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电路基础知识总结(精华版)

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发表于 2021-12-24 16:08 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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x
! }6 f+ A. ^# G6 a; B
" P0 b0 L8 P  H! s% a) O! z! g
  电路基础  
电压电流
·电流的参考方向可以任意指定,分析时:若参考方向与实际方向一致,则i›0,反之i0。
·电压的参考方向也可以任意指定,分析时:若参考方向与实际方向一致,则u›0反之u0。

; Z9 I/ G: x( {# `- |
功率平衡
一个实际的电路中,电源发出的功率总是等于负载消耗的功率。* I; e- U) H: `2 A$ D
全电路欧姆定律
U=E-RI
( D" k' I4 B- U& j3 `! z. A  W; h- p( Q0 }& g  V: |3 ]7 W
负载大小的意义
电路的电流越大,负载越大。电路的电阻越大,负载越小。
; G" @1 h; h  @. C+ \, a% t. O0 ?. v& d( t7 C9 D# E# p: b5 f8 }; m
电路的断路与短路
电路的断路处:I=0,U≠0 电路的短路处:U=0,I≠0 。
8 |& W/ f5 W7 ^
  基尔霍夫定律  
几个概念
·支路:是电路的一个分支。
·结点:三条(或三条以上)支路的联接点称为结点。
·回路:由支路构成的闭合路径称为回路。
·网孔:电路中无其他支路穿过的回路称为网孔。

  p8 V$ P* I3 j# {  Y
基尔霍夫电流定律
·定义:任一时刻,流入一个结点的电流的代数和为零。或者说:流入的电流等于流出的电流。
·表达式:i进总和=0 或:i进=i出。
·可以推广到一个闭合面。
9 [- G$ i# p5 ?3 {( g
基尔霍夫电压定律
定义:经过任何一个闭合的路径,电压的升等于电压的降。或者说:在一个闭合的回路中,电压的代数和为零。或者说:在一个闭合的回路中,电阻上的电压降之和等于电源的电动势之和。
9 z; K' x/ L/ p* I. h& o( E

0 G$ Z% y. y: R9 y( h! Q, S1 O/ m7 z
电位的概念
  • 定义:某点的电位等于该点到电路参考点的电压。

    # f/ |) L. U9 e
  • 规定参考点的电位为零。称为接地。

    ' ~# P% f/ ]7 [
  • 电压用符号U表示,电位用符号V表示
    % W. e! v8 p( B" \1 ~2 |
  • 两点间的电压等于两点的电位的差 。

      X( h+ Y0 J1 q7 {6 C% e
  • 注意电源的简化画法。
    , |* e4 u. e9 {/ \7 s( {
0 E5 I  p0 }5 z1 p8 F# M+ J3 b7 X
  理想电压源与理想电流源  

" t1 J1 O: Y% E( ^. o% k
理想电压源
  • 不论负载电阻的大小,不论输出电流的大小,理想电压源的输出电压不变。理想电压源的输出功率可达无穷大。
  • 理想电压源不允许短路。

    0 O! T$ A: a4 [' u$ ^% Q
. i7 G- b! j5 e2 y, }' I
理想电流源
  • 不论负载电阻的大小,不论输出电压的大小,理想电流源的输出电流不变。理想电流源的输出功率可达无穷大。

    . a5 _' Z% a  l" Y
  • 理想电流源不允许开路。
    . m0 s6 v& |9 `$ c3 J7 f6 m3 ^' T

' t! Z1 o; p; c+ \/ J
理想电压源与理想电流源的串并联
  • 理想电压源与理想电流源串联时,电路中的电流等于电流源的电流,电流源起作用。

    8 [6 W( g: f! p
  • 理想电压源与理想电流源并联时,电源两端的电压等于电压源的电压,电压源起作用。

    - ~7 x/ m# s; ]+ X2 |
  p# N1 m2 _5 `; }: v5 W
理想电源与电阻的串并联
  • 理想电压源与电阻并联,可将电阻去掉(断开),不影响对其它电路的分析。
    ! I& w' _; v8 V9 E* _* c0 j
  • 理想电流源与电阻串联,可将电阻去掉(短路),不影响对其它电路的分析。

    6 D, Y) u9 i; l; T

/ o) _3 i0 [+ X6 c
实际应用中的电压源和电流源: `/ g7 L( {: s; {) ]: M) s; |
实际的电压源可由一个理想电压源和一个内电阻的串联来表示。实际的电流源可由一个理想电流源和一个内电阻的并联来表示。
支路电流法+ Z. f. V, `' [
意义用支路电流作为未知量,列方程求解的方法。( g9 G0 t  X! t, ~& L0 r7 f
3 J  E, k7 Q9 v2 N: m: c8 ^
列方程的方法
1.电路中有b条支路,共需列出b个方程。
2.若电路中有n个结点,首先用基尔霍夫电流定律列出n-1个电流方程。
3.然后选b-(n-1)个独立的回路,用基尔霍夫电压定律列回路的电压方程。
7 V9 w3 s8 t" n) ?" k$ K
注意问题
若电路中某条支路包含电流源,则该支路的电流为已知,可少列一个方程(少列一个回路的电压方程)。
3 ?1 _2 l) W* j! _, ?
  叠加原理  
意义
在线性电路中,各处的电压和电流是由多个电源单独作用相叠加的结果。0 S% {7 M, ~; l
+ u. e$ F7 Z  q
求解方法
考虑某一电源单独作用时,应将其它电源去掉,把其它电压源短路、电流源断开。
0 `4 @6 d) Y/ G1 Q% Y  U- @8 x5 ^. d, z9 N5 r7 V" I5 h6 \) I5 ?
注意问题
最后叠加时,应考虑各电源单独作用产生的电流与总电流的方向问题。叠加原理只适合于线性电路,不适合于非线性电路;只适合于电压与电流的计算,不适合于功率的计算。
3 J4 {9 p- x9 L5 F- Y& B
  戴维宁定理  
+ }6 j2 w" X4 u( D8 v- c
意义
把一个复杂的含源二端网络,用一个电阻和电压源来等效。

: r' _: b% D1 X8 n- r等效电源电压的求法
把负载电阻断开,求出电路的开路电压UOC。等效电源电压UeS等于二端网络的开路电压UOC。
4 s% ^+ g" t% k  |
% x' y* |; ?* ?等效电源内电阻的求法
  • 把负载电阻断开,把二端网络内的电源去掉(电压源短路,电流源断路),从负载两端看进去的电阻,即等效电源的内电阻R0。
    1 ~/ n) ]7 B4 `6 f. u8 l# z. p
  • 把负载电阻断开,求出电路的开路电压UOC。然后,把负载电阻短路,求出电路的短路电流ISC,则等效电源的内电阻等于UOC/ISC。
    0 u* r) G* n$ ]
" {2 K# b# ~/ f/ S! E
  诺顿定理  
! z, F5 t& Q" ?% y6 }意义
把一个复杂的含源二端网络,用一个电阻和电流源的并联电路来等效。
0 T. I* B! c- c3 K4 r" |
" }1 f$ S$ Y# z& J6 G9 S等效电流源电流IeS的求法
把负载电阻短路,求出电路的短路电流ISC。则等效电流源的电流IeS等于电路的短路电流ISC。
2 j$ h7 q2 }) b1 y
& z- A" G6 O, p1 y1 h% g! k# p等效电源内电阻的求法
同戴维宁定理中内电阻的求法。
. @& Z- N* {7 H( B1 X: q( W9 n+ h
  A6 ?- f( d- x$ |; \! C  换路定则  
0 L% e2 A' E% h, {4 ]( D4 c
换路原则
换路时:电容两端的电压保持不变,Uc(o+) =Uc(o-)。电感上的电流保持不变, Ic(o+)= Ic(o-)。原因是:电容的储能与电容两端的电压有关,电感的储能与通过的电流有关。) \  L% O0 v1 g
1 G+ @/ R9 G+ G- P
换路时,对电感和电容的处理
  • 换路前,电容无储能时,Uc(o+)=0。换路后,Uc(o-)=0,电容两端电压等于零,可以把电容看作短路。
    3 V$ C$ M# k0 G, n
  • 换路前,电容有储能时,Uc(o+)=U。换路后,Uc(o-)=U,电容两端电压不变,可以把电容看作是一个电压源。

    # q2 E& X  C  W6 _( B/ v+ a' h( K0 z
  • 换路前,电感无储能时,IL(o-)=0。换路后,IL(o+)=0,电感上通过的电流为零,可以把电感看作开路。
    . _1 _; j8 B+ m& \5 C4 m% w
  • 换路前,电感有储能时,IL(o-)=I。换路后,IL(o+)=I,电感上的电流保持不变,可以把电感看作是一个电流源。根据以上原则,可以计算出换路后,电路中各处电压和电流的初始值。
    ( Z& \2 |( E6 \% j7 K
& X/ N  a# o& a& h3 j
  正弦量的基本概念  
正弦量的三要素
  • 表示大小的量:有效值,最大值。
    % k7 r% s! ^! j
  • 表示变化快慢的量:周期T,频率f,角频率ω。

    4 k6 L5 d; H. _4 o7 e6 Y2 z8 Z
  • 表示初始状态的量:相位,初相位,相位差。
    4 C' d  g# o; A2 h. H
1 g& L& c$ l! F% E1 F
复数的基本知识
  • 复数可用于表示有向线段,复数A的模是r ,辐角是Ψ。
    ! O' S9 s" g6 N/ ^) ^
  • 复数的表示方式:1.代数式;2.三角式;3.指数式;4.极坐标式。

    - ^, c6 c  e, d, O3 E% q9 W6 N
  • 复数的加减法运算用代数式进行,复数的乘除法运算用指数式或极坐标式进行。
    ( b; }, @+ S" w$ n
  • 复数的虚数单位j的意义:任一向量乘以+j后,向前(逆时针方向)旋转了,乘以-j后,向后(顺时针方向)旋转了。

    + q8 Q5 H6 F6 [

  T! H, I1 n' O) B4 p0 C' D
  正弦量的相量表示法  
+ L5 i2 G+ I. y7 P. `: u; Z5 T* u
相量的意义
用复数的模表示正弦量的大小,用复数的辐角来表示正弦量初相位。相量就是用于表示正弦量的复数。为与一般的复数相区别,相量的符号上加一个小圆点。
8 Y& l1 c& G8 a- c4 @$ b
最大值相量
用复数的模表示正弦量的最大值。) e% b. n3 F$ j' N" t' f% y
有效值相量
用复数的模表示正弦量的有效值。; F$ S$ }' ?* Q! d

. y3 A2 G  A  j3 {2 J* H/ Q注意问题
正弦量有三个要素,而复数只有两个要素,所以相量中只表示出了正弦量的大小和初相位,没有表示出交流电的周期或频率。相量不等于正弦量。' J5 T" T. ~/ Z8 R4 {6 a2 ]

6 Q  ?5 p! Y. i# R+ [用相量表示正弦量的意义6 K% F, P" ]% ?- o  F1 B; \: @6 A
用相量表示正弦后,正弦量的加减,乘除,积分和微分运算都可以变换为复数的代数运算。相量的加减法也可以用作图法实现,方法同复数运算的平行四边形法和三角形法。
$ v1 v& i* u0 }  w( M
交流电路的功率
  • ·瞬时功率:p=ui=UmIm·sin(ωt+φ)·sinωt=UIcosφ-UIcos(2ωt+φ)

    ( g' t- f- {- m2 m& t( F1 A& l* E# e
  • 平均功率:P=UIcosφ平均功率又称为有功功率,其中 cosφ称为功率因数。电路中的有功功率也就是电阻上所消耗的功率。
    $ b% B& |( O9 Y6 c  d9 k
  • 无功功率:Q=ULI-UCI= I2(XL-XC)=UIsinφ电路中的无功功率也就是电感与电容和电源之间往返交换的功率。

    # @2 q3 b2 u% ^7 ^. N
  • 视在功率:S=UI 视在功率的单位是伏安(VA),常用于表示发电机和变压器等供电设备的容量。

    " D% [3 f9 I  r( B, u
  • 功率三角形:P、Q、S组成一个三角形,其中φ为阻抗角。
    $ V4 H. n& ]& n
3 t7 T3 ?4 G& _2 N2 n% Q  X
  电路的功率因数  
2 g! j2 {8 t- O$ F: p7 Q5 L2 M
功率因数的意义
功率因数就是电路的有功功率占总的视在功率的比例,从功率三角形中可以看出功率因数。功率因数高,则意味着电路中的有功功率比例大,无功功率的比例小。& P# I4 v% o7 \/ H
& L- W  ?3 n& {. P
功率因数低的原因
生产和生活中大量使用的是电感性负载异步电动机,洗衣机、电风扇、日光灯都为感性负载。
·电动机轻载或空载运行(大马拉小车),异步电动机空载时cosφ=0.2~0.3,额定负载时cosφ=0.7~0.9。

0 ?* J4 C. z' y5 k$ ]% K
提高功率因数的意义
  • 在电感性负载两端并联电容可以补偿电感消耗的无功功率,提高电路的功率因数。
    1 B3 i' k5 Y5 n4 Q1 D3 }4 z
  • 提高发电设备和变压器的利用率:发电机和变压器等供电设备都有一定的容量,称为视在功率,提高电路的功率因数,可减小无功功率输出,提高有功功率的输出,增大设备的利用率。

    . e) A. a! X, e$ m/ h0 ^! ?
  • 降低线路的损耗:当线路传送的功率一定,线路的传输电压一定时,提高电路的功率因数可减小线路的电流,从而可以降低线路上的功率损耗,降低线路上的电压降,提高供电质量,还可以使用较细的导线,节省建设成本。

    4 d$ w. Z; [+ B% w, n3 O
. H: _7 H3 ?3 a6 n) H% t" {

$ }0 c+ N% v2 e% |2 |4 d
& \7 P3 k! n  A
4 k/ R( s4 t, m. H* Y" v# r7 V/ v) L! J& v) p9 D

; o, x/ v6 w9 _; U0 M, L2 Z
8 Y6 X" H) I3 J8 o+ q. O& H( ^- `( ~0 G' c* K7 H7 w/ B6 s' ~
& T! @& Z" O/ s, Y, J' d

- Z2 j3 X6 O4 P9 N6 L' `" L2 \
9 Q: M" T# |- C# }8 j% _) v8 o' A& D. ~. e% @

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  • TA的每日心情
    开心
    2025-6-4 15:39
  • 签到天数: 1096 天

    [LV.10]以坛为家III

    推荐
    发表于 2021-12-27 18:11 | 只看该作者
    Very better !!!  Excellent  professional  procious datas !!!  Thanks for your sharing !!!

    该用户从未签到

    2#
    发表于 2021-12-24 17:07 | 只看该作者
    电源功率等于负载消耗的功率
  • TA的每日心情
    开心
    2022-6-14 15:53
  • 签到天数: 79 天

    [LV.6]常住居民II

    3#
    发表于 2021-12-24 17:23 | 只看该作者
    nice5 K) c% x  v1 v4 \& }, ]& \9 Y+ D
    :lol:lol:lol:lol:lol:lol

    该用户从未签到

    5#
    发表于 2021-12-25 22:20 | 只看该作者
    非常感谢楼主,谢谢分享!!!!

    该用户从未签到

    8#
    发表于 2022-1-27 17:13 | 只看该作者

    # O1 g, n  O8 h& A6 \0 p4 r& n非常感谢楼主,谢谢分享!!!!
  • TA的每日心情
    开心
    2025-6-4 15:39
  • 签到天数: 1096 天

    [LV.10]以坛为家III

    9#
    发表于 2022-1-28 13:59 | 只看该作者
    excellent professional precious !!!  thanks for your sharing !!!

    该用户从未签到

    10#
    发表于 2022-3-27 23:26 | 只看该作者

    该用户从未签到

    11#
    发表于 2022-5-3 16:19 | 只看该作者
    楼主做的真是不错,学到了。
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