【正文】 《 電路原理 》 助學(xué)型教學(xué)課件 參考材料： 《 電路 》 第五版 邱關(guān)源 主編 上海理工大學(xué) 電工電子教研室 《 電路原理 》 助學(xué)型教學(xué)課件 ? ? ? ? ? 《 電路原理 》 課程教學(xué)大綱（修訂稿） 英文譯名： Electric Circuits 適用專(zhuān)業(yè)：電氣工程及自動(dòng)化、電子信息科學(xué)與技術(shù)、測(cè)控技術(shù)與儀器、光信息科學(xué)與技術(shù)、自動(dòng)化、生物醫(yī)學(xué)工程 學(xué)分?jǐn)?shù)： 4 總學(xué)時(shí)數(shù)： 64 總目錄 一、本課程教學(xué)目的和任務(wù) 本課程是電類(lèi)專(zhuān)業(yè)重要的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。其目的和任務(wù)：是通過(guò)本課程的 教學(xué)，使學(xué)生建立電路的概念，獲得電路分析的基礎(chǔ)知識(shí)。培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和 解決問(wèn)題的能力，樹(shù)立理論聯(lián)系實(shí)際的工程觀(guān)點(diǎn)。為電路設(shè)計(jì)及后續(xù)相關(guān)專(zhuān)業(yè)課 程的學(xué)習(xí)及應(yīng)用打好基礎(chǔ)。 二、本課程的基本要求 1．掌握電路的基本概念和直流電路的一般分析方法。 2．掌握正弦交流電路的分析及含互感電路的分析；了解非正弦周期電流電路的分析。 3．掌握一階動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域分析，了解二階電路的時(shí)域分析。 4．掌握線(xiàn)性動(dòng)態(tài)電路的復(fù)頻域分析。 5．了解非線(xiàn)性電路的分析方法。 三、本課程與其他課程的關(guān)系（前修課程要求等） 前修課程是： 《 高等數(shù)學(xué) 》 ， 《 物理學(xué) 》 ， 《 工程數(shù)學(xué) 》 。 該課程是 《 模擬電子技術(shù) 》 、 《 數(shù)字電子技術(shù) 》 、 《 信號(hào)與系統(tǒng) 》 、 《 自動(dòng)控制理論 》 等電類(lèi)技術(shù)相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程的基礎(chǔ)。 總目錄 四、課程內(nèi)容（重點(diǎn)及必須掌握內(nèi)容、章節(jié)加 *號(hào)或另做說(shuō)明；文字多請(qǐng)另加紙） 第一章 電路模型和電路定律 理解電路概念、電路模型、電路的組成和作用；理解基本物理量。掌握電流、 電壓參考方向的含義。掌握基爾霍夫定律。掌握電源模型、受控源模型、電阻 元件的伏安關(guān)系。 第二章 電阻電路的等效變換 掌握用等效的方法分析直流電阻電路。掌握用電源模型等效的方法分析電路。 掌握輸入電阻的計(jì)算方法。 第三章 電阻電路的一般分析 了解電路圖的概念。理解電路一般分析方法的含義。掌握用支路電流法、 網(wǎng)孔電流法、節(jié)點(diǎn)電壓法分析直流電阻電路。 第四章 電路定理 掌握用疊加定理、戴維南定理、最大功率傳輸定理分析含有受控源的直流 電阻電路。了解諾頓定理。 總目錄 第六章 儲(chǔ)能元件 掌握電容元件、電感元件的伏安關(guān)系。 第七章 一階電路和二階電路的時(shí)域分析 了解電路的過(guò)渡過(guò)程、暫態(tài)、換路概念。理解響應(yīng)的初始值、穩(wěn)態(tài)值、時(shí)間常數(shù) 概念；理解電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)概念。掌握用三要素法分析一階 電路。了解用經(jīng)典方法分析二階電路。了解一階電路的階躍響應(yīng)、沖擊響應(yīng)。 第八章相量法 掌握正弦量的相量表示法、相量的運(yùn)算、元件伏安特性和電路定律的相量形式。 第九章 正弦穩(wěn)態(tài)電路分析 掌握用相量法（相量圖）分析穩(wěn)態(tài)正弦交流電路。掌握功率的計(jì)算方法。理解提 高功率因數(shù)的意義。了解復(fù)功率的計(jì)算和最大功率傳輸?shù)挠?jì)算。 第十章 含有耦合電感的電路 掌握用相量法分析含耦合電感電路的一般方法。理解同名端的含義。了解空心變 壓器和理想變壓器的概念。 總目錄 第十一章 電路的頻率響應(yīng) 掌握電路諧振的條件。了解諧振電路的特點(diǎn)。 第十二章 三相電路 掌握三相對(duì)稱(chēng)電源的線(xiàn)電壓和相電壓的關(guān)系。掌握對(duì)稱(chēng)和不對(duì)稱(chēng)三相交流電路 的分析方法。掌握三相電路中功率的計(jì)算。了解三相電路的測(cè)量。 第十三章 非正弦周期電流電路和信號(hào)的頻譜 掌握周期信號(hào)的有效值、平均功率的計(jì)算。了解平均值、非正弦周期電流電路的 分析方法。 第十四章 線(xiàn)性動(dòng)態(tài)電路的復(fù)頻域分析 了解拉普拉斯變換、反變換的定義與方法。掌握拉普拉斯變換反變換的求解方法， 掌握用拉普拉斯變換法分析線(xiàn)性電路。了解網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的定義、網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的零點(diǎn)和極點(diǎn)。 第十六章 二端口網(wǎng)絡(luò) 了解二端口的方程和參數(shù)。 總目錄 第十七章 非線(xiàn)性電路 了解非線(xiàn)性電阻、電容、電感元件；了解非線(xiàn)性電路的小信號(hào)分析法。 五、其它（如習(xí)題或作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、上機(jī)、課程設(shè)計(jì)等內(nèi)容和要求，根據(jù)安排按序遍寫(xiě)） 1．實(shí)驗(yàn)：為了加強(qiáng)實(shí)際應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)獨(dú)立開(kāi)課。 2．本課程各章均安排習(xí)題作為課外作業(yè)，并安排 46學(xué)時(shí)的習(xí)題課 六、選用教材及主要參考書(shū)（寫(xiě)明名稱(chēng)、編著者、出版社、出版時(shí)間） 教材 《 電路 》 （第五版）原著：邱關(guān)源；修訂：羅先覺(jué)。高等教育出版社， 2022年 5月 參考書(shū) 《 電路分析基礎(chǔ) 》 李瀚蓀主編（第四版） 高等教育出版社 《 電路 》 (美 ) James , Susan , 周玉坤等譯 電子工業(yè)出版社 2022年 9月 總目錄 教學(xué)重點(diǎn) ? 第一章 電路模型和電路定理 ? 第二章 電阻電路的等效變換 ? 第三章 電阻電路的一般分析 ? 第四章 電路定理 ? 第六章 儲(chǔ)能元件 ? 第七章 一階電路和二階電路的時(shí)域分析 ? 第八章 相量法 ? 第九章 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析 ? 第十章 含有耦合電感的電路 ? 第十一章 電路的頻率響應(yīng) ? 第十二章 三相電路 ? 第十三章 非正弦周期電流電路和信號(hào)的頻譜 ? 第十四章 線(xiàn)性動(dòng)態(tài)電路的復(fù)頻域分析 ? 第十六章 二端口網(wǎng)絡(luò) ? 第十七章 非線(xiàn)性電路 總目錄 第一章 電路模型和電路定理 一、電壓和電流的參考方向 電壓和電流是電路分析的基本物理量，所謂參考方向是一種假想方向（又稱(chēng)正方 向），其作用是和電壓、電流計(jì)算結(jié)果的正負(fù)號(hào)一起確定其實(shí)際方向。在求解電路 時(shí) , 必須首先確定電壓和電流的參考方向。 我們將某一元件的電壓、電流參考方向取一致稱(chēng)關(guān)聯(lián)參考方向；不一致為非關(guān)聯(lián)參考方向。 二、元件的伏安特性 元件的伏安特性是表示元件本身的電壓和電流約束關(guān)系。是電路分析中基本依據(jù)之 一。應(yīng)熟練掌握電阻元件、獨(dú)立電源、受控電源的電壓和電流關(guān)系。 總目錄 本章目錄 三、基爾霍夫定律 它描述了支路電流之間或支路電壓之間的約束關(guān)系；與元件的伏安特性構(gòu)成了兩類(lèi) 約束關(guān)系。簡(jiǎn)稱(chēng)為 VCR.。 基爾霍夫定律只跟元件的相互連接有關(guān)，與元件的性質(zhì)無(wú)關(guān)。 （ KCL）：在集總電路中，假設(shè)了各支路電流的參考方向后， 在任一瞬時(shí)，電路中任一結(jié)點(diǎn)電流代數(shù)和為零。數(shù)學(xué)表達(dá)式 ∑i=0。 KCL也適用于電路中的任一閉合面。 （ KVL）：在集總電路中，假設(shè)了各支路電壓的參考方向后， 在任一瞬時(shí)，沿任一回路，所有支路電壓代數(shù)和為零。數(shù)學(xué)表達(dá)式 ∑u=0 KVL也適用于虛擬回路 總目錄 本章目錄 四、電功率的計(jì)算 當(dāng)指定了參考方向后，一個(gè)元件（或一段電路）的電功率用 P=177。 UI 計(jì)算。 功率為代數(shù)量，其數(shù)值的正、負(fù)表示相應(yīng)的元件（或電路）功率的性質(zhì)， 即該元件是吸收功率還是發(fā)出功率。 功率計(jì)算的正、負(fù)號(hào)確定及其意義： 當(dāng)關(guān)聯(lián)參考方向 P=UI 當(dāng)非關(guān)聯(lián)參考方向 P=UI 計(jì)算其結(jié)果 P＞ 0 表示吸收功率 P＜ 0 表示發(fā)出功率 總目錄 本章目錄 五、獨(dú)立電源 屬于有源元件，是二端元件，在電路中起激勵(lì)作用。電壓源的電壓與電流源的電流 由電源本身決定與電源外的其它電路無(wú)關(guān)。 理想電壓源。其兩端電壓總能保持一定或一定的時(shí)間函數(shù)，且電壓值大小與流 過(guò)它的電流值無(wú)關(guān)。 理想電流源。其輸出電流總能保持一定或一定的時(shí)間函數(shù)，且電流值大小與外部 電路及它的兩端電壓值無(wú)關(guān)。 總目錄 本章目錄 六、受控電源 又稱(chēng)非獨(dú)立電源，是為電子器件中所發(fā)生的物理現(xiàn)象提出的一種理想化的模型，為四 端元件。受控電源兩端電壓或電流受另一支路電壓或電流控制。分四種類(lèi)型：電壓控 制型電壓源（ VCVS），電壓控制型電流源（ VCCS），電流控制型電壓源（ CCVS）， 電流控制型電流源（ CCCS）。 第二章 電阻電路的等效變換 一 、電路的等效變換概念 為分析、計(jì)算電路，將網(wǎng)絡(luò)的某一部分進(jìn)行某種變換后，用一個(gè)與其不同的電 路替代，且替代前后網(wǎng)絡(luò)的其它部分電壓、電流保持不變。這種方法稱(chēng)為電路的 等效變換。等效變換的核心是 “ 對(duì)外等效 ” 。 二、電阻的串聯(lián)和并聯(lián) ：其等效電阻為各個(gè)串聯(lián)電阻之和；且大于任一個(gè)串聯(lián)電阻。電阻串 聯(lián)可以作為分壓電路；電阻值大的分得電壓大。 ：其等效電阻的倒數(shù)等于各個(gè)電阻倒數(shù)之和；且小于任一個(gè)并聯(lián)電阻。 電阻并聯(lián)可以作為分流電路，電阻值小的分得電流大。 本章目錄 總目錄 三、含源支路的的等效變換 、并聯(lián) 1）、理想電壓源的串聯(lián)：當(dāng) n個(gè)理想電壓源串聯(lián)時(shí)，其可用一個(gè)理想電壓源 es等效 替代，且有 ??nkesk1 es= 2）、理想電壓源的并聯(lián)：根據(jù) KVL 定律，僅當(dāng)理想電壓源的電壓相等及極性一致 時(shí)才能夠并聯(lián)，對(duì)外電路來(lái)講可用任一個(gè)理想電壓源作為其等效電路 。 一個(gè)理想電壓源與一條 A支路并聯(lián)，對(duì)外電路來(lái)講，其等效電路可以將 A支路 去掉；不影響外電路的計(jì)算結(jié)果。 如圖所示 總目錄 本章目錄 3）、理想電流源的并聯(lián)：當(dāng) n個(gè)理想電流源并聯(lián)時(shí)，其可用一個(gè)理想電流源 is等效替代， 且有 ??nk isk1 is= 4）、理想電流源的串聯(lián)：根據(jù) KCL 定律，僅當(dāng)理想電流源的電流相等及極性一致時(shí) 才 能夠串聯(lián)，且可用任一個(gè)理想電流源作為其等效電路。 一個(gè)理想電流源與一條 B支路串聯(lián)，對(duì)外電路來(lái)講，其等效電路可以將 B支路去 掉；不影響外電路的計(jì)算結(jié)果。 如圖所示 總目錄 本章目錄 實(shí)際電源模型的等效變換 實(shí)際電源的等效變換的目的是為了簡(jiǎn)化電路。等效是對(duì)外電路而言的。 Is=Us/ Rs Us=Is Rs Is I U Rs U I Us + _ Rs 總目錄 本章目錄 四、無(wú)源一端口網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻 Ri 輸入電阻定義： Ri=u/i u、 i為端口電壓、電流，且關(guān)聯(lián)參考方向。 求法： 方法一：用串、并聯(lián)電阻法或 Y△ 等效變換法直接求得輸入電阻。 方法二：外施電壓法。根據(jù)定義計(jì)算，即在端口假想加電壓源（也可電流源）， 計(jì)算其端口電流（電壓）后，列出比值求得輸入電阻 Ri。 總目錄 本章目錄 第三章 電阻電路的一般分析 一 、電阻電路的一般方法 該方法不要求改變電路的結(jié)構(gòu)，選擇一組合適的變量，據(jù) KCL、 KVL和 VCR 建立該組變量的獨(dú)立方程組。 二 、支路電流法 以支路電流為電路變量，根據(jù) KCL、 KVL定律列電路方程求解。若設(shè)電路有 n個(gè)結(jié)點(diǎn)、 b條支路，則根據(jù) KCL列（ n1）個(gè)獨(dú)立方程；根據(jù) KVL列（ bn+1） 個(gè)獨(dú)立方程。 三、 網(wǎng)孔電流法 只適用于平面電路。網(wǎng)孔電流是一種假想的沿著網(wǎng)孔邊緣流動(dòng)的電流。網(wǎng)孔電 流法是以網(wǎng)孔電流為電路變量，根據(jù) KVL定律列電路方程求解。網(wǎng)孔方程可采用 規(guī)則化的方法列寫(xiě)。 對(duì)于獨(dú)立網(wǎng)孔中含有無(wú)伴獨(dú)立電流源和無(wú)伴受控電流源是列寫(xiě)網(wǎng)孔方程的難點(diǎn)。 一般有二種處理方法： 1）若電流源只經(jīng)過(guò)本網(wǎng)孔，可將電流源 Is作為本網(wǎng)孔電流。 2）設(shè)無(wú)伴電流源兩端電壓為 Us，將其看成電壓源列寫(xiě)方程。然后要加補(bǔ)充方程： 是關(guān)于網(wǎng)孔電流與無(wú)伴電流源關(guān)系。 總目錄 本章目錄 四、結(jié)點(diǎn)電壓法 適用于結(jié)點(diǎn)數(shù)較少的電路。它是以結(jié)點(diǎn)電壓為電路變量，根據(jù) KCL定律列 電路方程求解。結(jié)點(diǎn)電壓方程可采用規(guī)則化的方法列寫(xiě)。 含有無(wú)伴獨(dú)立電壓源和無(wú)伴受控電壓源是列寫(xiě)結(jié)點(diǎn)電壓方程的難點(diǎn)。一般 有二種處理方法： 1）選擇合適的參考點(diǎn)，使無(wú)伴電壓源變?yōu)橐阎Y(jié)點(diǎn)電壓。 2）設(shè)無(wú)伴電壓源流出電流為 Is，將其看成電流源列寫(xiě)方程。 然后要加補(bǔ)充方程：是關(guān)于結(jié)點(diǎn)電壓與無(wú)伴電壓源關(guān)系。 總目錄 本章目錄 第四章 電路定理 一 、疊加定理 ：在線(xiàn)性電