电路分析基础-教案-1

1教案授课题目（章、节）第1章电路模型和电路定律1-1电路及电路模型；1-2电流、电压的参考方向；1-3电功率和能量授课方式理论课授课时间学时2教学目标掌握集总参数电路模型、电压和电流参考方向及关联参考方向等概念。深刻理解电压、电流、功率、能量等物理量的意义相互之间的关系。教学方法重点和难点重点：1.电路与电路模型；2.电流和电压的参考方向；3.吸收功率与输出功率难点：1.电流和电压的参考方向；2.关联参考方向；3.吸收功率与输出功率的判断教学内容1.课程介绍：（1）电路分析基础课的地位与作用；（2）课程性质特点，学习方法2.授课内容与学时分配：理论（48学时）3.考核项目：考勤、作业、考试4.考核方式：平时成绩（30分），考试成绩（70分）第一章电路模型和电路定律§1-1电路和电路模型一、实际电路1.定义:为了某种需要，由电路部件（例如：电阻器、蓄电池等）和电路器件（例如：晶体管、集成电路等）相互连接而成的电流通路装置。2．实际电路举例3.实际电路的主要作用：（1）电能的传输、分配与转换（2）传递和处理信号2教学内容4.基本概念：（1）激励：电源或信号源产生的电压或电流，也称为输入。（2）响应：由激励在电路各部分产生的电压和电流，也称为输出。（3）电路分析：在已知电路结构和元件参数的条件下，讨论电路激励和响应之间的关系。（4）电路理论：研究电路中发生的电磁现象，并用电流、电荷、电压、磁通等物理量描述其过程。注意：电路理论主要是计算电路中各部件、器件的端子电流和端子间的电压，一般不涉及内部发生的物理过程。本书讨论的电路不是实际电路，而是其电路模型。（因为实际电路形式多样而且复杂，为了便于分析和计算常把实际电路抽象成电路模型）二、电路模型1.概念：实际电路的电路模型是由理想电路元件相互连接而成的电路。2.理想电路元件：有某种确定的电磁性能的假想元件，具有精确的数学定义。3.5种理想电路元件主要有：（1）电阻元件R：表示消耗电能的元件。电路符号特点：只消耗电能，既不能贮藏电能，也不贮藏磁能。（2）电感元件L：表示产生磁场，储存磁场能量的元件电路符号特点：只贮藏磁能，既不消耗电能，也不贮藏电能。（3）电容元件C：表示产生电场，储存电场能量的元件。电路符号特点：只贮藏电能，不消耗电能，也不贮藏磁能。（4）电源元件：表示将其他形式的能量转变成电能的元件。a.电压源b.电流源注意：五种基本理想电路元件有三个特征：（a）只有两个端子；（b）可以用电压或电流按数学方式描述；（c）不能被分解为其他元件。4.实际电路与电路模型3教学内容组成：电源、负载、中间环节例：手电筒电池开关灯泡EsRRS三.建模：1.概念：用理想电路元件或他们的组合模拟实际器件。2.举例直流模型较低频率模型较高频率模型注意：a.必须考虑工作条件，并按不同的精度要求把给定工作情况下的主要物理功能反应出来。b.不同的实际电路部件，只要具有相同的主要电磁性能，在一定条件下可用同一个模型表示。3.结论：a.在不同的条件下，同一实际器件可能采用不同的模型；b.模型对电路的分析结果有很大的影响，模型取得复杂会造成分析困难，取得简单不足以反映所求解的真实情况。四、学习本课程需注意的几个问题1．电路一般是指由理想电路元件构成的抽象电路或电路模型，而非实际电路；2.理想电路元件简称为电路元件；3.本书的“网络”（network）和“电路”（circuit）将不加区别地被引用；4.在本书中，随时间变化的物理量一般用小写字母表示，如u(u(t))、i(i(t))、q(q(t))等。不随时间变化的物理量一般用大写字母表示，如U、I、Q等。5.本书所涉及的主要内容是电路分析，探讨电路的基础定律和定理，讨论各种计算方法，为学习电子信息工程、通信工程、光电信息工程、测控技术与仪器等专业建立必要的理论基础。4教学内容§1-2电流和电压的参考方向电路中的主要涉及的物理量有电压、电流、电荷、磁链、能量、电功率等。在线性电路分析中人们主要关心的物理量是电流、电压和功率。在进行电路分析时，必须在电路图上指出电压和电流的方向，才能正确列出方程。一、电流的参考方向1.电流：带电粒子有规则的定向运动。2.电流强度：单位时间内通过导体横截面的电荷量。t时刻导体中的电流强度tqtqitddlim)(0ΔdefΔΔt如果电荷不随时间而变化，这种电流称为直流电流。3.单位：,,,kAAmAA;336110,110,110kAAmAAAA4.电流的方向：规定正电荷的运动方向为电流的实际方向元件(导线)中电流流动的实际方向只有两种可能:ERiABi1E1R2E2RR在简单电路中，电流的实际方向不难判断；但是，复杂电路或电路中的电流随时间变化时，其电流的实际方向往往很难事先判断。为了分析电路的方便，故引入了参考方向。5.电流的参考方向：人为的假定。（为了分析电路方便）相同0i6.电流的参考方向与实际方向的关系：相反0i注：选定了参考方向以后，电流有了正负之分，成为一个代数量。7.电流参考方向的两种表示方法：（1）箭头：箭头的指向为电流的参考方向。ABi（2）双下标：如ABI,电流的参考方向由A指向B。ABABi二、电压的参考方向1.电压：两点之间的电位之差。2.电压的实际正方向：由高电位指向低电位，即电位真正降低的方向。3.电压的参考方向：人为的假定，假设的电位降低方向。5教学内容相同0u4.电压的参考方向与实际方向的关系：相反0uAB0uAB0u5.电压参考方向的三种表示方法：(1)用箭头表示AB(2)用双下标表示ABABu(3)用正负极性表示AB6.电压的单位：KV、V、mV；336110,110,110KVVmVVVV三、关联参考方向iiUU关联参考方向非关联参考方向我们在分析电路时，一般采用关联参考方向。若选取关联参考方向，只需标出一种参考方向即可。§1-3电功率和能量1、定义：单位时间内电场力所做的功。2、大小：ddddddwwqpuitqt单位：W3、电路吸收或发出功率的判断（1）u,i取关联参考方向：0p吸收正功率(实际吸收)iu0p吸收负功率（实际发出）pui表示元件吸收的功率（2）u,i取非关联参考方向：iu6教学内容0p发出正功率(实际发出)pui表示元件发出的功率0p发出负功率（实际吸收）4.判断一个元件是吸收还是发出功率时，也可用以下的方法：（1）电压U和电流I的实际方向一致，元件实际吸收功率。（2）电压U和电流I的实际方向相反，元件实际发出功率。例1：方框代表电源或负载，电流和电压的参考方向如图所示。120,UV23412320,100,120,10,20,10UVUVUVIAIAIA。（1）标出各电流的实际方向和极性。（2）判断哪几个方框是电源，哪几个方框是负载。（3）检验其功率是否平衡？12341U2U3U4U1I2I3I12341U2U3U4U1I2I3I解：如图所示。1、4为电源，2、3为负载。142010200,120101200PWPW，141400PPW23132020400,100101000,1400PWPWPPW经检验，功率平衡。注：对一完整的电路，发出的功率＝消耗的功率习题、思考题课堂小结本次课是电路课程的第一次授课，通过绪论部分的讲解，我们对电路这门课程的授课和考核方式有了基本的了解。本节课主要介绍了电路和电路模型的概念及组成；电流和电压的参考方向及关联参考方向的概念和应用。其中电流和电压的参考方向既是本节课的重点也是本节课程的难点，同学们课后一定要认真做作业，让本节课的内容得到更好的理解和巩固。