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1、电路：电路分析基础 系统：信号与系统,电路与系统,前 言,一、电路理论的发展历史和发展状况： 初期：电路理论形成的初期在19世纪20世纪40年代，是从物理学的电磁学理论中发展出来的一门创新概念和方法的学科。 标志：1827年的欧姆定理、1847年基尔霍夫定理、1894年把复数用于电路计算、1920年实现滤波器、1921年提出四端网络和黑盒子的概念等等。,20世纪50年代以来是电路理论自我完善不断壮大的时期,从中分出多门学科。 源动力： 20世纪50年代开始的两个“革命”即电子革命和计算机革命 形成：线性网络分析与综合的理论。电路（网络）分析：它的核心是在给定的电路结构及元件参数的条件下，找出电
2、路输入（激励）与输出（响应）的关系。即，已知输入求输出。电路（网络）综合：在已知输入和输出的条件下，设计电路的结构和参数。即，给定技术指标，选择适当的电路去实现它。,二、通信理论的发展历史1837年莫尔斯发明了电码-电报；1876年贝尔发明了电话；1901年马客尼等实现了横渡大西洋的无线电通信；信号与系统是通信理论中一门非常重要的基础课现今信号与系统的概念出现在极为广阔的、各种各样的领域中，在不同的学科中，信号与系统的物理特性是截然不同的。在系统或网络理论研究中，包括系统分析和系统综合，信号与系统着重系统分析。,信号、电路（网络)与系统之间有着十分密切的联系，离开了信号，电路与系统将失去意义。
3、,电路中研究的问题是关心具体的电路及参数，关心局部、内部； 系统关注的是在给定信号形式与传输处理要求，系统是否与之相匹配，它应具有怎样的功能和特性，所以关心全局，外部。 电路和系统二词的主要差异体现在观察事物的着眼点或处理问题的角度方面。,三、课程的上下级关系,四、电路与系统课程的特点 1、思想方法多样化； 2、物理概念清晰明确； 3、数学推导严谨深入； 4、难点重点一致； 5、理想、抽象、基础。,五、主 要 参 考 书:,吴大正 信号与线性系统分析（第4版）郑君里 信号与系统（第二版）邱关源 电路(第四版） 高等教育出版社李瀚荪 电路分析基础 高等教育出版社,六、课程内容安排：,1、电路部分
4、14学时 2、信号与系统部分38学时 3、实验8学时。 成绩=实验10%+平时成绩（作业、小论文、小结、阶段性测验）20%+期末70%,七、几点要求：1、要足够重视，不要掉以轻心。2、课上认真听讲，认真做笔记，掌握 重点、思路、方法。3、作业独立完成，要抄题，画图。4、学会看参考书，适当做些课外题。,第一章 电路的基本概念和基本定律,本章重点：1、电路中常用变量：电压、电流、功率； 2、学习理想元件（电阻、独立源、受控源、电容、电感）的模型及伏安关系； 3、参考方向及关联参考方向（难点）； 4、基尔霍夫定律； 5、电路的等效变换,11 电路及电路模型 集总假设,一、电路,1、定义：由电工设备和
5、元器件按一定的方式联接起来且为电流流通提供路径的总体。 2、电路的主要作用： (1)、进行电能的传输、分配及转换； (2)、进行信号的处理。,二、电路模型,1、理想元件：是实际器件在一定条件下抽象化和理想化后得到的模型。 2、电路模型：用抽象的理想元件及其组合近似地代替实际器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。,11 电路及电路模型 集总假设,集总参数元件：若实际电路的电器装置的几何尺寸与工作波长相比非常小以致可以忽略不计，这样的器件称为集总参数器件或元件。理想化的集总参数器件没有体积大小，即特性集中在空间一个点上，从一端流入的瞬时电流等于从另一端流出的瞬时电流。 由集总参数元件构成的电路
6、称为集总参数电路。,三、集总假设,11 电路及电路模型 集总假设,在集总参数电路中，各种电现象（如电场、磁场）可以分别在不同的元件中考虑，电场只与电容元件有关，磁场只与电感元件有关，电阻只耗能，电场与磁场之间无相互作用，这种现象称为集总假设。（电流与电压只是时间的函数，而不是空间的函数）本课程讨论的电路都是集总假设条件下的集总参数电路。,11 电路及电路模型 集总假设,如：工业用电f=50Hz, (工作波长)=C/f （C为波速 ，一般为3108 m/s) 解得： =6000Km 元件尺寸集总假设成立。,又如：微波中继频率为2000MHz，则算出=0.15m 集总假设不成立。,12 电路变量
7、电压 电流及功率,电路的基本变量：， 常用变量:，(为导出变量) 一、电流1、定义：单位时间内通过导体横截面的电量。,2、单位：（安培）、mA、A,若算得 I1 0，则参考方向与真实方向一致， 若算得I1 0，则参考方向与真实方向一致， 若算得 U10时，表明电路吸收或消耗能量P0时，表明电路产生能量或提供能量,三、功率P,当u、i为关联参考方向时,单位：W,12 电路变量 电压 电流及功率,a,b,+,U,I,EX1:,已知：U=15v ,I=3A,求功率P。,注意：求功率时一定要注意符号：一是判断是否为关联参考方向，来确定公式前是否加负号；二是电压电流本身的正负号；,12 电路变量 电压
8、电流及功率,R,解：P=UI=15x3=45(W),EX2:,a,b,+,U,I,已知：U=15v ,I=-3A,求功率P。,R,解：P=-UI=-15x(-3)=45(W),EX4：求P。,-3A,6v,12 电路变量 电压 电流及功率,已知：u=-5v ,I=3A,求功率P。,a,b,+,U,I,EX3:,解：P=UI=-5x3=-15(W),解：P=UI=6x(-3)=-18(W),为关联方向,13电阻元件,1、欧姆定律： (关联参考方向)(非关联参考方向),2、伏安关系：元件上电压和电流的关系，简写为VCR(VAR)。在u-i平面上画出的电压和电流的关系曲线称为伏安特性曲线,13 电阻
9、元件,3、线性电阻定义：凡在u-i平面内能用一条过原点的直线表示的二端元件称为线性电阻元件。 4、电导 单位 西门子（S）：i=Gu,5、线性电阻的两种特殊情况：开路和短路。开路：i=0,（u轴）， R，G0 ；短路：u=0,（i轴） R0，G,1-4 电容元件,一、电容元件1、电容器的构成：两块金属板用绝缘介质 隔开就构成了一个实际电容器。,断电后电荷仍保留，因此贮存电场能量。,2、 电容元件（是电容器的理想化模型） 定义：能够在qu平面内用一条曲线 （称为库伏特性曲线）来描述的二端元件称为电容元件，即电荷q和电压u存在着代数关系。若该曲线是过原点的直线，则称为线性电容元件，否则就称为非线性
10、电容元件。,线性电容元件：q(t)=Cu(t), C为正直常数。这是我们研究的主要对象。3、符号及单位,单位：法拉（F），1F=10 6 F=10 12 pF,二、电容的VCR1、电容的VCR：,（1）、 （非关联时， ）,电流只与电压的变化率有关，当电压为直流时，电流为0。电容有隔直流的作用。,uc(t0) （一般取 t0 0） 称为电容电压的初始值，体现了t0时 刻以前电流对电压的贡献。描述一个电容元件必须有两个值：C值和 uc(t0)值。,（2）、 ,其中，,2、电容的记忆性质：电容电压对电流有记忆作用.只要知道电容的初始电压和t0时作用于电容的电流，则就能确定t0时的电容电压。,3、电容电压的连续性：若电容电流有界，则电容电压不跃变。（电容电压在t0 时不发生跃变）,或,注意： a、电容电流有可能发生跃变。b、若电容电压在t0时刻发生了跃 变，则t0时刻电容电流为无穷大。,4、等效电路,三、电容元件的储能,在t1-t2时间段内，电容贮存的能量为：,结论：电容在某段时间内的贮能只与该段时间起点的贮能和终点的贮能有关，与这段时间中其它时刻的能量无关。电容是贮能元件，它不消耗能量，也不产生能量，只是吸收和放出能量，实行能量的转换。,四、实际电容器,1、已知uc(t)波形如图，C=1F。求ic(t)。,2、已知uc(0)0， ic(t)波形如图，求uc(t) 。,
