邱關(guān)源《電路》課程課件大綱

邱關(guān)源《電路》課程課件大綱日期：目錄CATALOGUE電路基本概念電路分析方法電路定理與應(yīng)用動(dòng)態(tài)電路分析正弦穩(wěn)態(tài)電路頻率響應(yīng)與工程應(yīng)用電路基本概念01電壓電場(chǎng)力將單位正電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所做的功，是衡量電場(chǎng)力做功能力的物理量。電流電荷的定向移動(dòng)形成電流，單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量稱為電流強(qiáng)度。電壓與電流的關(guān)系電壓是電路中產(chǎn)生電流的原因，電流則是電壓作用下的結(jié)果。電壓與電流定義電阻限制電流通過的元件，將電能轉(zhuǎn)化為熱能。電路元件分類01電容儲(chǔ)存電荷的元件，其兩端電壓與儲(chǔ)存電荷量成正比。02電感儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的元件，當(dāng)電流通過時(shí)會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)。03電源提供電能的元件，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。04基爾霍夫定律01在集總電路中，任何時(shí)刻流入某一節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和。基爾霍夫電流定律（KCL）02在集總電路中，沿任意閉合回路，各段電壓的代數(shù)和等于零。基爾霍夫電壓定律（KVL）03用于分析復(fù)雜電路中的電壓和電流分布，是電路分析的基本方法?；鶢柣舴蚨傻膽?yīng)用電路分析方法02支路電流法的應(yīng)用適用于支路數(shù)較少的電路，尤其是簡(jiǎn)單電路的分析。當(dāng)電路規(guī)模較大時(shí)，列方程求解較為復(fù)雜。支路電流法的局限性以支路電流為未知量，通過列寫KCL和KVL方程，求解電路的方法。支路電流法的定義直觀易懂，能夠直接求解支路電流。支路電流法的優(yōu)點(diǎn)支路電流法ABCD節(jié)點(diǎn)電壓法的定義以節(jié)點(diǎn)電壓為未知量，通過列寫KCL方程，求解電路的方法。節(jié)點(diǎn)電壓法節(jié)點(diǎn)電壓法的優(yōu)點(diǎn)可以大大減少列方程的個(gè)數(shù)，降低求解難度。節(jié)點(diǎn)電壓法的應(yīng)用適用于節(jié)點(diǎn)數(shù)較少的電路，特別是具有較多支路的電路。節(jié)點(diǎn)電壓法的局限性對(duì)于含有電壓源的電路，需要進(jìn)行電壓源變換。網(wǎng)孔電流法的定義以網(wǎng)孔電流為未知量，通過列寫KVL方程，求解電路的方法。網(wǎng)孔電流法01網(wǎng)孔電流法的應(yīng)用適用于平面電路，特別是含有受控源的電路。02網(wǎng)孔電流法的優(yōu)點(diǎn)可以應(yīng)用于復(fù)雜電路的分析，特別是含有受控源的電路。03網(wǎng)孔電流法的局限性對(duì)于含有較多網(wǎng)孔的電路，列方程求解較為復(fù)雜，且不易直觀得出電流分布。04電路定理與應(yīng)用03123疊加定理疊加定理的概念在線性電路中，任意元件上的電壓或電流可以看作是電路中各個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)所產(chǎn)生的電壓或電流的疊加。疊加定理的應(yīng)用方法將每個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用，其他電源置零（電壓源短路，電流源開路），計(jì)算目標(biāo)元件的電壓或電流，然后將各結(jié)果疊加。疊加定理的注意事項(xiàng)疊加定理只適用于線性電路，不適用于非線性電路；疊加時(shí)要注意各電源作用的疊加次序，不能遺漏或重復(fù)。戴維南定理戴維南定理的概念任何有源二端網(wǎng)絡(luò)都可以用一個(gè)等效電壓源來替代，該等效電壓源的電動(dòng)勢(shì)等于原網(wǎng)絡(luò)開路時(shí)的端口電壓，內(nèi)阻等于原網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部所有電源置零后的等效電阻。戴維南定理的應(yīng)用方法將有源二端網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為等效電壓源，然后利用串聯(lián)電路的分壓關(guān)系求解目標(biāo)電壓或電流。戴維南定理的適用范圍適用于線性電路中的有源二端網(wǎng)絡(luò)，特別是當(dāng)需要求解網(wǎng)絡(luò)中某一部分的電壓或電流時(shí)更為方便。諾頓定理的概念任何有源二端網(wǎng)絡(luò)都可以用一個(gè)等效電流源來替代，該等效電流源的電流等于原網(wǎng)絡(luò)短路時(shí)的端口電流，內(nèi)阻等于原網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部所有電源置零后的等效電阻。諾頓定理的應(yīng)用方法將有源二端網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為等效電流源，然后利用并聯(lián)電路的分流關(guān)系求解目標(biāo)電壓或電流。諾頓定理的適用范圍適用于線性電路中的有源二端網(wǎng)絡(luò)，特別是當(dāng)需要求解網(wǎng)絡(luò)中某一部分的電流或電壓時(shí)更為方便。同時(shí)，與戴維南定理相比，諾頓定理在求解電流時(shí)更為直觀。諾頓定理動(dòng)態(tài)電路分析04ABCD電路元件的伏安特性電阻、電容、電感等元件在電路中的電壓與電流關(guān)系及其特性。時(shí)域分析基礎(chǔ)初始條件的確定根據(jù)電路初始狀態(tài)，確定初始條件。微分方程的建立根據(jù)電路元件的伏安特性和基爾霍夫定律，建立電路微分方程。時(shí)間函數(shù)的求解通過求解微分方程，得到電路中電壓和電流的瞬時(shí)值或表達(dá)式。零狀態(tài)響應(yīng)在外部激勵(lì)的作用下，電路初始狀態(tài)為零，電路中的儲(chǔ)能元件開始從電源獲取能量，產(chǎn)生的響應(yīng)稱為零狀態(tài)響應(yīng)。三要素法通過求解初始值、穩(wěn)態(tài)值和時(shí)間常數(shù)，快速求解一階電路響應(yīng)的方法。一階電路的三要素初始值、穩(wěn)態(tài)值和時(shí)間常數(shù)，通過這些參數(shù)可以描述一階電路響應(yīng)的全部特性。零輸入響應(yīng)在沒有外部激勵(lì)的情況下，電路初始狀態(tài)不為零，電路中的儲(chǔ)能元件開始釋放或吸收能量，產(chǎn)生的響應(yīng)稱為零輸入響應(yīng)。一階電路響應(yīng)自由振蕩在沒有外部激勵(lì)的情況下，二階電路中的儲(chǔ)能元件之間進(jìn)行能量交換，產(chǎn)生自由振蕩。諧振現(xiàn)象當(dāng)外部激勵(lì)的頻率與二階電路固有頻率相同時(shí)，電路發(fā)生諧振，此時(shí)電路中的電壓或電流達(dá)到最大值。阻尼振蕩在外部激勵(lì)的作用下，二階電路中的儲(chǔ)能元件進(jìn)行有阻尼的振蕩，振蕩幅度逐漸減小。二階電路的定義電路中含有兩個(gè)獨(dú)立的儲(chǔ)能元件（電感、電容）的電路稱為二階電路。二階電路特性正弦穩(wěn)態(tài)電路05相量表示法正弦交流電路中，相量表示電壓、電流的有效值和初相位，具有旋轉(zhuǎn)特性。相量定義與性質(zhì)在復(fù)平面上，用相量表示電壓、電流，通過幾何關(guān)系描述相位差和幅值關(guān)系。相量圖表示通過相量法將正弦穩(wěn)態(tài)電路轉(zhuǎn)化為復(fù)數(shù)形式的線性電路，簡(jiǎn)化計(jì)算。相量在電路分析中的應(yīng)用加減運(yùn)算時(shí)，按平行四邊形法則進(jìn)行；乘除運(yùn)算時(shí)，模相乘（除）、幅角相加（減）。相量運(yùn)算規(guī)則02040103阻抗定義與性質(zhì)阻抗是復(fù)數(shù)形式的電阻，表示電路對(duì)電流的阻礙作用，包括實(shí)部（電阻）和虛部（電抗）。導(dǎo)納的概念導(dǎo)納是阻抗的倒數(shù)，表示電路對(duì)電流的容納能力。導(dǎo)納的并聯(lián)與串聯(lián)并聯(lián)時(shí)，總導(dǎo)納等于各導(dǎo)納之和；串聯(lián)時(shí)，總導(dǎo)納的倒數(shù)等于各導(dǎo)納倒數(shù)之和。阻抗的串聯(lián)與并聯(lián)串聯(lián)時(shí)，總阻抗等于各阻抗之和；并聯(lián)時(shí)，總阻抗的倒數(shù)等于各阻抗倒數(shù)之和。阻抗與導(dǎo)納01020304電路實(shí)際消耗的功率，等于電壓有效值與電流有效值的乘積再乘功率因數(shù)。有功功率（P）電壓有效值與電流有效值的乘積，表示電路的總功率容量。視在功率（S）電路中儲(chǔ)能元件（電感、電容）與電源之間交換的功率，不消耗電能。無功功率（Q）有功功率與視在功率之比，反映電路中有功功率與總功率的比例，以及電路的功率因數(shù)校正情況。功率因數(shù)（λ）功率計(jì)算頻率響應(yīng)與工程應(yīng)用06ABCD串聯(lián)諧振電路電路構(gòu)成、諧振條件、諧振特性及應(yīng)用。諧振電路原理諧振電路的頻率響應(yīng)幅頻特性和相頻特性。并聯(lián)諧振電路電路構(gòu)成、諧振條件、諧振特性及應(yīng)用。諧振電路的品質(zhì)因數(shù)定義、計(jì)算及影響因素。濾波器的性能指標(biāo)通帶增益、阻帶衰減、截止頻率、帶寬等。有源濾波器和無源濾波器的設(shè)計(jì)。濾波器的電路實(shí)現(xiàn)低通、高通、帶通和帶阻濾波器。濾波器的分類及工作原理巴特沃斯、切比雪夫等逼近方法。濾波器的設(shè)計(jì)方法