西安科技大学电路教案

本站小编 免费考研网 2019-04-14 (0)次
摘要 : 第1章 基本概念与基本定律 教学目的:通过本章的学习,使学生掌握电路的基本概念及基本定律,掌握理想元件与实际元件的区别与联系,掌握电路模型的概念,特别是参考方向的概念及参考方向的建立,掌握几种理想元件的VCR及电路中普遍适用的基尔霍夫定律等。 要求:1.熟练掌握参考方向的建立及参考方向、实际方向和电压电...

第1章    基本概念与基本定律
教学目的:通过本章的学习,使学生掌握电路的基本概念及基本定律,掌握理想元件与实际元件的区别与联系,掌握电路模型的概念,特别是参考方向的概念及参考方向的建立,掌握几种理想元件的VCR及电路中普遍适用的基尔霍夫定律等。
要求:1.熟练掌握参考方向的建立及参考方向、实际方向和电压电流值之间的关系。
2.掌握参考方向下电阻元件欧姆定律;
3.熟练运用基尔霍夫定律分析计算简单电路。
重点:1. 电路模型建立的意义,参考方向的建立;
2. 基尔霍夫定律及其推广。
难点:参考方向、实际方向和电压电流值之间的关系;受控源。
课时:分两次共计4课时。


本次课通过2个课时主要介绍电路的基本概念、电路模型及参考方向
课程内容:1-1----1-5
主要内容:电压、电流、功率及其参考方向等基本概念;电路模型的建立;电压源、电流源的概念。


几个基本概念和名词:
•    一、实际元件:实际电路中的具有不同物理特性的元件。一个实际元器件上往往同时存在着几种物理现象
•    二、理想元件:由实际元件抽象而来的只有一种物理性质的元件;
•    三、实际电路:为了实现不同的目的,由实际元器件或电气设备构建而成的电路 。
•    四、电路模型:由理想元件来替代,保持与实际电路相同的连接关系的电路,该电路被称为实际电路的电路模型,简称为电路。
•    五、电路的作用:实现电能的传输和分配及电信号的传递与处理。

 
图1-1  一个实际的电路
一个复杂的实际电路如图1-2所示。                                  
为了实现不同的目的,可以构建不同的实际电路。所构建的电路可以很简单(如图1-1),也可以较复杂(如图1-2),甚至相当复杂和庞大(如通信网络等)。
分析电路的目的是:当在某种输入的驱动下研究电路的行为(输出);如果组成电路的元件(或器件)、连接关系或施加给电路的输入驱动改变后,电路的输出是如何变化的;        将电源的作用称为激励,电源作用下的行为称为响应。
电路分析就是,在已知激励下如何求出电路中的响应或响应的变化规律。
为了简单,可以用一个单一的电路元件描述实际元器件中的一种物理现象。这种单一的电路元件称为理想电路元件。
如果将实际电路中的所有元器件均用理想的电路元件来替代,同时保持电路的连接关系不变,于是就得到一个理想化的电路,该电路被称为实际电路的电路模型,简称为电路。
 
图1-2  TB2204调幅收音机电路
§1-1  电荷与电流
1.1.1  电荷的定义和特性
1、电荷:电荷是最基本的物理量,是组成物质并具有电特性的一种微小粒子,单位为库仑(C) 。
物质都是由原子组成的。原子是由带正电的原子核和一定数目的绕核运动的电子组成。原子核又由带正电的质子和不带电的中子组成。质子所带正电量和电子所带负电量是等值的,通常用 和 表示。原子内的电子数和原子核内的质子数相等,所以整个原子呈中性。
一个电子或一个质子所带的电量是相等的,一个电子的电荷量为 。1库仑电量中包括 个电子。电荷满足电荷守恒定律。电荷的唯一特性是只能被转移,即只能被从一个地方转移到另一个地方。电荷移动过程伴随着能量的转换过程。
1.1.2  电流的参考方向
1、实际方向:电流就是电荷的流动。规定正电荷流动的方向为电流的实际方向,实际上电路中流动的是电子,因为带正电的原子核是不能移动的。但是人们仍然沿用正电荷流动的方向为电流的方向。
2、参考方向:为了便于分析,通常假设出电流的方向,将这个假设的方向称为电流的参考方向。
3、电流值:实际方向与参考方向相同,电流值为正值;实际方向与参考方向相反,电流值为负值。
图1-3长方框表示一个二端元件。假设流过这个元件电流的参考方向为i(由a到b)。如果计算得到 ,说明实际电流也是从a流到b;如果计算得到 ,说明实际电流从b流到a(和假设相反)。

 、
图1-3 电流的参考方向
1.1.3  电流的定义
1、电流:电流是电荷随时间的变化率,单位为安培(A)。电流定义的数学表达式为
                                (1-1)
式中q表示电荷,t表示时间(单位为秒,s)。
2、直流电流:如果电荷随时间的变化率是常数,称此电流为直流(DC,Direct Current),则 ,如图1-4(a)所示,如电池所提供的电流为直流。
3、正弦交流:如果电荷随时间的变化率是以正弦规律变化的,称此电流为正弦交流(AC,Alternating Current),简称为交流,如图1-4(b)所示,
4、如果电荷随时间的变化率是任意的,则可用对应的时间函数来表示这样的电流,即 ,如图1-4(c)所示。
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