邱關源《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用動態電路分析正弦穩態電路頻率響應與工程應用電路基本概念01電壓電場力將單位正電荷從一點移到另一點所做的功，是衡量電場力做功能力的物理量。電流電荷的定向移動形成電流，單位時間內通過導體橫截面的電荷量稱為電流強度。電壓與電流的關系電壓是電路中產生電流的原因，電流則是電壓作用下的結果。電壓與電流定義電阻限制電流通過的元件，將電能轉化為熱能。電路元件分類01電容儲存電荷的元件，其兩端電壓與儲存電荷量成正比。02電感儲存磁場能量的元件，當電流通過時會產生自感電動勢。03電源提供電能的元件，將其他形式的能轉化為電能。04基爾霍夫定律01在集總電路中，任何時刻流入某一節點的電流之和等于流出該節點的電流之和。基爾霍夫電流定律（KCL）02在集總電路中，沿任意閉合回路，各段電壓的代數和等于零。基爾霍夫電壓定律（KVL）03用于分析復雜電路中的電壓和電流分布，是電路分析的基本方法。基爾霍夫定律的應用電路分析方法02支路電流法的應用適用于支路數較少的電路，尤其是簡單電路的分析。當電路規模較大時，列方程求解較為復雜。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。支路電流法的優點支路電流法ABCD節點電壓法的定義以節點電壓為未知量，通過列寫KCL方程，求解電路的方法。節點電壓法節點電壓法的優點可以大大減少列方程的個數，降低求解難度。節點電壓法的應用適用于節點數較少的電路，特別是具有較多支路的電路。節點電壓法的局限性對于含有電壓源的電路，需要進行電壓源變換。網孔電流法的定義以網孔電流為未知量，通過列寫KVL方程，求解電路的方法。網孔電流法01網孔電流法的應用適用于平面電路，特別是含有受控源的電路。02網孔電流法的優點可以應用于復雜電路的分析，特別是含有受控源的電路。03網孔電流法的局限性對于含有較多網孔的電路，列方程求解較為復雜，且不易直觀得出電流分布。04電路定理與應用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獨立電源單獨作用時所產生的電壓或電流的疊加。疊加定理的應用方法將每個獨立電源單獨作用，其他電源置零（電壓源短路，電流源開路），計算目標元件的電壓或電流，然后將各結果疊加。疊加定理的注意事項疊加定理只適用于線性電路，不適用于非線性電路；疊加時要注意各電源作用的疊加次序，不能遺漏或重復。戴維南定理戴維南定理的概念任何有源二端網絡都可以用一個等效電壓源來替代，該等效電壓源的電動勢等于原網絡開路時的端口電壓，內阻等于原網絡內部所有電源置零后的等效電阻。戴維南定理的應用方法將有源二端網絡轉化為等效電壓源，然后利用串聯電路的分壓關系求解目標電壓或電流。戴維南定理的適用范圍適用于線性電路中的有源二端網絡，特別是當需要求解網絡中某一部分的電壓或電流時更為方便。諾頓定理的概念任何有源二端網絡都可以用一個等效電流源來替代，該等效電流源的電流等于原網絡短路時的端口電流，內阻等于原網絡內部所有電源置零后的等效電阻。諾頓定理的應用方法將有源二端網絡轉化為等效電流源，然后利用并聯電路的分流關系求解目標電壓或電流。諾頓定理的適用范圍適用于線性電路中的有源二端網絡，特別是當需要求解網絡中某一部分的電流或電壓時更為方便。同時，與戴維南定理相比，諾頓定理在求解電流時更為直觀。諾頓定理動態電路分析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系及其特性。時域分析基礎初始條件的確定根據電路初始狀態，確定初始條件。微分方程的建立根據電路元件的伏安特性和基爾霍夫定律，建立電路微分方程。時間函數的求解通過求解微分方程，得到電路中電壓和電流的瞬時值或表達式。零狀態響應在外部激勵的作用下，電路初始狀態為零，電路中的儲能元件開始從電源獲取能量，產生的響應稱為零狀態響應。三要素法通過求解初始值、穩態值和時間常數，快速求解一階電路響應的方法。一階電路的三要素初始值、穩態值和時間常數，通過這些參數可以描述一階電路響應的全部特性。零輸入響應在沒有外部激勵的情況下，電路初始狀態不為零，電路中的儲能元件開始釋放或吸收能量，產生的響應稱為零輸入響應。一階電路響應自由振蕩在沒有外部激勵的情況下，二階電路中的儲能元件之間進行能量交換，產生自由振蕩。諧振現象當外部激勵的頻率與二階電路固有頻率相同時，電路發生諧振，此時電路中的電壓或電流達到最大值。阻尼振蕩在外部激勵的作用下，二階電路中的儲能元件進行有阻尼的振蕩，振蕩幅度逐漸減小。二階電路的定義電路中含有兩個獨立的儲能元件（電感、電容）的電路稱為二階電路。二階電路特性正弦穩態電路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，具有旋轉特性。相量定義與性質在復平面上，用相量表示電壓、電流，通過幾何關系描述相位差和幅值關系。相量圖表示通過相量法將正弦穩態電路轉化為復數形式的線性電路，簡化計算。相量在電路分析中的應用加減運算時，按平行四邊形法則進行；乘除運算時，模相乘（除）、幅角相加（減）。相量運算規則02040103阻抗定義與性質阻抗是復數形式的電阻，表示電路對電流的阻礙作用，包括實部（電阻）和虛部（電抗）。導納的概念導納是阻抗的倒數，表示電路對電流的容納能力。導納的并聯與串聯并聯時，總導納等于各導納之和；串聯時，總導納的倒數等于各導納倒數之和。阻抗的串聯與并聯串聯時，總阻抗等于各阻抗之和；并聯時，總阻抗的倒數等于各阻抗倒數之和。阻抗與導納01020304電路實際消耗的功率，等于電壓有效值與電流有效值的乘積再乘功率因數。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校正情況。功率因數（λ）功率計算頻率響應與工程應用06ABCD串聯諧振電路電路構成、諧振條件、諧振特性及應用。諧振電路原理諧振電路的頻率響應幅頻特性和相頻特性。并聯諧振電路電路構成、諧振條件、諧振特性及應用。諧振電路的品質因數定義、計算及影響因素。濾波器的性能指標通帶增益、阻帶衰減、截止頻率、帶寬等。有源濾波器和無源濾波器的設計。濾波器的電路實現低通、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。濾波器的設計方法