電路學 (一) 課程簡介 授課老師: 陳 信 助

教學目的與教材 1.電路學是電機系必修課程 2.教學目標: 3.使用教材: 電路學 熟悉電路基本元件的特性並瞭解電路 元件的基本理論及各種電路分析技巧 。 3.使用教材: 電路學 James W. Nilsson、Susan A. Riedel編著

教學大綱 1. Circuit variables (電路變數) 2. Circuit elements (電路元件) 3. Simple resistive circuits (簡單的電阻性電路) 4. Techniques of circuit analysis (電路分析技巧) 5. 期中考試 6. The operational amplifier (運算放大器) 7. Inductance, Capacitance and mutual inductance (電感、電容及互感) 8. Response of first-order RL and RC circuits (RLC電路及響應) 9.期末考試

Chap. 1 Circuit Variables 2018/11/19 Chap. 1 Circuit Variables Contents 1.1 Electrical Engineering: An Overview 1.2 The International System of Units 1.3 Circuit Analysis: An Overview 1.4 Voltage and Current 1.5 The Ideal Basic Circuit Element 1.6 Power and Energy Objectives 瞭解並會使用國際單位與十的乘冪的標準字首。 知道並會使用電壓與電流的定義。 知道並會使用功率與能量的定義。 學會使用無源符號慣用法(Passive Sign Convention)來計算在已知其電壓及電流下，一個理想基本電路元件的功率。 4 4

Chap. 2 Circuit Elements Contents Objectives 2018/11/19 Chap. 2 Circuit Elements Contents 2.1 Voltage and Current Sources 2.2 Electrical Resistance (Ohm’s Law) 2.3 Construction of a Circuit Model 2.4 Kirchhoff’s Laws 2.5 Analysis of a Circuit Containing Dependent Sources Objectives 1. 瞭解理想的基本電路元件的符號與特性：獨立電壓與 電流源、相依電壓與電流源、電阻器。 2. 能知道歐姆定律、克希荷夫電流定律、克希荷夫電壓 定律的使用情況，並利用此三種定律來分析簡易電路。 3. 瞭解如何計算簡易電路中各元件的功率，並且能夠判 斷整個電路是否保持功率守恆。 5 5

Chap. 3 Simple Resistive Circuits 2018/11/19 Chap. 3 Simple Resistive Circuits Contents 3.1 Resistors in Series 3.2 Resistors in Parallel 3.3 The Voltage-Divider and Current-Divider Circuits 3.4 Voltage Division and Current Division 3.5 Measuring Voltage and Current 3.6 Measuring Resistance—The Wheatstone Bridge 3.7 Delta-to-Wye (Pi-to-Tee) Equivalent Circuits Objectives 1. 能分辨電阻器連接之串、並聯方式，並使用電阻器串、並聯規則，求得其等效電阻值。 2. 瞭解如何設計簡單的分壓器及分流器電路。 3. 能適時地利用分壓器及分流器來求解簡單的電路。 4. 當安培計加至電路中以測量電流時，能決定其讀值； 當伏特計加至電路中以測量電壓時，也能決定其讀值。 5. 瞭解如何利用惠斯登電橋來測量電阻值。 6. 瞭解如何適時的利用△ -Y 等效電路來求解簡單的電路。 6 6

Chap. 4 Techniques of Circuit Analysis 2018/11/19 Chap. 4 Techniques of Circuit Analysis 4.1 Terminology 4.2 Introduction to the Node-Voltage Method 4.3 The Node-Voltage Method and Dependent Sources 4.4 The Node-Voltage Method: Some Special Cases 4.5 Introduction to the Mesh-Current Method 4.6 The Mesh-Current Method and Dependent Sources 4.7 The Mesh-Current Method: Some Special Cases 4.8 The Node-Voltage Method Versus the Mesh-Current Method 4.9 Source Transformations 4.10 Thévenin and Norton Equivalents 4.11 More on Deriving a Thévenin Equivalent 4.12 Maximum Power Transfer 4.13 Superposition Contents Objectives 1. 瞭解並能夠使用節點電壓法求解電路。 2. 瞭解並能夠使用網目電流法求解電路。 3. 對於特定電路能夠決定節點電壓法或網目電流法何者是較佳的求解方式。 4. 瞭解電源轉換，並能夠使用它來求解電路。 5. 瞭解戴維寧和諾頓等效電路的觀念，並能針對電路建立等效電路。 6. 瞭解電阻負載最大功率轉移之情況，並能計算滿足此情況之負載電阻值。 7 7

Chap. 5 The Operational Amplifier 2018/11/19 Chap. 5 The Operational Amplifier Contents 5.1 Operational Amplifier Terminals 5.2 Terminal Voltages and Currents 5.3 The Inverting-Amplifier Circuit 5.4 The Summing-Amplifier Circuit 5.5 The Noninverting-Amplifier Circuit 5.6 The Difference-Amplifier Circuit 5.7 A More Realistic Model for the OP Amplifier Objectives 能指明和描述運算放大器的五個端子，並應用電壓和 電流的限制予以簡化，導出一理想運算放大器。 2.能分析包含理想放大器的簡單電路，並分辨下列運算 放大器電路：反相放大器、和值放大器、非反相放大器 與差值放大器。 3.瞭解比較實際的運算放大器模型，並能利用它來分析包 含這些放大器的簡單電路。 8 8

Chap. 6 Inductance, Capacitance, and Mutual Inductance 2018/11/19 Chap. 6 Inductance, Capacitance, and Mutual Inductance Contents 6.1 The Inductor 6.2 The Capacitor 6.3 Series-Parallel Combinations of Inductance and Capacitance 6.4 Mutual Inductance 6.5 A Closer Look at Mutual Inductance Objectives 認識並能使用電感(容)器的電壓、電流、功率與能量方程式。 能解解定電流流經電感器(定電壓加在電容器)的行為方式和電流(電壓)必須維持連續的要求。 能將具有初始條件之串聯和並聯電感(容)器，結合成具初始條件的單一等效電感(容)器。 瞭解互感的基本觀念，並能對一個包含磁耦線圈的電路以黑點標示慣用法寫出它的網目──電流方程式。 9 9

Chap. 7 Response of First-Order RL and RC Circuits 2018/11/19 Chap. 7 Response of First-Order RL and RC Circuits Contents 7.1 The Natural Response of an RL Circuit 7.2 The Natural Response of an RC Circuit 7.3 The Step Response of RL and RC Circuits 7.4 A General Solution for Step and Natural Responses 7.5 Sequential Switching 7.6 Unbounded Response 7.7 The Integrating Amplifier Objectives 1. 能定出RL 和RC 電路的自然響應。 2. 能定出RL 和RC 電路的步階響應。 3. 知道如何分析具有順序切換的電路。 4. 能分析含有電阻和單一電容的運算放大器電路。 10 10

結語 1.透過各種概念及電路分析，提供學生更穩固的 工程實務基礎。 2.培養同學解決電路問題之基本能力。