电路全套课程课件一

ElectriccircuitXianJiaotonguniversity电路引言课程的意义工程意义；理论电工路场电路磁路集中参数电路分布参数电路分析综合课程的性质和地位电类专业的技术基础课学习内容学习方法参考书理论意义1.电压、电流的参考方向3.基尔霍夫定律

重点：第1章电路元件和电路定律(circuitelements)

(circuitlaws)

2.电路元件特性1.1电路和电路模型（model)1.实际电路功能a能量的传输、分配与转换；b信息的传递与处理。共性建立在同一电路理论基础上由电工设备和电气器件按预期目的连接构成的电流的通路。反映实际电路部件的主要电磁性质的理想电路元件及其组合。导线电池开关灯泡2.电路模型(circuitmodel)电路图理想电路元件有某种确定的电磁性能的理想元件电路模型几种基本的电路元件：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源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件注具有相同的主要电磁性能的实际电路部件，在一定条件下可用同一模型表示；同一实际电路部件在不同的应用条件下，其模型可以有不同的形式例3.集总参数电路由集总元件构成的电路集总元件假定发生的电磁过程都集中在元件内部进行集总条件注集总参数电路中u、i可以是时间的函数，但与空间坐标无关1.乞2电流烛和电枕压的摘参考悔方向(r届ef受er熊en薄ce粗d葵ir袍ec剖ti圈on亲)电路落中的芳主要题物理额量有控电压狱、电逃流、工电荷兵、磁影链、志能量辞、电析功率侄等。芹在线夏性电喷路分宝析中陈人们哗主要扁关心丛的物料理量叨是电盟流、语电压里和功俯率。1.电流首的参经考方青向(c幼ur教re厘nt垃r乖ef逆er卸en剥ce跑d稀ir那ec邻ti蝴on甲)电流电流昌强度带电闯粒子便有规笛则的划定向谈运动单位乔时间史内通撕过导窄体横诉截面饶的电角荷量方向规定明正电记荷的得运动皇方向医为电湖流的肃实际舱方向单位1k贝A=胀103A1m年A=10-3A1

A=骆10-6AA（安竖培）满、kA、mA、A元件(导线)中电素流流害动的椅实际播方向躺只有浅两种少可能:

实际兵方向实际糖方向

AABB问题复杂削电路尊或电赴路中徒的电岛流随猴时间困变化赤时，陆电流谣的实惠际方禁向往易往很赌难事划先判元断参考吹方向i参考宰方向大小方向电流(代数非量)任意截假定娱一个惠正电缝荷运抛动的姓方向宋即为勒电流幻玉的参蒙考方蹈向。ABi参考箭方向i参考木方向i>堵0i<名0实际交方向实际揉方向电流弓的参别考方情向与云实际今方向卷的关蝇系：AABB电流选参考齿方向乔的两倦种表乒示：

用箭畜头表旨示：季箭头慢的指蔬向为电流盟的参嫂考方还向。

用双缴下标录表示夸：如iAB,电流裤的参药考方移向由A指向B。电压U单位足：V侧(伏)、kV、mV、V2.电压季的参殖考方约向(v赴ol悬ta辨ge庆r窜ef躺er雪en低ce推d熔ir呈ec露ti湖on殖)单位丸正电配荷q从电友路中染一点电移至值另一阻点时舍电场悔力做轿功（W）的艺大小电位衬

单位况正电哨荷q从电圾路中检一点衰移至雀参考差点（＝0）时电宪场力夜做功停的大祖小实际繁电压证方向电位妙真正快降低召的方战向例已知觉：4C正电羡荷由a点均硬匀移述动至b点电惧场力框做功8J，由b点移航动到c点电样场力售做功颠为12光J，(1部)若以b点为喘参考妖点，蹄求a、b、c点的阶电位菜和电镇压Uab、Ubc;(2捷)若以c点为谢参考捐点，纯再求增以上向各值ac解b(1扑)以b点为猎电位虚参考竹点abc解(2绘)电路足中电顿位参警考点眠可任屯意选故择；坟参考忧点一求经选胜定，盗电路蚂中各点芽的电如位值体就是抱唯一雨的；瓣当选扒择不居同的斗电位男参考称点时腊，电路漠中各寇点电计位值洲将改罪变，拆但任荡意两肌点间旗电压枝保持默不变询。结论以c点为征电位妈参考称点问题复杂明电路宰或交朽变电眉路中通，两喇点间毒电压唱的实岂际方档向往抚往不险易判中别，扶给实握际电交路问完题的雷分析挤计算诵带来休困难井。电压(降)的参厉考方咽向U<贸0>劲0参考方向U+–+实际方向+实际方向参考方向U+–U假设象的电度压降揭低方暑向电压扭参考辅方向露的三们种表酒示方赖式：(1播)用箭怠头表涛示(2持)用正踪蝶负极攀性表窃示(3幕)用双胞下标李表示UU+ABUAB元件来或支宣路的u，i采用连相同川的参活考方恶向称拔之为关联流参考方向。反之猫，称鸡为非关丧联参但考方画向。关联恨参考肌方向非关均联参桂考方累向3.关联坐参考折方向i+-+-iUU注(1比)分析骨电路口前必钥须选慎定电全压和稻电流余的参京考方急向。(2衫)参考鹿方向胜一经宋选定缺，必节须在阶图中先相应紧位置描标注(包括仿方向财和符号），在计厨算过惨程中担不得夺任意冶改变敲。（3）参考谢方向丝式不同犁时，婚其表绢达式胆相差亲一负渣号，夏但实垃际方向虾不变盒。例ABABi＋－U电压诊电流劝参考湿方向弦如图李中所言标，钥问：既对A、B两部底分电宝路电呼压电见流参予考方谅向关及联否个？答：A电压恒、电剧流参找考方捞向非继关联会；B电压尿、电好流参浅考方掏向关浴联。1.兰3电路欠元件耻的功槐率(p渠ow姐er视)1.电功姜率功率凶的单较位：W胆(瓦)嫁(摩Wa糊tt，瓦特)能量棒的单悬位：J蛇(焦)忽(德Jo沫ul衬e，焦耳)单位瘦时间洪内电饰场力粒所做伐的功稀。2.电路岂吸收辆或发谷出功委率的匆判断u,i取关联匠参考代方向P=ui表示元峰件吸法收的乏功率P>0吸收地正功矩率(实际填吸收)P<0吸收涝负功泽率(实际招发出)p=ui表示争元件贫发出惜的功捐率P>0发出鞋正功访率(实际潮发出)P<0发出管负功上率(实际梦吸收)u,i取非关联羽参考壁方向+-iu+-iu例564123I2I3I1++++++

U6U5U4U3U2U1求图摔示电警路中想各方埋框所召代表载的元答件消授耗或证产生引的功恰率。倘已知纠：U1=1固V,陡U2=挖-3镜V,U3=8熟V,苦U4=支-4陵V,U5=7宜V,飞U6=理-3甲VI1哭=2贪A,甩I2摇=1核A,I3奸=垒-1糠A解注对一繁完整冷的电蝇路，积发出豪的功剂率＝样消耗苗的功怕率1.仓4电阻惊元件(r童es刺is迁to涉r)2.线性犬定常沃电阻轨元件电路起符号R电阻邮元件对电都流呈葡现阻贫力的再元件危。其蕉伏安贤关系封用u～i平面么的一械条曲久线来步描述识：iu任何帖时刻学端电约压与辰其电雹流成随正比顺的电烦阻元渗件。1.定义伏安特性u～i关系R称为冻电阻神，单锈位：

(欧)跪(切Oh榆m，欧嗽姆)满足贷欧姆御定律(O胆hm罪’s算L侦aw夕)ui单位G称为思电导尾，单惠位：S(西门躬子)荡(S询ie半me怖ns，西通门子)u、i取关历联参构考方鼓向Rui+-伏安舞特性鞭为一提条过青原点梅的直长线(2搂)如电愿阻上千的电亩压与韵电流秒参考已方向软非关股联公式汽中应群冠以朱负号注(3旨)说明闻线性果电阻咳是无麦记忆永、双阵向性局的元庸件欧姆番定律(1辱)只适鼓用于赔线性瞒电阻贷，(R为常江数）则欧保姆定感律写理为u

屈–R陶i早i

腥–G概u公式蛇和参拴考方默向必璃须配堡套使分用！Rui+-3.功率峰和能词量上述颠结果司说明任电阻端元件顺在任妹何时望刻总梁是消滚耗功从率的碗。p–u券i

球–(筝–R抛i)醉i

i2R–u(–u/酬R膛)

u2/劲Rp

u岩i

i2R

u2/汪R功率鸟：Rui+-Rui+-可用营功率危表示袄。从t到t0电阻壳消耗赖的能五量：Riu+–4.电阻证的开凡路与蹦短路能量喂：短路开路ui1.铃6电容匠元件(c腰ap映ac隶it侨or同)电容肺器_q+q

在外绒电源卵作用矿下，两极洽板上陵分别浩带上化等量掘异号局电荷丈，撤咸去电贱源，馅板上悄电荷具仍可遇长久赠地集英聚下窝去，菜是一伯种储范存电距能的熔部件君。1。定意义电容讲元件储存西电能宋的元杨件。殖其特拌性可仁用u～q平面宿上的斩一条山曲线巾来描员述qu库伏特性任何突时刻猾，电革容元克件极斑板上惩的电已荷q与电残流u成正演比。q~u特性绵是过云原点健的直辞线电路请符号2.线性口定常世电容愤元件C＋－u+q-qC称为梁电容政器的营电容,单位宾：F赠(法)恶(封Fa刘ra伐d，法黎拉),常用F，p受F等表己示。quO

单位线性擦电容底的电祝压、碎电流腾关系C＋－uiu、i取关穿联参萍考方厉向电容叶元件VC夸R的微课分关飞系表明夺：i的大娘小取标决于u的变躁化率,与u的大享小无附关，渴电容呜是动遣态元薯件；(2御)当u为常剂数(直流)时，i=0。电有容相担当于纺开路库，电矮容有隔帐断直言流作逆用；实际边电路秃中通未过电点容的奖电流i为有另限值游，则牢电容坛电压u必定涌是时董间的躺连续滔函数.电容掉元件射有记眼忆电跳流的通作用府，故这称电裂容为膊记忆福元件（1）当u，i为非巷关联钟方向男时，木上述蒙微分虽和积慨分表钥达式拆前要嚷冠以绒负号;（2）上转式中u(牙t0)称为给电容交电压散的初恶始值踪蝶，它拌反映圣电容藏初始禾时刻朝的储躲能状央况，前也称琴为初欺始状挤态。电容生元件VC宁R的积芒分关刚系表明注3.电容刃的功伐率和穷储能当电容裳充电衣，u>0，du/dt>0，则i>0，q，p>亭0,电容尾吸收毛功率渣。当电容鲁放电俯，u>0，du/dt<0，则i<0，q，p<0,电容牧发出魄功率.功率表明电容甩能在贵一段榜时间左内吸变收外便部供农给的甘能量控转化觉为电钻场能桌量储翼存起紫来，顷在另榴一段妹时间神内又坊把能沟量释总放回料电路锦，因箭此电特容元偏件是要无源悲元件柴、是净储能算元件毯，它申本身械不消仿耗能盈量。u、i取关禁联参咏考方誓向（1）电张容的咏储能蔑只与馋当时禾的电径压值灰有关苹，电嫌容电压路不能芦跃变炉，反句映了稠储能汤不能览跃变紧；（2）电半容储须存的辰能量惯一定体大于篮或等梯于零屋。从t0到t电容毒储能够的变耕化量石：电容备的储闸能表明例＋－C0.5Fi求电踏流i、功都率P环(t令)和储瞎能W柳(t摇)21t/s20u/V电源浪波形解uS(t霸)的函哗数表跳示式斧为:解得炮电流21t/s1i/A-121t/s20p/W-221t/s10WC/J吸收锈功率释放打功率21t/s1i/A-1若已谈知电球流求薄电容搁电压赢，有1.见5电感读元件(i叠nd迈uc漏to窝r)i(t)+-u(t)电感愁器把金喊属导扫线绕权在一臭骨架烦上构浩成一牢实际办电感业器，完当电踩流通诉过线浑圈时淋，将精产生瓦磁通竖，是械一种杂储存这磁能尺的部给件（t)＝N冷(隙t)1。定婚义电感旦元件储存傲磁能管的元占件。偷其特昼性可舟用

～i平面秘上的晴一条际曲线捧来描网述i

韦安特性任何习时刻源，通射过电傲感元肌件的啄电流i与其延磁链抓成正紫比。柔

~i特性铸是过秃原点粒的直泪线电路考符号2.线性缴定常搭电感铜元件L称为肚电感场器的塞自感篇系数,L的单敢位：H忌(亨)牺(H挠en竿ry，亨义利)，常跃用H，m节H表示进。

iO

+-u(t)iL单位线性蒙电感钱的电胃压、杂电流模关系u、i取关严联参符考方拳向电感神元件VC祥R的微羡分关广系表明催：(1肥)电感蚂电压u的大猎小取死决于i的变疼化率,与i的大押小无干关，毒电感忌是动兰态元柔件；(2否)当i为常夹数(直流)时，u=0。电坡感相柜当于痰短路橡；实际值电路使中电承感的服电压u为有猎限值滩，则顾电感蕉电流i不能芝跃变悦，必慎定是园时间鞠的连棕续函增数.+-u(t)iL根据疯电磁宫感应罚定律掌与楞勇次定欲律电感踪蝶元件课有记醋忆电秘压的禾作用祝，故折称电酒感为够记忆剩元件（1）当u，i为非具关联礼方向值时，企上述碍微分抗和积党分表窃达式胀前要炉冠以专负号;（2）上红式中i(t0)称为茅电感挺电流僵的初多始值笔，它哨反映虫电感跪初始爷时刻汽的储垄能状蝴况，片也称蜂为初艺始状黎态。电感投元件VC烂R的积淡分关窄系表明注3.电感霸的功瞧率和牲储能当电秘流增大个，i>0，di/dt>0，则u>0，

，p>纹0,电感超吸收箱功率县。当电格流减去小，i>0，di/dt<0，则u<0，

，p<0,电感宁发出猴功率汇。功率表明电感鸡能在锡一段览时间太内吸旬收外逐部供随给的袋能量醋转化兰为磁蜘场能对量储闷存起辫来，拖在另常一段偷时间纤内又投把能屯量释友放回馋电路肠，因想此电集感元柔件是鹊无源辛元件东、是闭储能旺元件控，它辅本身袖不消域耗能环量。u、i取关翼联参蔑考方缴向（1）电悼感的扑储能写只与努当时掀的电糠流值干有关拣，电来感电流架不能叔跃变硬，反逢映了勤储能枣不能丸跃变小；（2）电糊感储巷存的揭能量凯一定扯大于义或等舅于零锋。从t0到t电感焦储能辟的变兄化量民：电感戴的储暑能表明电容趣元件绘与电合感元北件的选比较线：电容C电感L变量电流i磁链

关系颠式电压u电荷q(1著)元件偶方程牺的形动式是开相似泄的；(2余)若把u-新i，q-

，C-L，i-报u互换,可由金电容气元件爪的方秘程得府到电贵感元培件的饺方程蒙；(3碎)C和L称为蹄对偶调元件,

、q等称葵为对愈偶元派素。*公显葬然，R、G也是谈一对纲对偶气元素:I=织U/妈R

U=恐I/鱼GU=外RI

I=松GU结论1.洞7电源晓元件(i宝nd馅ep毙en木de嫌nt平s傍ou业rc凶e)其两酸端电译压总莲能保湾持定乖值或产一定亲的时切间函歉数，沿其值与兆流过脾它的枯电流i无关颜的元盛件叫青理想壮电压谎源。电路粗符号1.理想皆电压狡源定义i+_电源吗两端话电压败由电罚源本胸身决淘定，与外蜂电路胆无关碑；与谨流经恨它的乘电流蛋方向、及大小搜无关棚。通过白电压达源的储电流善由电柄源及且外电路寄共同沫决定随。理想撇电压乞源的裂电压更、电丛流关变系ui伏安帖关系例Ri-+外电津路电压储源不龙能短梯路！电压辞源的梦功率电场尝力做撇功郊，屠电源困吸收管功率奸。（1）电压侧、电尾流的异参考吊方向萍非关排联；物理醉意义豆：+_iu+_+_iu+_电流富（正骑电荷蒙）船由低被电位杏向旧高电起位移能动，喇外力僵克服喜电场糖力作鹿功电毯源发往出功庙率。发出奥功率拾，起舱电源炉作用（2）电压聋、电水流的手参考丧方向跌关联番；物理天意义案：吸收致功率笋，充匆当负排载或：发出拘负功例+_i+_+_10V5V计算起图示炊电路拐各元类件的夕功率罗。解发出发出吸收满足：P（发蜜）＝P（吸止）实际翠电压厉源也祥不允肯许短窑路。寒因其性内阻器小，菜若短抓路，缺电流盯很大格，可蚁能烧块毁电叫源。usuiO实际员电压滔源i+_u+_考虑菌内阻伏安霸特性一个切好的额电压匠源要显求其输恭出电喘流总录能保门持定折值或染一定的时遍间函震数，笔其值籍与它组的两倚端电禽压u无关占的元疑件叫催理想艳电流岩源。电路迅符号2.理想转电流热源定义u+_(1追)电流咱源的密输出经电流富由电晨源本手身决济定，祥与外剩电路俊无关察；与同它两所端电扮压方彩向、妥大小至无关电流袄源两醒端的谎电压潮由电辱源及斯外电畏路共嘴同决湾定理想具电流阵源的令电压密、电据流关鄙系ui伏安霉关系例外电梳路电流魄源不盟能开始路！Ru-+实际毙电流任源的顷产生可由郑稳流含电子机设备贫产生借，如侧晶体耐管的颗集电锯极电术流与妄负载坏无关材；光择电池映在一该定光热线照余射下粥光电帅池被到激发傻产生皆一定帅值的描电流堤等。电流拢源的骂功率（1）电压梅、电新流的筒参考逮方向延非关步联；发出玻功率蹈，起夺电源鹅作用（2）电压卖、电欠流的议参考落方向颗关联土；吸收饱功率垒，充让当负或载或：发出酸负功u+_u+_例计算犁图示确电路嫌各元护件的击功率佛。解发出发出满足：P（发坦）＝P（吸会）+_u+_2A5Vi实际坊电流滨源也没不允传许开蜜路。门因其龙内阻纵大，仙若开医路，长电压控很高获，可和能烧惭毁电研源。isuiO实际赵电流源考虑流内阻伏安煎特性一个今好的依电流萝源要丧求u+_i1.识8受控挂电源(非独菜立源)(c针on完tr寸ol零le疫d誓so滥ur慎ce肺or棉de贞pe围nd雀en肿t筐so宵ur戚ce祥)电压寨或电馒流的冬大小米和方素向不蜓是给祸定的邪时间硬函数址，而杀是受电需路中宜某个贫地方氏的电完压(或电夏流)控制概的电签源，足称受监控源电路少符号+–受控跃电压共源1.定义受控功电流则源(1锡)电流凤控制跨的电萌流源(CC粮CS)

:电流种放大落倍数根据五控制止量和拆被控姜制量肌是电做压u或电末流i，受控优源可任分四种懂类型惯：当被参控制删量是仔电压时，用受臭控电疗压源型表示新；当纲被控制喝量是葡电流时，用受把控电戏流源就表示锅。2.分类四端扬元件bi1+_u2i2_u1i1+输出干：受两控部驾分输入拌：控拴制部巾分g:转移昆电导(2骑)电压帅控制洲的电盆流源(VCC往S)u1gu1+_u2i2_i1+(3淘)电压鸽控制锡的电鞠压源(VCV棵S)

u1+_u2i2_u1i1++-

:电压脸放大悦倍数ru1+_u2i2_u1i1++-(4辉)电流咏控制伪的电佛压源(CCV挤S)r:转移筋电阻例电路脏模型3.受控泽源与闹独立串源的毛比较(1平)独立化源电奖压(或电报流)由电迹源本尼身决呢定，士与电榨路中世其它姑电压说、电耀流无搅关，团而受丈控源辽电压(或电东流)由控舍制量岗决定存。(2茄)独立安源在弹电路凤中起管“激捆励”阀作用圈，在郑电路街中产阴生电性压、亩电流艇，而膏受控浊源只请是反万映输慕出端露与输芬入端打的受建控关稳系，跳在电携路中烛不能健作为亚“激万励”古。例求：救电压u2。解5i1+_u2_u1=6Vi1++-31.踪蝶9基尔躺霍夫叔定律(虹Ki禽rc国hh席of掩f’选s六La淡ws沾)基尔遭霍夫屿定律撒包括根基尔巴霍夫球电流男定律(KC敢L)和基咸尔霍朋夫电胡压定组律(KV贴L)。它反糠映了两电路仁中所妙有支陷路电掘压和悼电流弱所遵屋循的游基本握规律卖，是帝分析拐集总悔参数屿电路暴的基嗓本定匠律。膏基尔高霍夫勇定律裙与元谁件特拳性构宅成了辩电路北分析贝的基应础。1.几个马名词电路墓中通浪过同侦一电贞流的尘分支往。(b)三条看或三董条以唉上支贸路的耽连接曾点称清为节抗点。(n)b=3an=2b+_R1uS1+_uS2R2R3（1）支疤路(b威ra首nc暖h)电路劳中每抬一个溪两端赤元件驳就叫短一条贵支路i3i2i1(2陆)节点(n尽od谢e)b=5由支亏路组芝成的司闭合残路径长。(l)两节兰点间咏的一养条通疫路。串由支叼路构涨成。对平面矿电路，其屈内部鉴不含践任何震支路划的回巾路称涂网孔棒。l=3+_R1uS1+_uS2R2R3123(3齿)路径(p霸at忧h)(4赵)回路(l抗oo犹p)(5榴)网孔(m退es仿h)网孔买是回面路，方但回抖路不系一定枣是网赞孔2.基尔总霍夫习电流白定律(KC校L)令流蹈出为“+”，有凳：例在集飘总参再数电太路中柔，任切意时信刻，湾对任桐意结棚点流淋出或持流入胆该结疑点电俩流的雁代数喝和等夹于零舰。流进诸的电寇流等谣于流只出的宗电流1

32例三式恩相加筋得：表明KC咸L可推颈广应紧用于慎电路雷中包希围多禾个结冠点的距任一纪闭合某面明确（1）KC耐L是电斤荷守百恒和寒电流朝连续膊性原蚕理在寻电路端中任意结羽点处担的反剂映；（2）KC呆L是对牛支路询电流志加的长约束送，与基支路前上接唇的是什么割元件圆无关穗，与遗电路敢是线