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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 }8 J% @5 o2 d" }* q8 i$ f
4 K; Y  j2 J: q+ a) S# s5 @
  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。
; R; k$ k+ V: K) K
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。0 m: H  i) r* N+ {$ v; B) D5 b& ^
全电路欧姆定律
U=E-RI
/ l; N" S8 |& ^) j8 _2 o# `% h
4 i+ `  [# z+ D6 {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。
+ }0 W& g- G/ _0 s% p
# d0 G- p0 ^5 w$ G/ Z* B- f$ R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 。
5 M/ D7 z) |6 C9 k
  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。

* q9 e# m; a) m* c5 `0 N" o
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。
8 J  }0 h6 }2 e3 ?4 W! @
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。
2 B+ c3 X- s5 {- `5 e# F" Z
& L$ k' h7 C, |& O* `+ S$ @
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。
    7 [1 ~1 u$ Y$ T) `) k
  • 规定参考点的电位为零。称为接地。

    ) {' C# Q3 ]8 n# E6 J# S
  • 电压用符号U表示,电位用符号V表示

    3 t: ?' L! H* ?2 v/ Z- I9 |
  • 两点间的电压等于两点的电位的差 。
      w6 C6 D( r. J) V8 a# O1 ~
  • 注意电源的简化画法。

    ! v0 ?  F1 v- ?, k
, d" Q% E6 ^) d/ l( @* h' }
  理想电压源与理想电流源  
( O/ h) h( I+ Y* t( @$ \7 H
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。
    ! j+ z- Z3 j- A! r" m' C8 _

  X" _. h/ B  n3 w) K3 q  ]
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。

    9 c, \; }. T1 \3 I' r' B
  • 理想电流源不允许开路。

    8 t$ V. u$ G$ @5 c( |

' o# O$ Z# j* H
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。

    / u' N- a+ \. c8 E  Q* R
  • 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。
    6 [( z! O7 B. ?' P' ^0 D6 N; e5 f
8 m' ~4 t. [  D" y! U
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: T1 F) O# U5 C3 B& Z
  • 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。

    , }4 Y7 V1 ?& c* d* T. {  N
! p! n" Z# I# ^" Z0 A
实际应用中的电压源和电流源
  X" |! B3 m% \( V6 V0 m+ w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
% P& r1 k! s3 A4 E- w
意义用支路电流作为未知量,列方程求解的方法。' b1 L$ R5 v. `3 v; n

. q4 l, x: G* h& 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。

/ c9 O/ m3 y9 b; l8 C0 D# a
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)。
; [( E6 _! b5 y2 N! w, Y0 ^
  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。
  ]4 F/ a8 m7 D) M1 l% L, J2 T" C! M+ c! m  `1 r: F9 N
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。
# U8 l5 @/ O4 o  J) L
4 u, M) b* @7 X0 Z/ |! L4 a; s* z! }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。

9 v' N( r6 ^7 {9 F6 p
  戴维宁定理  

9 e6 c6 F8 w$ ~$ P
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。
8 B/ Y' z+ Z) o6 \
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。
  L. c& L/ y: K! D- y" E  i* v6 m- r, u( f
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。
    ) s2 S/ g0 ~2 i( M
  • 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。
    % C1 R! z/ H  D8 b) G& R

! f5 T9 ?, E! l4 L) I  U8 U
  诺顿定理  4 I: r) p" T+ E4 {& j& H0 s
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。5 b  `, P& p1 G) ^  C( A+ }

2 K3 w3 H' ^& P' x* |  `9 \' E5 N: l) C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。8 o5 s4 y) P( \9 |' W2 u
, u5 T' W6 C. S: l
等效电源内电阻的求法
同戴维宁定理中内电阻的求法。
: \. a% j% J# {3 ~
8 f5 u; c+ ?+ m2 B7 q  换路定则  

$ `/ s' h( T  c2 `
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。! B5 g! Z- Y# |! x
! \9 g2 V$ m' p/ s4 x) i
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。
    - i& |  E9 y2 j0 ^
  • 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。
    / d+ h9 M- u/ `0 ~
  • 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。
    ; N& j6 U  n# R& y9 u
  • 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。
    2 y8 b; O. \1 ^7 @( N' d4 ^% n
; a' {( [9 C( f; N
  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。
    9 H* q) G: y0 w, S. ~
  • 表示变化快慢的量:周期T,频率f,角频率ω。

    : J0 H# y8 `- Z5 f/ z! g
  • 表示初始状态的量:相位,初相位,相位差。

    0 i7 M. h, ^1 t

  m1 G) T4 c+ _
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。
    ( d( B0 J% s/ V
  • 复数的表示方式:1.代数式;2.三角式;3.指数式;4.极坐标式。

    7 A  l! w* x7 j. i9 s! G+ P; o
  • 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。

    " r4 b% ], `4 ~0 y. m
  • 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。

    - |. T1 L3 ^( P! i
# p, u/ T6 C5 d! O7 t
  正弦量的相量表示法  

+ i9 O0 ]5 i% {' `, |9 c
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。
' \9 g* P. l3 e( o9 T! F" c
最大值相量
用复数的模表示正弦量的最大值。
- ~, L" q$ S- M. u
有效值相量
用复数的模表示正弦量的有效值。5 t* O- ], P6 U9 B, ]- H

; v: P( d; o. K, O! O2 o2 T2 n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。/ N/ J2 v3 c0 w  K7 h

1 T( v1 w  P; {0 V" e3 b用相量表示正弦量的意义
* F+ |& ?& N/ N0 e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。
2 y4 L7 p# N" d$ y
交流电路的功率
  • ·瞬时功率:p=ui=UmIm·sin(ωt+φ)·sinωt=UIcosφ-UIcos(2ωt+φ)

    0 y6 w6 Y8 p! q7 g' P' ?
  • 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。
    / c, v9 J# b- m; f; [+ }
  • 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。
    9 O8 Z/ ?5 p3 `/ [
  • 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。

    & g( o' r0 S3 L6 Q2 H4 m) X
  • 功率三角形:P、Q、S组成一个三角形,其中φ为阻抗角。
    % o4 _$ m( v! q" s6 X
* a' L  U' N- A& }
  电路的功率因数  

$ @  B/ D8 Z! E& H7 T  P! V
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。
* u3 @$ O6 g7 u1 I

7 C# w4 ~& C7 [# g7 t7 `5 {7 S+ P0 H- a
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。

% [' m1 F. X; x
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。
    2 _  w/ k: T( n4 y+ C
  • 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。
    ' G9 m8 [' P5 D# 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。

    - h! [1 `4 w/ t" d5 E% U' o( g
) @# E1 u# g# ^
0 v" T/ S9 d# \9 j( l

  H5 V3 J* {8 V- `- }! C( }! K. C% I0 Q+ s' j) R7 G( u

+ v+ d" U" N# n. F6 g9 d1 n7 T. U4 b; k$ F9 ?
- D/ l, [5 ?: s* J( O

  h& z+ D9 Q% r2 t( E4 B1 A8 Y
" }4 {7 x6 b" Q, b: @, C
# V" w5 y2 O  l. X) V2 L$ {# e* ^  ~- }
  M* X4 Z; f6 v" e+ \2 \3 j; b

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  • TA的每日心情
    开心
    2025-10-28 15:47
  • 签到天数: 1199 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; |' |8 d+ L- v3 A% V4 F
    :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
    ! j2 W5 k! _9 R6 o# g
    非常感谢楼主,谢谢分享!!!!
  • TA的每日心情
    开心
    2025-10-28 15:47
  • 签到天数: 1199 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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