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电路基础理论 上海第二工业大学计算机与信息学院 计算机科学与技术系 孔亮亮 llkong@sspu.cn 引 言 课程的性质、任务及地位 本课程是电类本科学生的第一门专业基础课。是后续课程“模拟电路”、“数字电路”等课程的基础 通过本课程的学习应掌握电路分析的基本概念、基本理论和基本分析方法 学习要求、学习方法 预习、听讲、笔记、复习、独立完成作业、答疑、总结 作业要求：抄题目、画电路、及时订正、每周交一次 主要参考书 《电路》（第四版）邱关源 高教出版社 1999 《电路分析基础》（第三版）李瀚荪 高教出版社 1992 《计算机电路基础》魏淑桃 高教出版社 2005 《电路理论复习指导》周树棠 化学工业出版社 2001 考试方法 平时成绩10％，期末成绩90％ 目 录 第一章 电路的基本定律 1－1 电路和电路元件 电路的作用 电能的应用 实现电能的传递、分配和转换 信号处理 实现信号的传递、分配和转换 1－1 电路和电路元件 电路元件 定义：理想化电气器件（或部件）的抽象模型 1－1 电路和电路元件 电路元件 几种基本的电路元件 电阻R：表示消耗电能的元件 反映电热效应 电感L：表示产生磁场，储存磁场能量的元件 反映磁场效应 电容C：表示产生电场，储存电场能量的元件 反映电场效应 电源U：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气器件，在一定条件下可用同一模型表示；同一实际器件在不同的应用条件下，其模型可以有不同的形式 1－1 电路和电路元件 电路模型 定义：由若干个电路元件连接而成的理想化电路，简称电路 1－1 电路和电路元件 元件的分类 集总参数元件 分布参数元件 时变参数元件 非时变参数元件 线性元件 非线性元件 1－2 元件中的电流、电压和功率 电流 定义：单位时间内通过导体横截面的电荷量 电流的大小用电流强度来衡量 恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流。 或称直流电流(Direct Current)，用I 表示 1－2 元件中的电流、电压和功率 电流的方向 参考方向：可以任意选定一个方向作为电流的参考方向 实际方向：规定正电荷的运动方向为电流的实际方向 1－2 元件中的电流、电压和功率 电流参考方向的两种表示 用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向 用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由A指向B 注：实际方向不受参考方向影响。 1－2 元件中的电流、电压和功率 电压 定义：电场力对单位正电荷从电路中a点移至b点时所做的功 恒定电压:大小和方向不随时间变化的电压, 或者称为直流电压(Direct Voltage)，用U表示。 电位 定义：单位正电荷从电路中一点移至参考点时电场力做功的大小(或空间一点到选定参考点之间的电压为该点的电位，参考点 的电位为零) uab＝ua－ub 1－2 元件中的电流、电压和功率 电压的方向 参考方向：假设的电位降低方向 实际方向：电位真正的降低方向 1－2 元件中的电流、电压和功率 1－2 元件中的电流、电压和功率 关联参考方向 定义：元件或支路的u，i 采用相同的参考方向称之为关联参考方向。反之，称为非关联参考方向。 1－2 元件中的电流、电压和功率 电流和电压的参考方向(正方向) 关联参考方向 U = IR 非关联参考方向 U = －IR 1－2 元件中的电流、电压和功率 功率 定义：电功率是指单位时间内元件所吸收或发出的电能，在电路中，电功率常简称为功率。 设在时间dt内电路转换的电能为dW，则有 能量 1－2 元件中的电流、电压和功率 供出与吸收 结论：当i实际方向与u实际方向相同时，P0，吸收功率；相反时，P0，供出功率 1－3 无源二端元件 电路元件的无源和有源性 当u(t)和i(t)在关联参考方向下 设u(∞)=u(-∞)=0, i(∞)=i(-∞)=0 1－3 无源二端元件 电阻元件 电阻元件有线性电阻元件和非线性电阻元件 线性电阻的特点是元件的电阻值为一常数，与通过它的电流或其两端电压的大小无关。 非线性电阻的电阻值不是常数，而与通过它的电流或作用其两端的电压大小有关。 1－3 无源二端元件 电阻元件 伏安特性(VCR) (Voltage Current Relationship, VCR) 线性电阻元件的电阻值可由其伏安曲线的斜率确定 电阻的功率 在关联参考方向下 结论：正电阻是耗能元件 1－3 无源二端元件 电阻的开路与短路 1－3 无源二端元件 电容元件 定义：能够储存电场能量的电路元件叫电容 电容器 在外电源作用下，两极板上分别带上等量异号电荷，撤去电源，板上电荷仍可长久地集聚下去，是一种储存电能的部件。 电路符