电路理论基础

教师：朱俊株 13855168944 Email：jzzhu@ustc.edu.cn Address：电二楼321室 助教：罗凤琳 18356506621 Email：flluo@mail.usct.edu.cn

理论课时： 60学时；3～4次习题课；总复习1次。 期末考核： 平时成绩：作业（20%～ 30% ） 卷面成绩：考试（ 70% ～80%） 采用统一出卷，统考形式。

教材： 1、电路理论基础（第三版）——陈希有，高等教育出版社 参考资料： 1、电路分析基础（上、中、下）——李翰荪，高等教育出版社 2、电路 ——邱关源，高等教育出版社 3、电路基本理论习题集（第二版）——胡新伟编著，中国科学技术大学信息学院

课程PPT材料参见下述网址中Circuit Theory文件夹： http://staff.ustc.edu.cn/~jzzhu/

绪言 一、电的研究起源 二、电磁学和电子学 三、电 四、电路 五、电路理论 六、电路理论课的学习

_ + 一、电的研究起源 公元前 600 年左右： 希腊的哲学家泰勒斯： 做了一系列关于静电的观察（琥珀吸引羽毛），他是人们所知最早研究电现象的科学家。 希腊语的琥珀 “electron” 就是“electricity”电的词源。 静电带电序列 + _ 塑胶-聚乙烯-亚克力-橡胶-铁-纸-皮肤-木材-麻-棉-丝绸-尼龙-羊毛-玻璃-毛发

十八世纪： 本杰明-富兰克林（Benjamin Franklin，1706年1月17日－1790年4月17日）： 美国著名政治家、科学家，同时亦是出版商、印刷商、记者、作家、慈善家；更是杰出的外交家及发明家。他做了一个古今闻名的风筝实验，证实了闪电是电的一种现象，并发明了避雷针。 发现： 电荷守恒定律 （在任何孤立系统里，总电量不变）

十八世纪： 夏尔·奥古斯丁·德·库仑（Charles Augustin de Coulomb，1736年－1806年）：法国物理学家、军事工程师、土力学奠基人。他用扭秤实验证实了两个带电物体相互间的作用力（静电力或库仑力）与距离平方成反比。奠定了静电的基本定律，即库仑定律。从此，电的研究提升成为一种精确科学。 电子的电荷量Qe=1.602×10-19C（库仑） 电荷量的国际单位库仑C以其姓氏命名。

二、电磁学和电子学 电磁学（19世纪初～19世纪中）： 安德烈.玛丽.安培： （André-Marie Ampère，1775年—1836年）： 法国化学家，在电磁作用方面的研究成就卓著，对数学和物理也有贡献。电流的国际单位安培A即以其姓氏命名。 发明： 安培右手定则、安培定律（电动机） 、电流计

英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家。电容的国际单位法拉F就是以其姓氏命名。 迈克尔·法拉第： （Michael Faraday，公元1791～公元1867） 英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家。电容的国际单位法拉F就是以其姓氏命名。 电磁感应定律（发电机）、提出场的概念。

没有电磁学就没有现代电工学，也就不可能有现代文明。 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦： （James Clerk Maxwell 公元1831～公元1879 ） 英国物理学家、数学家。科学史上，牛顿把天上和地上的运动规律统一起来，实现第一次大综合，麦克斯韦把电、光统一起来，实现第二次大综合，因此与牛顿齐名。1873年出版的《论电和磁》，也被尊为继牛顿《自然哲学的数学原理》之后一部最重要的物理学经典。 没有电磁学就没有现代电工学，也就不可能有现代文明。 贡献：统一电磁场、预言电磁波的存在。

德国物理学家，于1888年首先证实了电磁波的存在。并对电磁学有很大的贡献。 海因里希·鲁道夫·赫兹： （Heinrich Rudolf Hertz，1857年2月22日－1894年1月1日） 德国物理学家，于1888年首先证实了电磁波的存在。并对电磁学有很大的贡献。 频率的国际单位赫兹Hz以他的名字命名。

电磁学（19世纪初～19世纪中）：安培（法）、法拉第（英）、麦克斯韦（英） 理论：电磁效应—>电磁感应原理—>统一电磁理论 应用：电动机—>发电站—>电报—>电话—>无线电通信

电子学（19世纪末）：洛伦兹（荷） 亨德利克·洛仑兹： 荷兰物理学家、数学家 创立古典电子理论 H．A．(Hendrik Antoon Lorentz,1853～1928) 荷兰物理学家、数学家 创立古典电子理论

电子学（19世纪末）：洛伦兹（荷） 理论：古典电子理论—>电子技术的发展 应用：电子三极管—>晶体三极管—>无线电广播—>电视—>电子计算机

三、电： 易于变换、传输和控制 能量：如各种电能 直流电能（各种电池）、交流电能（发电厂） 信号（信息载体）： 如话筒原理、扬声器原理

(1)伏打电池 (2)燃料电池 直流电能 (3)温差电池

(1)水力发电 (2)火力发电 交流电能 (3)核能发电

其它可再生能源 风力发电 风力发电 太阳能发电 风力发电与太阳能发电

四、电路： 电路=电+电器件+路 电：能量、信息载体 电器件： 1、电源（信号源）：输出电能或电信号的器件 2、负载：需要电能或电信号才能工作的器件 3、（传输、转换、控制、测量等）附属器件 路：闭合路径（回路） 电路：又称网络或系统

电路分为： 简单电路：手电筒电路等 电筒电路模型图 L灯泡 U=1.5V电池 电筒实物图

复杂电路：集成运放电路IC等 运放实物图 F007运放电路图 ＋ － V－ V+ Vo 运放电路符号

电源IC、运放IC、比较器IC 逻辑IC、微处理器、其他IC

电路与器件（元件）为一组相对的概念： 电路由许多器件组成 系统中的某部分电路也可单独看成器件

五、电路理论： 理论基础： 基尔霍夫定律：KCL、KVL 两类约束：元件的约束（VAR）、电路拓扑约束（串、并、混联等） 研究对象： 理想化的电路模型（元件用理想化的本质特性-电磁特性来表征）

电路模型由各种电路符号构成。 不同电磁特性（参数、特性方程或特性曲线）的元件构成不同的电路。 元件： 线性和非线性（由元件的VAR来确定） 时变和非时变（由元件参数是否随时间变化来确定）

元件尺寸与工作频率的关系： 集中参数元件： 元件尺寸远小于电路正常工作频率所对应的波长 如：工频f=50Hz，波长λ=c/f=6000km，c为光速 分布参数元件： 要考虑元件各部分对电路的电磁影响 如：微波天线、远距离输电线路等

六、电路理论课的学习 1、本课的任务： 电路分析：一对一的关系（集中参数电路） 已知实际电路电路模型电路特性 与之相对应的： 电路综合：一对多的关系 已知电路特性若干电路模型实际电路

专业学科 电路理论 实 际 电 路 电 路 模 型 电 路 行 为 建模 分析 实现 综合 电路理论课的学习 （红色部分）

2、重点掌握: 1）关键点： 关联参考方向与参考点 元件的VAR关系（元件端电压与端电流的关系） 基尔霍夫定律（KCL、KVL）

2）基本定理 置换定理 线性叠加定理（常用） 等效电源定理（常用） 互易定理 特勒根定理

3）基本分析方法与特殊分析方法 A、基本分析方法 支路法 回路法（常用） 节点法（常用） B、特殊分析方法 相量法（常用） 三要素法（常用） 拉普拉斯变换法（常用） A可以单独使用，也可以与B结合在一起使用。

4）三种电路分析 直流电路分析（基础，基本分析法） 正弦交流电路分析（相量法等） 线性动态电路分析（三要素法、拉普拉斯变换法等）

5）四种分析手段： 直流分析（直流电路） 时域分析（线性动态电路） 频域分析（正弦交流电路） 复频域分析（线性动态电路）

3、本课的要求： 掌握上述电路理论的关键点、定理、定律和分析方法，为以后深入学习打下一个好的基础。