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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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# Y) d1 H2 c# M' [  f2 Z6 o3 Q, h. o$ l
  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。

( E! C7 O8 J9 C: z& \! @4 N* L
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。
. B: e, n, y- r& X
全电路欧姆定律
U=E-RI
  s2 u. o1 }, h2 M' M4 ^* [) ~: @
0 q% r$ l! i  M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。
2 W8 x1 s) m9 P
. B& t- |! i; Q! h  ]* l8 y- `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 。
7 W7 y/ v- c4 \2 i! J
  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。

/ I& n( q+ Y/ Y6 j) K6 s+ t
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。
- R  F$ e1 |0 B) V; p
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。
* m; U7 Z4 j- ^
, h$ f, h: t4 Q/ a+ J3 M
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。
    * @8 E6 m5 W4 p3 t9 t
  • 规定参考点的电位为零。称为接地。

    ! v7 M( ~2 m& @1 }& g: c- o* J
  • 电压用符号U表示,电位用符号V表示

    7 h/ l  I& |% d# @
  • 两点间的电压等于两点的电位的差 。
    : Q, K% n9 U, s0 W
  • 注意电源的简化画法。

    6 |  a' V3 n" d
! }$ o' a# C" F- E  {
  理想电压源与理想电流源  
& e7 T8 W: i3 U1 c; W4 X
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。

    / u1 |0 ~/ z; @# S. `  J. n4 O
4 o$ w) m& J4 {# }- q1 j" b9 A. H
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。

    % h& r7 j/ h# v. U2 \  G
  • 理想电流源不允许开路。
    2 j/ N' ~/ \( |! u! C) b! b
2 x! D/ H) W4 s
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。
    0 {, N% o& A) c9 Q) C
  • 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。

    + ~+ O* l/ m% k, |- O
/ Q, c' h5 d6 m4 T5 @% e1 V
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。

    $ i3 k  R5 G3 n% {$ @1 L) }3 ]
  • 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。

    / z/ Z$ E1 c$ P- c9 r
2 J. B4 n1 Q- Z- l+ W4 ]
实际应用中的电压源和电流源, d0 n! ?! h9 V; y# n
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
( W/ _! ~8 z1 Q) R4 z$ ]9 |: `
意义用支路电流作为未知量,列方程求解的方法。7 r! M( ?' o: p7 ]9 p- R
' m+ S' E& E4 q" Q+ ^
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。

2 V2 e9 D6 n' e6 `5 ^. F
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)。

- Q6 Q7 U! T. }6 z  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。# \- S' m& N9 r) t4 N9 E% S
% @3 H3 d  T; |7 u, V% I
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。
1 G1 j) q) W! o9 I; h6 U1 M6 p7 w3 O% S/ Q! {6 d$ g* u) n9 a; R
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。

$ i5 n- }+ W: c% r5 V0 `6 K* T% k
  戴维宁定理  
+ d; s1 T, O5 c! r! ~
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。
& E* ?) ?# O* ~8 _% i* L, a
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。
" W( y5 s. j0 P# @; X8 v' c$ @4 |) e; l1 e  h
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。
    5 b1 \% N& a2 g! l
  • 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。
    : I; p$ A, h+ T- Y* A

3 C$ ^! ?) W" A6 i& \( P. ~
  诺顿定理  ( z8 m' D* p9 T. p; b
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。- F7 e5 h$ ~$ J$ ~" y8 H

) q$ R$ o$ G+ X& _& a! k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。$ H) f. L: z9 n6 C. S( m. }

8 h4 G0 u& R$ a% {: {2 q- `7 x等效电源内电阻的求法
同戴维宁定理中内电阻的求法。0 D+ S3 \. w- f0 s
3 v) D3 `8 t9 ?8 Q) k
  换路定则  

4 K5 }5 }; W5 Y- x* N( Z9 m
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。% `$ h1 E* A) f# ?
/ [8 K8 f: `; s- }% h- ~; }
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。
    ( c; i3 S7 [2 m" e8 f6 Z7 c' @
  • 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。
    9 |4 H7 S. F; d- s
  • 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。

    ! n5 ~& d' V/ ^5 M9 D
  • 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。
    ; v0 y- C* w% y3 y  {, K+ R9 X
0 A8 ?" D$ H: \9 O9 Y
  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。
    ! I. }% T! N+ A* J! J0 c: p
  • 表示变化快慢的量:周期T,频率f,角频率ω。
    7 T5 F+ |& }* m, ], Z6 v( d% b
  • 表示初始状态的量:相位,初相位,相位差。
    4 B8 f9 H. f; w# Q

& n/ _. u2 q, }6 Q7 W7 t
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。

    # ]; @: n: s  h! `- r; 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。
      L0 t; {' |6 A  S, W
  • 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。
    , O* V  d$ B3 g; h( z
  • 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。
    9 t/ h/ ~! ^0 U/ e
. Y- M5 t  q( ?
  正弦量的相量表示法  

) O# J5 `) i7 `3 M  _; n8 g
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。
; t7 q( U, ?1 F% Y9 Q6 {" m" P
最大值相量
用复数的模表示正弦量的最大值。
9 j! L) v1 \; Y9 u/ ^7 f# ~2 c1 a' ^
有效值相量
用复数的模表示正弦量的有效值。
* S7 s( S2 A/ z, H, n( I/ T7 m
0 T6 A& N% B1 b; @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。& ~4 X( q# c" p' n: Q5 {) ]

, y$ L; S2 J* K1 Y7 C8 l( ]5 c用相量表示正弦量的意义) F& T9 ]* V) X- D# r8 ^# x  y% m* x
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。

9 d1 U8 U& y5 I5 d! D6 G. l) G# ~
交流电路的功率
  • ·瞬时功率:p=ui=UmIm·sin(ωt+φ)·sinωt=UIcosφ-UIcos(2ωt+φ)
    ( c, Q" f: w! w: I( G
  • 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。

    + b5 o) h: _% H
  • 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。
    ( m) D4 w. Y) B: O6 i( C
  • 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。
    - R( T8 q5 m/ t7 W: U. S% v
  • 功率三角形:P、Q、S组成一个三角形,其中φ为阻抗角。
    ; ]8 R; b, T6 c' {! U

0 `" m1 [6 L, H. l3 U
  电路的功率因数  
; k1 D5 D; y& C2 ^# o0 G; O+ D
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。
  X7 x1 j$ w/ e) k1 g0 K8 I

5 u* `. z' l$ v
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。

' B* C4 d, N* e7 B8 o  T
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。

    " P8 y3 I: \4 {3 r  K( a$ F
  • 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。
    , k  D2 T3 G& s' n' ]/ l6 x' u
  • 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。

    + j3 Q8 g1 _9 f1 M* W) U. m* ~7 W! I

! q7 p  b5 Z4 C

  s4 D) G: L2 J: K
5 q& g- d7 j! x/ q* g# K
* v- L. \1 h3 Q- ?% E+ ?8 N: a6 T+ {1 T: ?2 \

* l1 h0 r8 ?7 B; i1 R$ u" ^8 V0 N! w& G4 U# I

& w- ?" m" N1 X5 e4 A( F1 _! A- H
/ w2 E9 P- J; a- Y) `. }8 C7 U
' e2 `8 c% f) v5 Y' ^5 j( I/ C. M0 h1 M- S) W/ g! G

/ Y7 h/ }: m6 z

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  • TA的每日心情
    开心
    2025-8-11 15:12
  • 签到天数: 1144 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
    nice: [/ B# t/ h5 O7 \$ E- i$ _
    :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

      z0 W1 @$ \! \( R8 Q. X6 r6 g* Q# Z( s非常感谢楼主,谢谢分享!!!!
  • TA的每日心情
    开心
    2025-8-11 15:12
  • 签到天数: 1144 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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