佛山科学技术学院：《电路原理》课程教学资源（教案讲义）自编教学讲义

概述 电路分析 一：电路 本课程主要介绍电路分析 电路设计 二：电路分析：己知电路结构、参略、求解电路中的各支路i:p等 例1：见图1 已知R1=1002R2=200Q R3=502 U1=U2=10W 求：4等 图1 三：电路设计：根据实际需要设计一个电路 四：本课程分析内容 1.电阻电路分析：〈1.2.3.4.5.6章) 电路分析： 2.动态电路分析：〈7.8.9章〉 3.正弦电路分析：〈10.11.12.13.14章〉》 4.电路的复频域分析及推广15.16.17.18章) 五：电阻电路分析 1.电阻电路：由电源和电阻组成的电路 2.电阻电路分析内容 (1)基本概念基本定律 (2)电阻电路的等效变换分析法 (3) 电阻电路的一般分析法 (4)电阻电路的电路定理分析法 (5) 电阻电路分析法的推广：一一含运算放大器电路分析 (6)非线性电路分析

1 概述 一：电路 电路分析 电路设计 本课程主要介绍电路分析 二：电路分析：已知电路结构、参略、求解电路中的各支路i u  p 等 例 1：见图 1 已知 R1=100ΩR2=200Ω R3=50Ω Us1  Us2  10V 求： 1 2 3 3 i i i u 等 图１ 三：电路设计：根据实际需要设计一个电路 四：本课程分析内容 1．电阻电路分析：〈1.2.3.4.5.6 章〉 电路分析： 2．动态电路分析：〈7.8.9 章〉 3．正弦电路分析：〈10.11.12.13.14 章〉 4．电路的复频域分析及推广〈15.16.17.18 章〉 五：电阻电路分析 1. 电阻电路：由电源和电阻组成的电路 2. 电阻电路分析内容 （1） 基本概念基本定律 （2） 电阻电路的等效变换分析法 （3） 电阻电路的一般分析法 （4） 电阻电路的电路定理分析法 （5） 电阻电路分析法的推广：——含运算放大器电路分析 （6） 非线性电路分析 R1Us1 R2 US2 U3 R3 i3+ - i1 i2

一章 电路模型和电路定律 1.实际电路，电路模型 本章内容：2.电路中的元件：R、L、C 独立源 3.电路中的电源 变控源 4.电路中的变量 KCL 5.电路中的基本定律 KVL §1-1实际电路和电路模型 一：实际电路：由实际器件组成的电路 电源：电池、稳压电源、反电机... 说明：1.实际器件种类非常多 负载：电灯、电炉、冰箱、电阻器. 2.举例说明实际电路 手电筒电路（见图2） K 开关 连接线 8 灯泡 电池 图2 二：实际电路的作用 1.能量的传输 如供电电路（见图3） 高压电器 ① 发电机 0 10KV 350KV 350KV 照明 10KV 380/220W 图3 2.信号的处理一一如放大电路 3.测量电路一一 万用表内部电路 4.存贮信息一一计算机存贮器电路 三：电路模型 1.理想元件 (1)电阻元件：→耗能 实际器件中：电阻器、灯泡、电冰箱..特点：耗能电阻元件 (2)电感元件：→存贮磁场能量 2

2 一章 电路模型和电路定律 1．实际电路，电路模型 本章内容： 2．电路中的元件：R、L、C 3．电路中的电源 独立源 变控源 4．电路中的变量 5．电路中的基本定律 KCL KVL §1-1 实际电路和电路模型 一：实际电路：由实际器件组成的电路 说明：1．实际器件种类非常多 电源：电池、稳压电源、反电机....... 负载：电灯、电炉、冰箱、电阻器..... 2．举例说明实际电路——手电筒电路（见图 2） 图 2 二：实际电路的作用 1． 能量的传输——如供电电路（见图 3） 图 3 2． 信号的处理——如放大电路 3． 测量电路——万用表内部电路 4． 存贮信息——计算机存贮器电路 三：电路模型 1． 理想元件 （1）电阻元件：→耗能 实际器件中：电阻器、灯泡、电冰箱……特点：耗能 电阻元件 （2）电感元件：→存贮磁场能量

§1-2电路中的变量：电流、电压 一.电流 1.电流：单位时间内通过导体横截面积的电路 i=dq dt 说明：i一一安培A q一一库仑C t一一秒S 2.电流的方向： (1)实际方向：正电荷移动的方向 ·1(实际方向) 箭头 口 (2)方向的表示： 双下标 iab a 6 任意选定的一个方向作为参考方向 (3)参考方向： 参考方向 ·参考方向 实际方向 实际方向 i>0 i<0 (4)参考方向应用： 利用参考方向判 别实际方向 10n ·确定一个方向作为参考方向 52 按此参考方向进行电路计算结果I=-3.754 20 ·由参考方向和1〈0判别实际方向与参考方向相反 35 二：电压 1.电压：电场力将单位正电荷从a点移到b点所做的功。 a☐b一 dw Uadq 说明：一一伏特V q一一库仑C w一一焦耳J 2.电压的方向： (1)实际方向：略 (2)方向表示：箭头 +号 双下标 (3)参考方向应用：

3 §1-2 电路中的变量：电流、电压 一．电流 1．电流：单位时间内通过导体横截面积的电路 说明：i——安培 A q——库仑 C t——秒 S 2．电流的方向： （1）实际方向：正电荷移动的方向 （2）方向的表示： 箭头 双下标 （3）参考方向： （4）参考方向应用： 利用参考方向判 别实际方向 ．确定一个方向作为参考方向 ．按此参考方向进行电路计算结果 A I  -3.75 ．由参考方向和 I〈0 判别实际方向与参考方向相反 二：电压 1． 电压：电场力将单位正电荷从 a 点移到 b 点所做的功。 dw dq  u ab 说明：u——伏特 V q——库仑 C w——焦耳 J 2．电压的方向： （1）实际方向：略 （2）方向表示：箭头 + -号 双 下 标 Uab （3）参考方向应用： dq i dt  a b iab 任意选定的一个方向作为参考方向 U + -

*利用参考方向判别实际方向〈同电流〉 *正弦电流、电压 u=IIsinwt 3.电压、电流的的关 联，非关联参考方向 (关联参考方向) (非关联参考方向) 说明：*交流i(),u(①) *直流I,U §1-3功率 一：功率单位时间内能量的变化率 p()-h 说明：*p一w w-J t-s *在某段时间内(1,1)某元件吸收能量为w=∫p0中 *词头：μmkMG 10-)10-3)103)10)10)》 二：功率的计算 P(t)=dhe =chu da=ui + dt dg di p>0吸收电能 说明：*若i,u为关联参考方向p=iu p0发出电能 *若i,u为非关联参考方向p=iu p<O吸收电能 §1-4电阻元件 一：特点：耗能（实际器件中只要耗能电能均可用电阻元件表示） 二：电阻元件定义： 一个二端元件若其电压、电流关系能在一平面上用一曲线表示，则此元件为电阻元件 4

4 *利用参考方向判别实际方向〈同电流〉 *正弦电流、电压 3.电压、电流的的关 联，非关联参考方向 说明：*交流 i(t)，u(t) *直流 I，U §1-3 功率 一：功率 单位时间内能量的变化率   dw p t dt  说明：*p—w w—J t—s *在某段时间内（ 0 t ,t ）某元件吸收能量为   0 t t w  p t dt  *词头： μ m k M G 二：功率的计算 说明：*若 i，u 为关联参考方向 p  i u 0 0 p p   吸收电能 发出电能 *若 i，u 为非关联参考方向 p  i u 0 0 p p   发出电能 吸收电能 §1-4 电阻元件 一：特点：耗能（实际器件中只要耗能电能均可用电阻元件表示） 二：电阻元件定义： 一个二端元件若其电压、电流关系能在 i—u 平面上用一曲线表示，则此元件为电阻元件 u + - 6 3 3 6 9 10 10 10 10 10     dw dw dq P t u i dt dq dt    u  wt m U sin

说明：*线性电阻元件 *非线性电阻元件 三：线性电阻 1.线性电阻元件伏安特性(VAR) VAR:u=Ri iR R=iga(Q) 说明 VAR:u=-R i VAR:i=Gu G= (S)西门子 R *电阻元件电流只与同一时刻电压有关只与过去电压值无关（无“记忆”性质〉 2.电阻功率 i R u P=iu=iR= u R 说明： *P>0说明电阻总是吸收能量（耗能） *电阻元件在(1o,1)期间吸收能量 w=p(tra=Ridr 3.特例 i=0 (1) R=00 N 开路 G=0 -0 2) R=0 二0 短路 G=00 5

5 说明：*线性电阻元件 *非线性电阻元件 三：线性电阻 1． 线性电阻元件伏安特性〈VAR〉 VAR：u  R i 说明 VAR：u  R i VAR：i  G u 1 G R  （S）西门子 *电阻元件电流只与同一时刻电压有关只与过去电压值无关〈无“ 记忆”性质〉 2． 电阻功率 说明： *P>0 说明电阻总是吸收能量（耗能） *电阻元件在（t ,t 0 ）期间吸收能量   0 0 2 t t t t w  p t t  Ri dt   3．特例 2 2 ab + u - i i - u + R 2 2 u P i u i R R    R  tgαΩ

四.非线性电阻 VAR:u=f(i) 说明：*例 -e5-可 *非线性电阻的阻值与电 压电流方向有关 *非线性电阻要用整个VAR表示 §1-5电容元件 一：电容元件性质：存贮电场能量 说明：*组成 极板+介质 加电源→产生等量异性电荷→建立电场→·储存电场能量 二：电容 元件定义 一个二端元件，若其端电荷端电压关系能在q一山平面上用一曲线表示，则此元件为电容 元件。 说明：*线性C c=ga(F） *非线性C 三：C元件的伏安关系 aR:i==e dt dt 说明： du* i=-c VAR: U dt *C元件特点：i=c du ,只为电压变化率有关与电压大小无关 dt 6

6 四．非线性电阻 VAR：u  f i 说明：*例 *非线性电阻的阻值与电 压电流方向有关 *非线性电阻要用整个 VAR 表示 §1-5 电容元件 一：电容元件性质：存贮电场能量 说明：*组成 极板＋介质 * 加电源→产生等量异性电荷→建立电场→储存电场能量 二：电容 元件定义 一个二端元件,若其端电荷端电压关系能在 q—u 平面上用一曲线表示，则此元件为电容 元件。 说明：*线性 C *非线性 C 三：C 元件的伏安关系 VAR： 说明： * VAR： *C 元件特点： du i c dt  ,i 只为电压变化率有关与电压大小无关 2 2 ab + u - i 1 V VT i I e s         q  cu c  tg F q  f u dq du i c dt dt   du i c dt   U q 0 U q + - - q + u

直流：i= du二0 相当于开路 dt 隔直通交 交流：i=c du u变化越快i越大 dt v⅓R的另一种形式u0=了h=u6o)+d U不仅与to以后i有关，还与c的初始值有关一一记忆性质 四：电容元件能量 1)功率 P=ui=c du u dt 2)电容元件的能量： -cu 说明： *w与2成对比以电场形式存贮 1 1 *c元件在-七段时间吸收能量w-，c2(化2)-。c2(化) 2 2 §1-6：电感元件 一：特点：一一存贮磁场能量 说明：*组成： 甲0 工作过程：w1索震→w=N 中一自感磁通 W一自感磁链 dy *楞次定律：u= dt *中单位：wb(韦伯) 二：电感元件 一个二端元件若w与ⅰ之间关系能在妙一i平面上用一曲线画出则此元件为电感元件 说明：*线性电感 L=tga(H +Ψ *非线性电感 个

7 0 du i c dt du i c u i dt    直流： 相当于开路 隔直通交 交流： 变化越快 越大 *VAR 的另一种形式       0 0 1 t 1 t t u t i t dt u t idt c c       U 不仅与 t0 以后 i 有关，还与 c 的初始值有关——记忆性质 四：电容元件能量 1）功率 2）电容元件的能量： 说明： * w 与 2 u 成对比以电场形式存贮 * c 元件在 t1—t2 段时间吸收能量     2 2 2 1 1 1 2 2 w  cu t  cu t §1-6：电感元件 一：特点：——存贮磁场能量 说明： * 组成： *工作过程： i N      右手   螺旋 —自感磁通 —自感磁链 *楞次定律： d u dt   *φ单位：wb(韦伯) 二：电感元件 一个二端元件若 与 i 之间关系能在 —i 平面上用一曲线画出则此元件为电感元件 说明：*线性电感 *非线性电感 du P u i c u dt     L i L  tg H    2 2 2 t t du w p t c udt cu cu dt cu            1 1 2 2 1 2

=f() 三、线性电感的VAR w=Li 11 根据捞次定律：-光-L品 说明： VAR:u=-Ldi _dt u只与u=L di 电流变化率有关，与电压大小无关 dt 直流：w=L =0 L相当于短路 t 交流：u=L 变化越快u越大 t AR另一种形式i=∫t=io)+udh 记忆性质 四：电感元件能量 1:功率 2.能：w=-恤=-o) =-l 说明：*L在to一t之间吸收能量 w=)-6) *w的能量以磁场形式存贮 §1-7理想电压源和理想电流源 一：理想电压源一一提供电压 1:特点：端电压为固定函数与外电路无关 端电流随外电路不同而不同 1=0.15A 1=0.015A +0 例： 1.5V+ 1.5 1.5V =1.5V U=1.5V 102 =1.5VR=100 0 2:分类 8

8 三、线性电感的 VAR 根据楞次定律： d d i u L d t d t    说 明 ： * VAR： di u L dt   u 只与 电流变化率有关，与电压大小无关 0 di u L L dt di u L i u dt    直流： 相当于短路 交流： 变化越快 越大 * VAR 另一种形式   0 0 1 t 1 t t i udt i t udt L  L      记忆性质 四：电感元件能量 1：功率 2：能量： 说明：* L 在 t0—t 之间吸收能量     2 2 0 1 1 2 2 w  Li t  Li t * w 的能量以磁场形式存贮 §1-7 理想电压源和理想电流源 一：理想电压源——提供电压 1：特点：端电压为固定函数与外电路无关 端电流随外电路不同而不同 2：分类   f i   L i di u L dt    2 2 2 t t di w pdt c idt Li Li dt Li           1 2 1 2 1 2

(1)符号 本 (2)分类 *直流电压源 *交流电压源 3:电压源的VAR Us 0 VAR:u=us i=0 说明： 开路 开路电压 Uoc=Us *外接负载 1=4，/ 随R,变化而变化 RRu不变u=us *4,=0 短路 ts=0 *功率 p=ui p>0产生功率 Us U p0吸收功率 二、电流源一一提供电流 1.特点：提供i为固定函数与外电路无关 端电压u随外电路不同而不同 2.符号 9

9 3：电压源的 VAR VAR： s u  u 说 明 ： * 开 路 开路电压 *外接负载 * 0 s u  * 功率 二、电流源——提供电流 1．特点：提供 i 为固定函数与外电路无关 端电压 u 随外电路不同而不同 2． 符号 s L u u i R i R R u   S 随 变化而变化 不变 u=u 0 0 p p u i p    产生功率 吸收功率 0 0 p p u i p    产生功率 吸收功率

(1) 直流电流源： 例 (2)分类：电流源 交流电流源： 例 3. 电流源的VAR i VAR:i=is 说明：*短路 U-0 is=is 短路电流 随R变化而变化 *外接负载 u=i R=i,R i=i,不变 is=0 is=Q 开路 2 1 *功率 p>0产生功率 p=ui p<0吸收功率 *实际电流源 §1-8受控源 独立电源：电源大小与外电路无关 电源 受控源： 电源大小受其它支路i.u控制 ⊙

10 （1） （2）分类： 直流电流源： 例 电流源 交流电流源： 例 3． 电流源的 VAR 说 明 ： * 短 路 短路电流 *外接负载 *功率 *实际电流源 §1-8 受控源 独立电源： 电源大小与外电路无关 电源 受控源： 电源大小受其它支路i.u控制 : VAR s i  i L L s L S u R u i R i R i i   随 变化而变化 不变 0 0 p p u i p    产生功率 吸收功率 - is=0 i=0 +U is=0 开路 *