电路理论第一章

电路理论第一章第1页，共59页，2023年，2月20日，星期一二、学什么？三、怎样学？一、为什么学？《电路理论》课程介绍第2页，共59页，2023年，2月20日，星期一一、课程性质和目的

—为什么要学这门课电路理论：电子与电气信息类专业的重要技术基础课基础性：理论严密、逻辑性强应用性：有广阔的工程背景第3页，共59页，2023年，2月20日，星期一二、课程内容（学什么？）电路理论：电路基本概念、电路基本规律、电路基本分析方法教材：《电路基础理论》第4页，共59页，2023年，2月20日，星期一课堂教学（72学时）

第1章

电路基本定律与二端电阻性元件电阻电路第2章简单电阻电路的等效变换（直流稳态电路）第3章多端电阻性元件第4章电路分析一般方法

第5章电路定理第6章二端储能元件正弦稳态第7章正弦稳态电路分析电路分析第8章耦合电感和理想变压器第9章三相电路

动态电路分析

第11章电路暂态过程的时域分析

第5页，共59页，2023年，2月20日，星期一三、如何学好电路理论1、注意掌握“三基”：2、通过习题加深、培养分析能力和运算能力基本原理、基本分析方法、基本应用3、通过实验验证和巩固所学理论课堂、答疑、作业、自学、讨论第6页，共59页，2023年，2月20日，星期一成绩评定：总学时：72平时占20%(书面作业+到课率+课题练习）课程结束考试占80%教学参考资料《电路（第五版）》——邱关源《电路分析基础（第四版）》——李翰荪第7页，共59页，2023年，2月20日，星期一第1章电路基本定律与二端电阻性元件2012年9月第8页，共59页，2023年，2月20日，星期一第1章电路基本定律与二端电阻性元件电路的基本组成和电路模型1.1基尔霍夫定律1.5电压及其参考方向1.2电阻元件1.6电流及其参考方向1.3独立电源1.7电功率和能量1.4本章内容第9页，共59页，2023年，2月20日，星期一1.电压、电流的参考方向3.基尔霍夫定律

重点：2.直流电路中功率计算方法4.电压源、电流源特性第10页，共59页，2023年，2月20日，星期一1.1电路的基本组成和电路模型

1.1.1电路的基本组成

导线电池开关灯泡负载：能将电能转化为其他形式能量的装置。如灯泡、电动机等电源：能提供电能或电信号的器件，如电池、发电机、信号发生器。中间环节：开关、导线，起传输、分配、控制作用第11页，共59页，2023年，2月20日，星期一二端元件三端元件四端元件一端口元件单口元件1、理想电路元件（电路元件）

根据实际电路元件所具备的电磁性质所假想的只具有单一电磁性质的元件。1.1.2

理想电路元件和电路模型在实际电路中，能维持电流流动并在其端钮间保持电压的物体称为电路器件。2、理想电路元件分类第12页，共59页，2023年，2月20日，星期一电阻元件：表示消耗电能的元件。电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件。电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件。电压源和电流源：表示将其他形式的能量转变成电能的元件。3、5种基本的理想二端电路元件在电路图中，各电路元件都用规定的图形符号表示。第13页，共59页，2023年，2月20日，星期一1.1.2

理想电路元件和电路模型电路理论研究的对象不是实际电路器件，而是电路模型由理想电路元件互相联接组成的电路称为电路模型

电路模型是由理想电路元件构成。导线电池开关白炽灯RL+RoE–S+U–I4、电路模型第14页，共59页，2023年，2月20日，星期一1.2.1电压的概念两点间的电压与路径无关。2、电位的概念：各点到参考点的电压参考点（地）两点间的电压等于这两点的电位差。同一问题中只能选择一个电位参考点。——直流电压符号1.2电压及其参考方向1、电压第15页，共59页，2023年，2月20日，星期一

结论：(1)电位是相对的，参考点选取的不同，电路中

各点的电位也将随之改变；(2)电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考

点的不同而变，即与零电位参考点的选取无关。例1.若选择（4）为参考点，（1）、（2）、（3）各点的电位分别为5V、3V和－6V。求电压U12、U23、U31。若将参考点改为（2），求其他各点的电位。第16页，共59页，2023年，2月20日，星期一电压的（真实）方向——高电位指向低电位参考方向——事先假定的电位由高到低的方向。参考方向的表示方法：+－u1.2.2电压的参考方向第17页，共59页，2023年，2月20日，星期一电压的参考方向与实际方向关系+－u若参考方向与实际方向相同相反+－总结：参考方向可随意设定。电压的参考方向和电压值的正负共同决定电压的实际方向。参考方向改变，电压值符号随之取反。第18页，共59页，2023年，2月20日，星期一例1.图中，试说明和两个时刻电压的真实方向。解：t＝0时真实方向与参考方向相同。时真实方向与参考方向相反。第19页，共59页，2023年，2月20日，星期一例2.已知图中U1＝5V，U2＝－3V，U3＝2V，求U。ACBD解：第20页，共59页，2023年，2月20日，星期一上节知识复习：

1、一个实际电路的电路模型：（）A.是唯一的；B.在不同应用条件下可以有不的形式电路组成

3、Uab表示:()a端的电位高于b端电位b端的电位高于a端电位不能确定2、理想电路元件用于表征：()

A.某种确定的电磁性能；B.某种确定的功能。

第21页，共59页，2023年，2月20日，星期一在电场作用下，大量电荷有规则地移动形成电流。AB1.3电流及其参考方向1.3.1电流的概念安培（A）I:直流、恒定电流（不随时间变化）i：大小和方向随时间变化1.3.2电流的参考方向电流的（真实）方向——正电荷定向移动的方向第22页，共59页，2023年，2月20日，星期一参考方向——事先假定的正电荷定向移动的方向。参考方向的表示方法：——实际方向与参考方向相同——实际方向与参考方向相反总结：参考方向可随意设定参考方向改变，电流值符号随之取反电流的参考方向和电流值的正负共同决定电流的实际方向第23页，共59页，2023年，2月20日，星期一1.3.2电压和电流的关联参考方向+－uii+－u关联非关联关联、非关联只用于描述同一对象上的电压、电流参考方向的关系。对于B部分U、I参考方向关联对于A部分U、I参考方向非关联第24页，共59页，2023年，2月20日，星期一++–u++–u1.4电功率和能量p>0p﹤0ii

电场力做功，消耗电能吸收能量

非电场力做功，提供电能释放（发出）能量1.4.1电功率p=ui

二端电路在任一时间吸收或者发出的功率等于该时刻电压与电流的乘积第25页，共59页，2023年，2月20日，星期一

u,i

取关联参考方向p=ui

表示元件吸收的功率p>0

吸收正功率

(实际吸收)p<0

吸收负功率

(实际发出)p=ui

表示元件发出的功率p>0

发出正功率

(实际发出)p<0

发出负功率

(实际吸收)

u,i

取非关联参考方向+-iu+-iu2、电路吸收或发出功率的判断方法一：(利用公式p=ui

）第26页，共59页，2023年，2月20日，星期一2、电路吸收或发出功率的判断u,i

取非关联参考方向,

p=-ui

0，吸收正功率

(实际吸收)

p=-ui

0，吸收负功率

(实际发出)u,i

取关联参考方向,方法二：p=ui>0

吸收正功率

(实际吸收)p=ui

<0

吸收负功率

(实际发出)第27页，共59页，2023年，2月20日，星期一例1.已知U1＝5V，U2＝－4V，U3＝3V，I1＝3A，I2＝4A，I3＝－1A。求各元件的功率，并说明是吸收还是发出。第28页，共59页，2023年，2月20日，星期一例2.已知U1＝7V，U2＝2V，U3＝U4＝5V，I1＝I2＝

8A，I3＝5A，I4＝

3A。求各元件功率并说明是吸收还是发出。注意：在一个完整电路中，所有元件吸收功率的代数和为零。第29页，共59页，2023年，2月20日，星期一吸收功率的代数值t0～t的时间段内二端电路吸收的能量代数值即所以1度＝1千瓦时常用电量计量单位1.4.2电能量第30页，共59页，2023年，2月20日，星期一支路：电路中每一二端元件;各支路流过一个电流，称为支路电流；各支路两端电压称为支路电压。节点：两个或两个条以上支路的连接接点。回路：由一条或多条支路组成的闭合路径。1.5基尔霍夫定律1.5.1

术语例1：支路：ab、bc、ca、…

（共6条）回路：abda、abca、adbca…

（共7个）节点：a、b、c、d

(共4个）adbcUs–+GR3R4R1R2I2I4IGI1I3Iabcd网孔（特殊的回路）：在界定面里不含另外支路的回路第31页，共59页，2023年，2月20日，星期一集中参数电路中的任一节点，在任一时刻，离开节点的各支路电流代数和等于零。实质:电流连续性的体现。I1I2I3ba

对节点

a：-I1-I2+I3=0或I1+I2–I3=0

基尔霍夫电流定律（KCL）反映了电路中任一节点处各支路电流间相互制约的关系。1-5-2

基尔霍夫电流定律（KCL）——KCL方程第32页，共59页，2023年，2月20日，星期一I=?例2:闭合曲面（广义节点）I=0IA+IB+IC=0ABCIAIBIC2+_+_I51156V12VI1I2I3I2KCL与构成电路的元件性质无关。NKCL既可用于节点，又可用于闭合面。第33页，共59页，2023年，2月20日，星期一集中参数电路中的任一回路，在任一时刻，沿回路各支路电压代数和等于零。1.5.3基尔霍夫电压定律（KVL）——KVL方程例列写KVL方程回路L1方程移项，得沿回路电压升高之和等于电压降低之和。L1KVL与构成电路的元件性质无关。第34页，共59页，2023年，2月20日，星期一

电位升=电位降

E2=UBE+I2R2U=0

I2R2–E2+

UBE

=01对回路1：E1UBEE+B+–R1+–E2R2I2_KVL的推广——KVL方程KVL是能量守恒在电路中的体现。KVL可用于回路，也可用于闭合路径（虚拟回路）。第35页，共59页，2023年，2月20日，星期一节点电压参考点①用节点电压表示支路电压，则KVL自动满足。l1第36页，共59页，2023年，2月20日，星期一例1.P211－4第37页，共59页，2023年，2月20日，星期一1、电流的参考方向：

a）规定为正电荷的运动方向

b）假定为正电荷的运动方向2．在同一电路中，选择不同的参考点，各支路电压：

a）保持不变b）一定改变3.一个完整的电路，它产生的功率与消耗的功率总是：

a）相等b）不相等

4．判断一段电路是产生还是消耗功率与所设的电压、电流参考方向：

a）有关b）无关

5.某负载在电压，电流假设关联参考方向下计算所得功率为-10W，则该负载a)吸收功率为10W

b)发出功率为10W

上节知识复习：

第38页，共59页，2023年，2月20日，星期一例2.P211－5第39页，共59页，2023年，2月20日，星期一例3.P211－6第40页，共59页，2023年，2月20日，星期一电阻效应：沿电流方向产生电压降落，消耗电能。电阻元件：反映电阻效应的理想电路元件。1.6电阻元件1.6.1

实物背景和电阻器的主要电磁性质第41页，共59页，2023年，2月20日，星期一1、定义和关系一个二端元件，在任一时间如果其两端电压u(t)和通过的电流i(t)构成确切的代数关系，则此二端元件称为电阻元件。电路符号伏安特性曲线R1.6.2

线性电阻元件第42页，共59页，2023年，2月20日，星期一斜率R线性电阻元件的伏安特性曲线线性电阻元件的伏安关系（伏安特性）——电阻（欧姆）——电导（西门子）在电压和电流取关联参考方向下，在任何时刻它两端的电压和电流关系服从欧姆定律。注意：欧姆定律

(1)只适用于线性电阻，(R为常数）

(2)如电阻上的电压与电流参考方向非关联，公式中应冠以负号

(3)说明线性电阻的电压和电流是同时存在，同时消失的，是无记忆双向性的元件练习与思考P191－6第43页，共59页，2023年，2月20日，星期一斜率R2、开路和短路的概念(1)

开路(2)

短路当一个线性电阻元件的端电压不论为何值时，流过它的电流恒为零值

当流过一个线性电阻元件的电流不论为何值时，它端电压恒为零值第44页，共59页，2023年，2月20日，星期一3、线性电阻元件的功率吸收功率代数值R只要，则（实际吸收功率）Ri+-u说明电阻元件在任何时刻总是消耗功率的。

第45页，共59页，2023年，2月20日，星期一例1.(1)若将图中电流参考方向改为，则，是否有，为什么？(2)电流参考方向仍为I，改变U3的参考方向，如图中，则端口电压是否为？第46页，共59页，2023年，2月20日，星期一将其他形式的能量转化成电能的设备或器件。（输入或激励）1.7电阻元件1.7.1

独立电源的实物背景第47页，共59页，2023年，2月20日，星期一一个二端元件，当它与任意外部电路连接时，如果总能维持其两端电压为一规定的时间函数uS(t)而不受外部电路影响，则此二端元件称为电压源。电路符号1.7.2电压源直流电压源专用电路符号1、电压源定义第48页，共59页，2023年，2月20日，星期一电压源的伏安特性第49页，共59页，2023年，2月20日，星期一电压源的伏安特性电压源的电流取决于所连接的外部电路，与电压源本身的电压无关。若电压源的电压为零，则该电压源处可用短路代替。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。第50页，共59页，2023年，2月20日，星期一2、通过电压源的电流电压源本身不能