石群電路課程講義日期：目錄CATALOGUE電路基礎概念電路分析方法動態(tài)電路分析正弦穩(wěn)態(tài)電路頻率響應與濾波器實際應用與實驗案例電路基礎概念01電阻表示對電流的阻礙作用，符號為R，單位為歐姆。電路基本元件與符號01電容儲存電荷的元件，符號為C，單位為法拉。02電感產生磁場的元件，符號為L，單位為亨利。03二極管具有單向導電性的元件，常用于整流、檢波等電路。04電壓電荷在導體中的定向移動，符號為I，單位為安培。電流功率單位時間內電流所做的功，符號為P，單位為瓦特。單位正電荷在靜電場中由于電勢不同所產生的能量差，符號為U，單位為伏特。電壓、電流與功率的定義歐姆定律在同一電路中，通過某段導體的電流跟這段導體兩端的電壓成正比，跟這段導體的電阻成反比，公式為I=U/R。基爾霍夫定律歐姆定律與基爾霍夫定律熱輻射定律，表述為物體輻射的能量與吸收的能量之差等于物體熱能的凈增加。0102電路分析方法02定義節(jié)點電壓是一種求解對象的電路計算方法。節(jié)點電壓是在為電路任選一個節(jié)點作為參考點（此點通常編號為“0”），并令其電位為零后，其余節(jié)點對該參考點的電位。適用范圍適用于求解節(jié)點數(shù)較少、支路較多的電路，特別適用于含有受控源和電路元件的電路。節(jié)點電壓方程的建立基于KCL（基爾霍夫電流定律）列出節(jié)點電壓方程，求解各節(jié)點電壓值。優(yōu)點直接求解節(jié)點電壓，無需列出全部支路電流方程，簡化了計算過程。節(jié)點電壓法網孔分析法定義電路基本分析方法的一種，以網孔電流為待求變量，按KVL（基爾霍夫電壓定律）建立方程求解電路的方法。方程建立對于M個網孔，可以列出M個獨立的KVL方程，求解各網孔電流。適用范圍主要適用于平面電路，特別是網孔數(shù)較少的電路。自電阻與互電阻每個網孔的自電阻是指該網孔內所有電阻之和；互電阻則是指兩個相鄰網孔之間共有的電阻。網孔電流法01020304疊加定理與戴維南定理疊加定理：電路的疊加定理指出，對于一個線性系統(tǒng)，一個含多個獨立源的雙邊線性電路的任何支路的響應（電壓或電流），等于每個獨立源單獨作用時的響應。戴維南定理：含獨立電源的線性電阻單口網絡N，就端口特性而言，可以等效為一個電壓源和電阻串聯(lián)的單口網絡。其中，電壓源的電壓等于該網絡開路時的端口電壓，電阻等于該網絡內所有獨立源置零后的等效電阻。疊加定理應用：在求解復雜電路時，可以通過疊加定理將電路分解為多個簡單電路進行求解，然后疊加各支路的響應。戴維南定理應用：在求解含源網絡的電路時，可以將含源網絡等效為一個電壓源和電阻串聯(lián)的形式，從而簡化電路分析。動態(tài)電路分析03電容特性電容器能夠存儲電荷，具有隔斷直流電和通過交流電的特性。在電路中，電容器可以充電和放電，對電流的變化具有一定的緩沖作用。電感特性電容與電感的特性電感器能夠存儲磁場能量，具有阻礙電流變化的特性。當電流通過電感器時，會產生自感電動勢，對電流的變化起到慣性作用。0102一階RC電路響應指電容器通過電阻器充放電的過程。在充電過程中，電容器兩端的電壓逐漸上升；在放電過程中，電容器兩端的電壓逐漸下降。這一過程具有時間常數(shù)τ=RC的特性，描述了電容器充放電的速度。一階RL電路響應指電感器通過電阻器放電的過程。在放電過程中，電感器中的電流逐漸減小，產生的磁場能量逐漸轉化為電能。這一過程同樣具有時間常數(shù)τ=L/R的特性，描述了電感器放電的速度。一階RC/RL電路響應二階電路概述二階電路是指含有兩個儲能元件（電容器和電感器）的電路。由于電路中同時存在電容和電感，因此電路在暫態(tài)過程中會表現(xiàn)出振蕩和衰減的特性。自由振蕩在二階電路中，當儲能元件的初始能量不為零時，電路會產生自由振蕩。振蕩的頻率和振幅由電路的參數(shù)決定，而振蕩的衰減則取決于電路中的阻尼因素。阻尼振蕩在實際的二階電路中，由于電阻等阻尼因素的存在，自由振蕩會逐漸衰減直至停止。阻尼振蕩的特性和阻尼比決定了電路達到穩(wěn)態(tài)所需的時間。二階電路的暫態(tài)分析正弦穩(wěn)態(tài)電路04相量表示法正弦量可以表示為復數(shù)形式，用相量表示，其中模表示有效值，輻角表示初相位。用相量圖可以直觀地表示正弦量的幅值和相位關系，方便進行電路分析和計算。相量運算遵循復數(shù)運算規(guī)則，包括加減、乘除、乘方等，運算結果仍為相量。相量法基本概念相量圖表示相量運算規(guī)則阻抗定義導納定義阻抗計算導納計算阻抗是復數(shù)形式的電阻，表示電路對電流的阻礙作用，包括電阻和電感、電容等元件的影響。導納是阻抗的倒數(shù)，表示電路對電流的導通能力，包括電導和電納兩部分。阻抗計算公式為Z=R+jX，其中R為電阻，X為電抗，j為虛數(shù)單位。導納計算公式為Y=1/Z，其中Z為阻抗，導納的模值為導納模，輻角為導納角。阻抗與導納計算瞬時功率是隨時間變化的，等于電壓和電流的瞬時值乘積。瞬時功率無功功率是電感和電容元件在電源和負載之間交換的功率，不消耗能量但占用電網容量。無功功率有功功率是平均功率，等于電壓和電流的有效值乘積再乘以功率因數(shù)。有功功率視在功率是有功功率和無功功率的矢量和，表示電源提供的總功率。視在功率正弦穩(wěn)態(tài)功率分析頻率響應與濾波器05傳遞函數(shù)描述電路輸入與輸出之間的頻率響應關系，通過數(shù)學公式表示。傳遞函數(shù)與波特圖01波特圖以圖形方式展示電路的增益和相位隨頻率變化的特性，便于直觀分析。02增益與相位增益表示輸出信號與輸入信號的幅度比，相位表示輸出信號與輸入信號的相位差。03頻率特性電路對不同頻率信號的響應能力，包括通頻帶、截止頻率和增益等。0401020304允許高頻信號通過，抑制低頻信號，主要由電容、電感等元件組成。低通/高通濾波器原理高通濾波器濾波器的性能優(yōu)劣直接影響信號處理的效果，需根據(jù)實際需求選擇合適的濾波器。濾波效果基于信號的頻率特性，通過調整電路元件的參數(shù)，實現(xiàn)對不同頻率信號的抑制和傳輸。濾波原理允許低頻信號通過，抑制高頻信號，主要由電感、電容等元件組成。低通濾波器ACBD由電感、電容等元件組成的具有特定頻率響應的電路，能在特定頻率下產生共振現(xiàn)象。諧振電路在諧振頻率附近表現(xiàn)出特殊的頻率響應，如增益突增、相位突變等。電路發(fā)生諧振時的頻率，與電路元件的參數(shù)有關。諧振電路在無線通信、音頻處理等領域有廣泛應用，如調諧器、濾波器、振蕩器等。諧振電路諧振電路特性分析諧振頻率諧振特性應用領域實際應用與實驗案例06照明電路設計包括燈具的布局、開關控制、調光等功能。插座布置與電路保護合理規(guī)劃插座位置和數(shù)量，設置過載、短路保護。空調等大功率電器電路設計專線供電、專用插座和保險絲等安全措施。弱電系統(tǒng)設計電話、網絡、有線電視等弱電線路的布線與整合。家用電路設計實例低通濾波器帶通濾波器高通濾波器數(shù)字濾波器濾除高頻噪聲，保留低頻信號，適用于音頻放大、傳感器信號等。允許特定頻率范圍內的信號通過，抑制其他頻率的信號，用于頻率選擇、抑制干擾等。濾除低頻噪聲，保留高頻信號，應用于無線電接收、音頻信號處理等。基于數(shù)字信號處理技術的濾波器，具有高精度、靈活性、穩(wěn)定性等特點。信號處理中的濾波應用通過視覺、聽覺、嗅覺