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1、电路原理与电机控制主讲：曹娟电路原理与电机控制主讲：曹娟E- mail: Tel: 87542726- 8015（C3- 325)参考教材参考教材参考教材参考教材 电路 邱关源主编，高等教育出版社电路 邱关源主编，高等教育出版社 电路分析基础（上、中、下） ，李翰蓀编，高 等教育出版社电路分析基础（上、中、下） ，李翰蓀编，高 等教育出版社 Fundamentals of Electric Circuits. Charles k. Alexander. Matthew N.O.sadiku. 清华大学出版社清华大学出版社教材教材教材教材 电路原理与电机控制，李承编，清华大学出版社电路原理与电
2、机控制，李承编，清华大学出版社教学安排教学安排教学安排教学安排 学时：学时：40学时（学时（2.5学分）学分）成绩计算成绩计算成绩计算成绩计算 作业（占作业（占10%），每周一交作业，超过），每周一交作业，超过1/3未交者不能参加期末考试未交者不能参加期末考试 实验（占10%）实验（占10%） 期末考试（占期末考试（占80%），闭卷），闭卷后续课程后续课程后续课程后续课程 电路测试技术、模拟电子技术、微机原理电路测试技术、模拟电子技术、微机原理课程计划课程计划课程计划课程计划（40404040学时）学时）学时）学时）电路的基本概念和定律 （电路的基本概念和定律 （6）电路中等效的问题（电路中等
3、效的问题（4）电路的一般分析方法（电路的一般分析方法（4）线性电路的基本定理（线性电路的基本定理（4）电路的暂态过程分析（电路的暂态过程分析（4）正弦稳态电路分析（正弦稳态电路分析（8）三相电路（三相电路（4）实验（实验（6） 共计：） 共计：40学时学时学习方法：学习方法：学习方法：学习方法： 听课。课堂效率，思维方式听课。课堂效率，思维方式:问题的提出、分析和引申 的方法；问题的提出、分析和引申 的方法； 笔记。知识的浓缩、要点的提炼；笔记。知识的浓缩、要点的提炼； 作业。加深理解，学会应用，思维创造作业。加深理解，学会应用，思维创造; 能力培养。获取知识的能力，应用知识的能力，创新 能力
4、。能力培养。获取知识的能力，应用知识的能力，创新 能力。1.1 电路组成与电路模型1.2 电路的基本物理量1.3 电阻元件与欧姆定律1.4 独立电源1.5 基尔霍夫定律1.1 电路组成与电路模型1.2 电路的基本物理量1.3 电阻元件与欧姆定律1.4 独立电源1.5 基尔霍夫定律第一章第一章第一章第一章电路的基本概念与定律电路的基本概念与定律电路的基本概念与定律电路的基本概念与定律1.1.1电路的组成电路的组成1、 电路电路：电路是由各种电气设备和器件按实际需要组合而成的电流的通路 。一般由电源或信号源、负载（用电 设备）和中间环节组成。电源：电路是由各种电气设备和器件按实际需要组合而成的电流
5、的通路 。一般由电源或信号源、负载（用电 设备）和中间环节组成。电源(source)：提供能量或信号：提供能量或信号.负载负载(load)：电能或电信号与其它形式能量或信号之间的转换。中间环节：包括导线：电能或电信号与其它形式能量或信号之间的转换。中间环节：包括导线(line)、开关（、开关（switch)等，主要作用是输送、分配电能和对电信号进行处理。1.1 电路组成与电路模型等，主要作用是输送、分配电能和对电信号进行处理。1.1 电路组成与电路模型1.1.2 电路模型电路模型 (circuit model)(1) 理想电路元件几种基本的电路元件：理想电路元件几种基本的电路元件： 电阻元件：
6、表示消耗电能的元件。电阻元件：表示消耗电能的元件。 电感元件：表示各种电感线圈产生磁场，反映磁场效应电感元件：表示各种电感线圈产生磁场，反映磁场效应 电容元件：表示各种电容器产生电场，反映电场效应电容元件：表示各种电容器产生电场，反映电场效应 电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件在一定的条件下对实际器件加以理想化，忽略它的次要 性质，用一个表征其主要性能的模型表示。实际电器件工作时，通常存在电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件在一定的条件下对实际器件加以理想化，忽略它的次要 性质，用一个表征其主要性能的模型表示。实际电器件工作时，通常存在3中基本的电磁现象，即： 消
7、耗电能、磁场效应、电场效应，为了描述这三种基本的电 磁现象，引入与之相对应的中基本的电磁现象，即： 消耗电能、磁场效应、电场效应，为了描述这三种基本的电 磁现象，引入与之相对应的3个理想化电路元件。个理想化电路元件。(2). 电路模型由理想元件及其组合代表实际电路元件，与实际电路 具有基本相同的电磁性质，称其为电路模型。电路模型为 电路理论研究的对象。电路模型由理想元件及其组合代表实际电路元件，与实际电路 具有基本相同的电磁性质，称其为电路模型。电路模型为 电路理论研究的对象。10BASE- T wall plate导线电池开关灯泡例导线电池开关灯泡例.1.1. 3 集总参数电路和分布参数电路
8、集总参数电路和分布参数电路:单一电磁现象集中在元件内部表示的理想元件成为集总参 数元件 ，而不用考虑它的尺寸，这种参数被称为集总参数电 路。单一电磁现象集中在元件内部表示的理想元件成为集总参 数元件 ，而不用考虑它的尺寸，这种参数被称为集总参数电 路。集总参数电路的应用条件是：集总参数电路的应用条件是：实际电路器件的几何尺寸远小于工作时的电磁波波长实际电路器件的几何尺寸远小于工作时的电磁波波长工程上处理原则为工程上处理原则为d 0参考方向参考方向 U+实际方向实际方向+0 吸收正功率吸收正功率(吸收吸收)P0 吸收正功率吸收正功率(吸收吸收)P0IS 0与电荷、温度有关反向饱和电流与电荷、温度
9、有关反向饱和电流电路符号电路符号uS伏安特性伏安特性USui01.定义：一个二端元件，如果在与任意电路联接时，能维持 其两端电压为确定量值或波形，而与流过此元件的电流无 关，则该二端元件称为独立电压源。定义：一个二端元件，如果在与任意电路联接时，能维持 其两端电压为确定量值或波形，而与流过此元件的电流无 关，则该二端元件称为独立电压源。1.4.1理想电压源（理想电压源（Ideal Voltage Source）1-4 独立电源1-4 独立电源abE +abUsabus(t)(c) U=0，伏安曲线与，伏安曲线与 i 轴重合轴重合,相当于短路元件。相当于短路元件。uS+_iu+_uiO(b) 通
10、过它的电流由外电路决定。通过它的电流由外电路决定。2. 特点：特点：(a) 端电压由电源本身决定，与外电路无关；端电压由电源本身决定，与外电路无关；u=us(d) 独立电压源的开路与短路独立电压源的开路与短路uS+_iu+_(1) 开路：开路：R，i=0，u=uS。(2) 短路：短路：R=0，i ，独立电源出现病态，因此独立电压源不允许短路。 ，独立电源出现病态，因此独立电压源不允许短路。R3.功率功率i , us非关联非关联 p发发= uSi p吸吸= - - uSiuS+_iu+_i , uS关联关联 p吸吸=uSip发发= uSiuS+_iu+_1.4.2独立电流源独立电流源1.定义：一
11、个二端元件，如果在与任意电路联接时，能维持通 过此元件的电流为确定量值或波型，而与其两端间的电压无 关，则该二端元件称为独立电流源。电路符号定义：一个二端元件，如果在与任意电路联接时，能维持通 过此元件的电流为确定量值或波型，而与其两端间的电压无 关，则该二端元件称为独立电流源。电路符号iS伏安特性伏安特性ISui0abIs abis(t)3. 理想电流源的短路与开路理想电流源的短路与开路(2) 开路：开路：R，i= iS，u 。若强 迫断开电流源回路，电路模型为病 态，理想电流源不允许开路。若强 迫断开电流源回路，电路模型为病 态，理想电流源不允许开路。(1) 短路：短路：R=0， i= i
12、S，u=0 ，电流源被短路。，电流源被短路。iSiu+_R2.特点:2.特点: 电源电流由电源本身决定，与外电路无关； 电源两端电压是由外电路决定。 电源电流由电源本身决定，与外电路无关； 电源两端电压是由外电路决定。3.功率3.功率p发发= u isp吸吸= uisp吸吸= uisp发发= uisiSu+_iSu +_u , iS关联关联u , iS非非关联关联一个实际电压源，可用一个理想电压源一个实际电压源，可用一个理想电压源US与一个电阻与一个电阻Rs串联的支路模型来表征其特性。串联的支路模型来表征其特性。1.4.3实际直流电源的两模型模型实际直流电源的两模型模型U=USRsIRs: 电
13、源内阻电源内阻,一般很小。一般很小。I+_uSRs+U _实际电压源模型实际电压源模型uiUSU=USRsI实际电流源模型一个实际电流源，可用一个电流为实际电流源模型一个实际电流源，可用一个电流为 IS的理想电流源 和一个内电阻的理想电流源 和一个内电阻 Rs并联的模型来表征其特性。并联的模型来表征其特性。uiISUII=IS GsUIRs+U_ISIS=IS时，其外特性曲线如下：时，其外特性曲线如下：Gs: 电源内电导电源内电导,一般很小。一般很小。总结：总结：电压源的电压和电流源的电流，都不受所接外 电路的影响； 它们作为电源或输入信号时，在电路中起激励 作用，将在电路中产生电流和电压，这
14、些电压和电 流便是响应。这类电源叫做独立电源。电压源的电压和电流源的电流，都不受所接外 电路的影响； 它们作为电源或输入信号时，在电路中起激励 作用，将在电路中产生电流和电压，这些电压和电 流便是响应。这类电源叫做独立电源。基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电 压定律。基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电 压定律。它反映了电路中所有支路电压和电流的约束关系， 是分析集总参数电路的基本定律。它反映了电路中所有支路电压和电流的约束关系， 是分析集总参数电路的基本定律。基尔霍夫定律与元件特性构成了电路分析的基础。基尔霍夫定律与元件特性构成了电路分析的基础。1.5 基尔霍夫定律( Ki
15、rchhoff1.5 基尔霍夫定律( Kirchhoff s Laws )s Laws )电路中的几个基本名词：二端元件（或称一端口元件）支路（电路中的几个基本名词：二端元件（或称一端口元件）支路（branch）：电路中通过同一电流的每个分支。支路电流支路电压结点（）：电路中通过同一电流的每个分支。支路电流支路电压结点（node）回路（）回路（loop）：由支路组成 的闭合路径。）：由支路组成 的闭合路径。1234567+-u1i1i2i3i4i5i611234 网孔网孔(mesh)：对平面电路，回路中不另含有支路的回路称为网孔。 网孔是回路的特例。：对平面电路，回路中不另含有支路的回路称为网
16、孔。 网孔是回路的特例。1.7.1 电路的图电路的图1.5.1 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 (KCL)： ik(t)=01、定律内容：在任何集总参数电路中，在任一时刻，流出、定律内容：在任何集总参数电路中，在任一时刻，流出(流入流入) 任一节点的各支路电流的代数和为零。 即任一节点的各支路电流的代数和为零。 即1234567+-u1i1i2i3i4i5i6i7151234i1+ i2+ i4=0 i1i3+ i6=0KCL的列写步骤：的列写步骤：指定各支路的参考方向；指定各支路的参考方向； 按照参考方向离开节点的取正号，进入节点的取负号 列写方程。按照参考方向离开节点的取正号，进入节点的取负号 列写方程。2、广义的、广义的KCL：在任一时刻，流出（或流进）闭合曲面的各
