电路（电源 + 线性元件） 非线性元件→ 非线性电路（含非线性元件） ②元件参数随时间的变化性： 非时变参数元件→ 非时变参数电路（电源 +非时变参数元件） 时变参数元件（本书不涉及）→ 时变参数电路（含时变参数元件） ③元件参数随电磁量的空间分布性 ：集中参数元件，→ 集中参数电路 分布参数元件→ 分布参数电路 1.2 电流、电压及其参考方向 主要电路变量：电流 i、电压 u、电荷 q、磁链ψ。 一、电流 1、 定义：荷电质点的有序运动形成电流，电流的大小用电流强度表示 单位：A，mA，μA … 方向：正电荷运动的方向 2、电流的参考方向：为分析方便，人为任意假定一个方向为电流的参考方向 二、电压 1. 定义： 电场中某两点 A 、B 间的电压 UAB 等于将单位正电荷 q 从 A 点移至 B 点电场力 t q t q i t t d d Δ Δ ( ) lim Δ 0 def
所做的功wAB,即 def dW UAB= 单位：V,mV,μV dq 2.电压的参考方向 3. 电压参考方向的表示方式： (1) 用正负极性表示：由正极指向负极为电压降的方向 (2)用箭头表示：箭头指向为电压降的参考方向 (3)用双下标表示：如UAB表示由A指向B的方向为电压降 小节： 左主板 右副板 板书 设计 复习巩固 作业：1-2,1-4 作业要求 教 后 记
所做的功 wAB ，即 单位：V，mV，μV 2. 电压的参考方向 3. 电压参考方向的表示方式： (1) 用正负极性表示：由正极指向负极为电压降的方向 (2) 用箭头表示：箭头指向为电压降的参考方向 (3)用双下标表示：如 UAB 表示由 A 指向 B 的方向为电压降 小节： 板 书 设计 左主板 右副板 复习巩固 作业要求 作业：1-2,1-4 教 后 记 q W U d d AB def AB
章节名称 1.3电功率与电能1.4电路元件 教学目的 掌握电功率的计算（判断功率的吸收和发出），了解电路元件 时间安排 时间： 地点： 教学重点 判断功率的吸收和发出 难点 判断功率的吸收和发出 教 学过程 1.3电功率与电能 一、电功率 1、定义：电能的转换或传输速率 dw p= -=i dt 2、如何判断功率的吸收和发出 (1)根据u、i的实际方向 相同时吸收电能（功率）：相反则发出电能（功率） (2)根据计算结果： 关联：表示“吸收”的功率：p>0,实际吸收 p0,实际发出 p<0,实际吸收 二、电能 w(0）='p5)d5-5)i(5)d5 例1.1：求各元件发出或吸收的功率 3A 一 “回一 6V 6V -6V 1.4电路元件 元件分类（电路分类）： 线性元件，特性方程为线性方程。→线性电路（电源+线性元件） 非线性元件，如：钨丝灯、二极管·→非线性电路（含非线性元件） 两端元件 多端元件
章节名称 1.3 电功率与电能 1.4 电路元件 教学目的 掌握电功率的计算（判断功率的吸收和发出），了解电路元件 时间安排 时间： 地点： 教学重点 判断功率的吸收和发出 难点 判断功率的吸收和发出 教 学 过 程 1.3 电功率与电能 一、电功率 1、定义：电能的转换或传输速率 2、如何判断功率的吸收和发出 （1）根据 u、i 的实际方向 相同时吸收电能（功率）；相反则发出电能（功率） （2）根据计算结果： 关联：表示“吸收”的功率：p>0，实际吸收 p0，实际发出 p<0，实际吸收 二、电能 例 1.1 ：求各元件发出或吸收的功率 1.4 电路元件 元件分类（电路分类）： 线性元件，特性方程为线性方程。 → 线性电路（电源 + 线性元件） 非线性元件 ，如：钨丝灯、二极管… → 非线性电路（含非线性元件） 两端元件 多端元件 + - 6V 3A + - 6V 3A + - -6V 3A a b c dt dw p ui t t t t w t p d u i d 0 0 ( ) ( ) ( ) ( )
有源元件 无源元件 非时变参数元件→非时变参数电路（电源+非时变参数元件） 时变参数元件（本书不涉及）·时变参数电路（含时变参数元件） 集中参数元件，元件特性由端子上的电磁量确切表达，与空间位置无关 分布参数元件，元件特性与空间位置有关。→分布参数电路 板书 左主板 右副板 设计 复习巩固 作业：1-5,1-7,1-8 作业要求 教 后 记
有源元件 无源元件 非时变参数元件→ 非时变参数电路（电源 +非时变参数元件） 时变参数元件（本书不涉及）→ 时变参数电路（含时变参数元件） 集中参数元件， 元件特性由端子上的电磁量确切表达，与空间位置无关 分布参数元件，元件特性与空间位置有关。→ 分布参数电路 板 书 设计 左主板 右副板 复习巩固 作业要求 作业：1-5,1-7,1-8 教 后 记
章节名称 1.5电阻元件1.6电压源和电流源 教学目的 掌握线性二端电阻定义、电磁特性、功率与能量 时间安排 时间： 地点： 教学重点 电阻元件、电压源和电流源 难点 教学过程 1.5电阻元件 一、基本概念 1、n端元件：n个端子的元件 2、端口：进、出同一电流的两个端子称为一端口。二端元件也称为一端口元件 3、电阻元件←电阻器 3、电阻元件： 元件电磁特性由电压、电流关系表征 二、线性二端电阻： 1、定义：端口电压与电流成正比的二端元件，即符合欧姆定律(VC)。 2、符号： 3、电磁特性：端口u-i关系特性 R=1/G 4、功率与能量： 关联，吸收功率： >0,则p>0,实际吸收，无源元件，耗能元件 R<O,则p<O,实际发出，有源元件 1.6电压源和电流源 1. 理想电压源：元件两端电压总能保持定值或是一定的时间函数，其电压值与流出的电流 无关，这样的元件叫做理想电压源。 理想电压源的电压、电流关系 ①电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关：与流经它的电流方向、大小无关。 ②通过电压源的电流由电源及外电路共同决定。 电压源的功率： P=usi ①电压、电流的参考方向非关联：电流（正电荷）由低电位向高电位移动，外力克服电场 力作功，电源发出功率
章节名称 1.5 电阻元件 1.6 电压源和电流源 教学目的 掌握线性二端电阻定义、电磁特性、功率与能量 时间安排 时间： 地点： 教学重点 电阻元件、电压源和电流源 难点 教 学 过 程 1.5 电阻元件 一、基本概念 1、n 端元件：n 个端子的元件 2、端口：进、出同一电流的两个端子称为一端口。二端元件也称为一端口元件 3、电阻元件 ← 电阻器 3、电阻元件： 元件电磁特性由电压、电流关系表征 二、线性二端电阻： 1、定义：端口电压与电流成正比的二端元件，即符合欧姆定律（VCR）。 2、符号： 3、电磁特性：端口 u -i 关系特性 4、功率与能量： 关联，吸收功率： R>0,则 p>0,实际吸收，无源元件，耗能元件 R<0,则 p<0,实际发出，有源元件 1.6 电压源和电流源 1. 理想电压源：元件两端电压总能保持定值或是一定的时间函数，其电压值与流出的电流 无关，这样的元件叫做理想电压源。 理想电压源的电压、电流关系 ①电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；与流经它的电流方向、大小无关。 ②通过电压源的电流由电源及外电路共同决定。 电压源的功率： ①电压、电流的参考方向非关联：电流（正电荷 ）由低电位向高电位移动，外力克服电场 力作功，电源发出功率。 u i O R=1/G i + u - P u i S
②电压、电流的参考方向关联：电场力做功，电源吸收功率。 实际电压源： 伏安特性：u=ls-Ri 一个好的电压源要求：R、→0 实际电压源也不允许短路。因其内阻小，若短路，电流很 大，可能烧毁电源。 2.理想电流源： ①电流源的输出电流由电源本身决定，与外电路无关：与它两端电压方向、大小无关。 ②电流源两端的电压由电流源及外电路共同决定。 电流源的功率 电压、电流的参考方向非关联：P=i、发出功率，起电源作用 电压、电流的参考方向关联：吸收功率，充当负载 实际电流源： 伏安特性： i=isRs 一个好的电压源要求： R、→0 实际电流源也不允许开路。因其内阻大，若开路，电压很高，可能烧毁电源。 板书 左主板 右副板 设计 复习巩固 作业：1-10 作业要求 教 后 记
②电压、电流的参考方向关联：电场力做功，电源吸收功率。 实际电压源： 伏安特性： 一个好的电压源要求： 实际电压源也不允许短路。因其内阻小，若短路，电流很 大，可能烧毁电源。 2. 理想电流源： ①电流源的输出电流由电源本身决定，与外电路无关；与它两端电压方向、大小无关。 ②电流源两端的电压由电流源及外电路共同决定。 电流源的功率 电压、电流的参考方向非关联： 发出功率，起电源作用 电压、电流的参考方向关联： 吸收功率，充当负载 实际电流源： 伏安特性： 一个好的电压源要求： 实际电流源也不允许开路。因其内阻大，若开路，电压很高，可能烧毁电源。 板 书 设计 左主板 右副板 复习巩固 作业要求 作业：1-10 教 后 记 + _ u + _ S u RS u u R i S S RS 0 P uiS S S R u i i RS
章节名称 1.7受控电源（非独立源）1.8基尔霍夫电定律 教学目的 熟悉受控电源，掌握基尔霍夫电流、电压定律(KCL、KVL)。 时间安排 时间： 地点： 教学重点 基尔霍夫电流、电压定律物理意义，熟 练应用基尔霍夫定律分析电路 难点 广义节点、回路选取 教学过程 1.7受控电源（非独立源）： 电压或电流的大小和方向不是给定的时间函数，是受电路中某条支路的电压（或电流）控制 的电源，称受控源。 (1)电流控制的电流源(CCCS) (2)电压控制的电流源(VCCS) (3)电压控制的电压源(VCVS) (4)电流控制的电压源(CCVS) 1.8基尔霍夫电流定律(KCL) 集中参数电路受2类约束： 结构约束：由电路的联接性质决定-一基尔霍夫定律 元件约束：由元件性质决定 一、 电路结构 1、支路：每个二端元件为一条支路（或流过同一电流的电路分支） 2、节点：若干支路的联接点 3.路径： 依次由不同支路和节点构成的通路 4.回路：闭合的路径 5.平面电路：可画在同一个平面上，且除节点外各支路都不相交 非平面电路：… 6.网孔：平面电路的单孔回路（即内部或外部不含任何支路），多指内网孔 7.短路：支路电压恒等于零（不管电流为任何有限值） 8.开路：支路电流恒等于零（不管电压为任何有限值），也称断路 二、 基尔霍夫电流定律KCL 1、定律：在集中参数电路中，任一时刻流出（或流入）任一节点的电流代数和等于零。 公式： ∑1=0 通常规定：若参考方向流出节点，前面取“+”号： 若流入节点则取“-”号 2.表述形式2： ∑1幽=∑ 3、表述形式3：推广，节点→广义节点…（假想的闭合边界…）对于闭合边界S: 4、说明： 1)KCL定律适用于集中参数电路，与元件性质无关 2)对含n个节点电路，任意n-1个节点KCL方程独立 例题：
章节名称 1.7 受控电源 (非独立源)1.8 基尔霍夫电定律 教学目的 熟悉受控电源，掌握基尔霍夫电流、电压定律（KCL、KVL）。 时间安排 时间： 地点： 教学重点 基尔霍夫电流、电压定律物理意义，熟 练应用基尔霍夫定律分析电路 难点 广义节点、回路选取 教 学 过 程 1.7 受控电源 (非独立源)： 电压或电流的大小和方向不是给定的时间函数，是受电路中某条支路的电压(或电流)控制 的电源，称受控源。 (1) 电流控制的电流源 ( CCCS ) (2) 电压控制的电流源 ( VCCS ) (3) 电压控制的电压源 ( VCVS ) (4) 电流控制的电压源 ( CCVS ) 1.8 基尔霍夫电流定律（KCL） 集中参数电路受 2 类约束： 结构约束：由电路的联接性质决定--基尔霍夫定律 元件约束：由元件性质决定 一、电路结构 1、支路：每个二端元件为一条支路（或流过同一电流的电路分支） 2、节点：若干支路的联接点 3. 路径：依次由不同支路和节点构成的通路 4. 回路：闭合的路径 5. 平面电路：可画在同一个平面上，且除节点外各支路都不相交 非平面电路：… 6. 网孔：平面电路的单孔回路（即内部或外部不含任何支路），多指内网孔 7. 短路：支路电压恒等于零（不管电流为任何有限值） 8. 开路：支路电流恒等于零（不管电压为任何有限值），也称断路 二、基尔霍夫电流定律 KCL 1、 定律：在集中参数电路中，任一时刻流出（或流入）任一节点的电流代数和等于零。 公式： 通常规定：若 参考方向流出节点，前面取“+”号； 若流入节点则取“-”号 2. 表述形式 2： 3、表述形式 3：推广，节点 → 广义节点…（假想的闭合边界…）对于闭合边界 S： 4、说明： 1）KCL 定律适用于集中参数电路，与元件性质无关 2）对含 n 个节点电路，任意 n-1 个节点 KCL 方程独立 例题： 0 k i i出 i入
1.8基尔霍夫电压定律(KVL) 1、定律内容：集中参数电路中，任一时刻、沿任一回路各支路电压的代数和为零。 公式： 2、表述形式2：… ∑4，=0 3、表述形式3：推广：回路→广义回路（跨越空间的假想回路） 4、说明： (1)KVL定律适用于集中参数电路，与元件性质无关 (2)对于含b个支路、n个节点的平面电路，其全部网孔的KVL方程b-n+1个是独立的。 (共有b-n+1个独立回路) 独立回路的选取： a)每个回路至少有一条其它回路没有的支路→充分非必要条件 b)全部网孔·充分非必要条件 例题： 小节： 左主板 右副板 板书 设计 复习巩固 作业：1-12,1-18,1-20 作业要求 教 后 记
1.8 基尔霍夫电压定律(KVL) 1、定律内容：集中参数电路中，任一时刻、沿任一回路各支路电压的代数和为零。 公式： 2、 表述形式 2： … … 3、表述形式 3：推广：回路→ 广义回路（跨越空间的假想回路） 4、说明： （1）KVL 定律适用于集中参数电路，与元件性质无关 （2）对于含 b 个支路、n 个节点的平面电路，其全部网孔的 KVL 方程 b-n+1 个是独立的。 （共有 b-n+1 个独立回路） 独立回路的选取： a) 每个回路至少有一条其它回路没有的支路 → 充分非必要条件 b) 全部网孔 → 充分非必要条件 例题： 小节： 板 书 设计 左主板 右副板 复习巩固 作业要求 作业：1-12,1-18,1-20 教 后 记 0 k u
章节名称 2.1引言2.2电路的等效变换2.3电阻的串联与并联2.4电阻的星形和三 角形联接 教学目的 掌握电路的等效变换条件、意义，电阻的星形和三角形联接等效变换，熟悉 电阻的串联与并联 时间安排 时间： 地点： 教学重点 电路的等效变换、电阻的星形和三角形 联接等效变换 难点 星形和三角形联接等效变换 教学过程 2.1引言 线性电路：线性元件和电源组成 直流电路：激励为直流电源，响应（电压、电流）也都是直流量（即恒定量） 电路的基本计算方法：等效变换法、列方程法、电路定理法 2.2电路的等效变换 等效电路：两个电路具有相同的端口特性（即端口电压、电流关系方程相同） 等效变换：两个端口特性相同的电路互换后，对外等效（即不影响外电路的响应）。 2.3电阻的串联与并联 串联：各元件依次连接，流过同一电流 并联：各元件接于同一对节点之间，承受同一电压 一、电阻的串联 1、等效电阻： 2.分压作用： 3.功率分配： 一、 电阻的并联 1、等效电阻： 2.分流作用： 3.功率的分配 例题 2.4电阻的星形和三角形联接 1.电阻的△、Y连接： 2.△-Y变换的等效条件： 3.得Y型△型的变换条件： R2=R+R,+ R R2 G2= GG2 R G1+G2+G3 R23=R2+3+ RR3 G3= G2G3 R G1+G2+G3 G3G1 R1=R3+R1+ RR G1= R G1+G2+G3
章节名称 2.1 引言 2.2 电路的等效变换 2.3 电阻的串联与并联 2.4 电阻的星形和三 角形联接 教学目的 掌握电路的等效变换条件、意义，电阻的星形和三角形联接等效变换，熟悉 电阻的串联与并联 时间安排 时间： 地点： 教学重点 电路的等效变换、电阻的星形和三角形 联接等效变换 难点 星形和三角形联接等效变换 教 学 过 程 2.1 引言 线性电路：线性元件和电源组成 直流电路：激励为直流电源，响应（电压、电流）也都是直流量（即恒定量） 电路的基本计算方法：等效变换法、列方程法、电路定理法 2.2 电路的等效变换 等效电路：两个电路具有相同的端口特性（即端口电压、电流关系方程相同） 等效变换：两个端口特性相同的电路互换后，对外等效（即不影响外电路的响应）。 2.3 电阻的串联与并联 串联：各元件依次连接，流过同一电流 并联：各元件接于同一对节点之间，承受同一电压 一、电阻的串联 1、等效电阻： 2. 分压作用： 3. 功率分配: 一、电阻的并联 1、等效电阻： 2．分流作用： 3．功率的分配 例题 2.4 电阻的星形和三角形联接 1. 电阻的Δ、Y 连接： 2. Δ-Y 变换的等效条件： 3.得 Y 型Δ型的变换条件： 2 3 1 31 3 1 1 2 3 23 2 3 3 1 2 12 1 2 R R R R R R R R R R R R R R R R R R 1 2 3 3 1 31 1 2 3 2 3 23 1 2 3 1 2 12 G G G G G G G G G G G G G G G G G G
