華中科技大學(xué)電路理論課件(汪建版)ch1講.ppt

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序言,一、本課程的性質(zhì)與任務(wù),學(xué)科基礎(chǔ)課程,先修課程:高等數(shù)學(xué),大學(xué)物理,電路理論研究的三個(gè)分支,電路分析,電路綜合,故障診斷,電路理論和電磁場(chǎng)理論是兩個(gè)基本理論,電路理論對(duì)電氣信息學(xué)科各專業(yè)領(lǐng)域的深入研究極有價(jià)值，是最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一,電路理論涉及高等數(shù)學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理學(xué)和拓?fù)鋵W(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的知識(shí),2、認(rèn)真聽課，課前應(yīng)盡可能預(yù)習(xí)，適當(dāng)作聽課筆記,3、學(xué)習(xí)中要注重基本概念，并在自己的實(shí)踐中加深理解,4、善于總結(jié)5、遵守學(xué)習(xí)紀(jì)律6、重視作業(yè),獨(dú)立完成作業(yè);加強(qiáng)課后練習(xí),三、關(guān)于教學(xué)內(nèi)容的安排,Ch1電路的基本定律和電路元件課內(nèi)學(xué)時(shí)8,Ch2電路的分析方法之一—等效變換法課內(nèi)學(xué)時(shí)6,序言,二、怎樣學(xué)好《電路理論》課程,1、正確認(rèn)識(shí)學(xué)科基礎(chǔ)課程的重要性,對(duì)本課的學(xué)習(xí)予以重視,Ch7三相電路課內(nèi)學(xué)時(shí)6,Ch8周期性非正弦穩(wěn)態(tài)電路課內(nèi)學(xué)時(shí)6,Ch9二端口網(wǎng)絡(luò)課內(nèi)學(xué)時(shí)8,Ch10動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域分析課內(nèi)學(xué)時(shí)14,Ch11網(wǎng)絡(luò)的復(fù)頻域分析課內(nèi)學(xué)時(shí)6共88學(xué)時(shí),序言,Ch3電路的分析方法之二—電路方程法課內(nèi)學(xué)時(shí)8,Ch4電路的分析方法之三—運(yùn)用電路定理法課內(nèi)學(xué)時(shí)6,Ch5正弦穩(wěn)態(tài)電路分析課內(nèi)學(xué)時(shí)12,Ch6諧振電路與互感耦合電路課內(nèi)學(xué)時(shí)8,參考書目,1.《電路》邱關(guān)源主編高等教育出版社出版,2.《電路原理》周守昌主編高等教育出版社出版3.《新編電路題解》汪建主編華中科技大學(xué)出版社出版,教材,第一章電路的基本定律和電路元件,描述電路特性的兩個(gè)基本物理量，電壓和電流的參考方向,基爾霍夫電流定律和電壓定律（電路分析的基本依據(jù)之一）,1-1電路的基本概念,（明確討論對(duì)象）,1-1-1電路,電路元件（電阻、電容、電感、獨(dú)立電源和受控電源等）,奇異函數(shù)及波形的表示法,電路（電網(wǎng)絡(luò)）是互相連接起來的電源與負(fù)載的總體，電流能在其中流通.電路中存在三種基本電磁效應(yīng).,電源,負(fù)載,中間環(huán)節(jié),1-1電路的基本概念,1-1-1電路,2、集中參數(shù)電路和分布參數(shù)電路,集中參數(shù)電路,u(t)i(t),常微分方程,分布參數(shù)電路,u(x,t)i(x,t),偏微分方程,dmax?0.01?min,dmax?0.01?min,1-1-2理想電路元件,電路模型,理想電路元件(電路元件),單一電磁性質(zhì)可用數(shù)學(xué)加以嚴(yán)格定義,電路模型(由理想元件構(gòu)成）,1-2電壓和電流及其參考方向,1-2-1電壓和電位,1、電壓,概念和定義式,dq,實(shí)際電器件,備注：電壓的單位,直流和交流電壓,電壓是代數(shù)量,庫(kù)侖電場(chǎng)的基本特點(diǎn):,兩點(diǎn)間電壓與所經(jīng)過的路徑無關(guān),電動(dòng)勢(shì)的概念,非庫(kù)侖電場(chǎng)對(duì)正電荷施力的特點(diǎn),2、電位,概念(參考點(diǎn)),電壓（電位差）,電位的相對(duì)性,3、電壓的參考方向（或參考極性）,電壓真實(shí)方向的習(xí)慣規(guī)定:從高電位指向低電位,電壓參考方向的表示，意義,u,以端點(diǎn)標(biāo)號(hào)為下角標(biāo)表示，,uab,應(yīng)用電位概念時(shí)的隱含表示:參考點(diǎn)為-,參考方向的任意性，真實(shí)方向的客觀性,1-2-2電流,1、電流的含義,物理現(xiàn)象,物理量（電流強(qiáng)度）,單位,直流及交流電流,三種形式的電流及全電流的連續(xù)性傳導(dǎo)電流(?c):導(dǎo)電媒質(zhì)中自由電子或離子在電場(chǎng)作用下的有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)對(duì)流電流(??):帶電粒子在自由空間運(yùn)動(dòng)形成的電流,又稱徙動(dòng)電流位移電流(?D):變化的電場(chǎng)使電介質(zhì)中的束縛電荷位移形成的電流,全電流的連續(xù)性:,2、電流的參考方向,電流實(shí)際方向的習(xí)慣規(guī)定,電流參考方向的表示，意義,1-2-3電流和電壓的關(guān)聯(lián)參考方向，電功率,關(guān)聯(lián)參考方向的含義,電壓的參考方向（或參考極性）,電流的參考方向,電壓與電流的關(guān)聯(lián)參考方向:電流從電壓的正極性端流入,也稱關(guān)聯(lián)正向電功率的定義及其計(jì)算:p=dW/dtp=ui,p=ui,p=-ui,兩式都表示元件（或該段電路）吸收的功率,P=UI,=(-20)I,=40,I=-2A,,P=-UI?,=–(-20)I?,=40,I?=2A,例已知u=-20V,吸收的功率為40w,求電流的大小并標(biāo)出其真實(shí)方向。,p=ui,p=-ui,功率能量,有源和無源電路,強(qiáng)調(diào):分析電路時(shí)必須給出電量的參考方向,問題：一個(gè)電路的各部分電壓之間或電流之間是如何互相聯(lián)系的？,1-3基爾霍夫定律,一些術(shù)語(yǔ),二端元件（或稱一端口元件）,支路（branch）,支路電流,支路電壓,節(jié)點(diǎn)（node）,回路（loop）,1,1-3-1基爾霍夫電流定律（KCL）,1、定律內(nèi)容,?ik(t)=0,,1-3-1基爾霍夫電流定律（KCL）,1、定律內(nèi)容,?ik(t)=0,例,2、備注,定律與電路元件的性質(zhì)無關(guān),需注意的問題練習(xí):接地電流等,定律對(duì)包圍部分電路的任一閉合曲面也適用,1-3-2基爾霍夫電壓定律（KVL）,1、定律內(nèi)容,?uk(t)=0,,i1+i2+i4=0,–i1–i3+i6=0,–i1–i2+i5+i6=0,1-3-2基爾霍夫電壓定律（KVL）,1、定律內(nèi)容,?uk(t)=0,,例,2、備注,定律與電路元件的性質(zhì)無關(guān),需注意的問題,對(duì)虛擬回路也適用,與引入電位概念的等價(jià)性,u1+u6–u7–u4=0,,u35–u4+u2+u3=0,1-4奇異函數(shù)及波形的表示法,1-4-1定義與波形,1、單位斜坡函數(shù)r(t)（unitramp）,定義,波形,0t?0,tt?0,r(t)導(dǎo)函數(shù)的波形，奇異函數(shù)的概念,2、單位階躍函數(shù)1(t)（unitstep）,1）波形，定義式,,1-4奇異函數(shù)及波形的表示法,例1延遲單位階躍函數(shù),f(t)=1(t–t0),單位階躍函數(shù)的特點(diǎn),1）波形，定義式,例2畫出1(?t)的波形,2）單位階躍函數(shù)在電路分析中的應(yīng)用,用來表示電源從某時(shí)刻起接入電路,用來表示波形或函數(shù)的起止時(shí)間,例畫出1(t)(t–1)和1(t–1)(t–1)的波形,普通函數(shù)f(t)與單位階躍函數(shù)1(t–t0)的乘積,1(t–t0)f(t)=,=1(t–2)(sint–0.91),3、單位脈沖函數(shù)p?(t)unitpulse,定義,波形,0t>?,0t2?105（105~108）,輸入電阻Rin>2?106Ω（106~1013Ω）,輸出電阻Rou=10?100Ω,（Ud=U2–U1）,1-10-1器件簡(jiǎn)介及運(yùn)算放大器的電路符號(hào),實(shí)際應(yīng)用時(shí)引入負(fù)反饋,表示輸入-輸出特性的電路模型,1-10-2理想運(yùn)算放大器及其特性,理想條件,特性,A=?,u0=Aud=A(u2?u1),Rin=?,i1=0，i2=0（虛斷路）,Rou=0,1-10-2理想運(yùn)算放大器及其特性,i1=0，i2=0（虛斷路）,運(yùn)放屬于有源元件,吸收的功率：p=u1i1+u2i2+u0i0,p=u0i0,p=–RLi0i0=–RLi02,1-10-3運(yùn)算放大器的一些基本電路及輸入-輸出關(guān)系,1、反相放大器,?,i1=u1/R1,i2=–i1,2、同相放大器,?,i2=i1=u1/R1,u2=R2i2+u1,u2=(1+R2/R1)u1,3、電壓跟隨器(VoltageFollower),4、加法器,?,u2=Rfif,u2=–Rf(i1+i2++in),1-10-4含運(yùn)算放大器的簡(jiǎn)單電路分析,5、差分放大器,un,R1i1=R2i3,u1=0,i2=i1+i3,1-10-4含運(yùn)算放大器的簡(jiǎn)單電路分析,u1,u2=R3i3+u1,i1=0,,1-10-4含運(yùn)算放大器的簡(jiǎn)單電路分析,,同相放大器,U1,U0=–16V,1-10-4含運(yùn)算放大器的簡(jiǎn)單電路分析,—end,,Uc=–0.5U0,0.25(3–Ua)=0.1(Ua–Uc),0.25(1.5–Ub)=0.1Ub,Ua=Ub,Uc=–3.75,U0=7.5V,