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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
' Q0 c& U9 z+ b' B  l
8 B6 m1 [$ R9 r/ q* H
  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。

7 K3 F+ s6 G- K8 f
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。
$ y( {/ g( q- y+ G  V3 Q4 y
全电路欧姆定律
U=E-RI4 P7 _; B( A% n
6 \. y: ^/ H) |* k8 z4 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。
) k' Q! u% l. ]3 A& d/ r: k, [2 E# F3 Z( Y" A
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 。
$ g+ N# Y# X' t) a, M+ z) p+ ?
  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。
; T% I6 t7 k6 I6 t$ k# ?- K
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。

% z  {( }' Z! q1 ^
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。- V/ |7 z( n! M9 \
! R. }* Z; h6 P+ O: _+ a
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。
    6 f1 a; D1 S! p! ?+ G/ p8 J3 K3 a' A
  • 规定参考点的电位为零。称为接地。
    ! x8 A, G) }( N" ^& t2 l0 A& B
  • 电压用符号U表示,电位用符号V表示
    - F8 F0 i  E( v! {
  • 两点间的电压等于两点的电位的差 。

    ( c* E  i# Z$ P0 d3 ~; _/ ^
  • 注意电源的简化画法。

    4 M5 D' e8 e* M& C
9 Z# Q; u( q6 n
  理想电压源与理想电流源  
1 B3 t( X1 s( C
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。

      N, p' }  I3 w
+ I# Y- F& f) |$ b( B4 e' F" v
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* Z( Q) V* l6 c2 p: x  D* e
  • 理想电流源不允许开路。

    - Z/ g1 A" L: T4 O) `

9 x# L' V1 H% U4 w' K
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。
    - B5 q$ a: V5 M$ {$ g- m& V
  • 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。
    1 n: W+ ?) D  Q* [

' G) z( _/ w% U& ^. J
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。

    & Z* e1 u( H) c* N% {
  • 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。
    ( @8 ]4 y. l9 e  q

3 j/ N" n# m' ^2 t: V3 V
实际应用中的电压源和电流源
6 l/ R, t. P6 ~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3 O" _9 h6 A7 {
意义用支路电流作为未知量,列方程求解的方法。$ z0 b; P+ m" I# R2 w% x8 M& o

5 X; a/ I( r3 k1 r! F; e
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。
( ]- K+ J% F: R/ o
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)。
8 e* r9 e! C  W5 J" f
  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。
; g6 q& K2 t6 N* G9 G2 _2 m1 \: s3 h  }% \8 S$ E3 d% y
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 |' p$ `  p0 |
1 {3 z7 @( g$ E6 B! \* F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。

# {# e1 S' n. }& d. g9 r
  戴维宁定理  

& W( \# F( H" K9 C4 I
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。

, i, z  F' i. p' a+ A9 M& ?; S' W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。, Z& u8 H; `. D1 z0 X; C0 x

! C* ]" z/ [. k/ w) E0 Q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。

    # R" J& }" M$ B4 t1 K
  • 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。
    " u: ]) Y6 o( Q6 E3 L) D% i
  T( H" ?1 d0 _
  诺顿定理  : x  Z* B3 L: _$ X
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。
% Y8 n+ D& z; V: Z$ Z8 Z
1 B. N/ G8 `5 y; d. ]% ~* H; 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。0 A% t0 G/ d3 \$ Q: }/ B# L

5 [4 o/ E9 k  M% q& o9 X) E5 m. t等效电源内电阻的求法
同戴维宁定理中内电阻的求法。6 K, N! n) B0 O0 w8 E" Z

$ j0 ~  {3 z0 V3 q+ X+ S  换路定则  
3 X) }- F6 D+ \8 |' `$ e
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。
; s2 u- {  Y# e3 p5 u
: y7 F6 J$ b1 U0 `- c! A
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。

    1 e( r$ @* Z& d$ `9 a8 P
  • 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。
    + |% ?: b2 r' a5 W  p0 m7 o( i
  • 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。
    4 L9 y' d% l4 \5 R
  • 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 ]. B" F! K7 w
+ n' l6 S9 \% v0 U) a
  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。
    ! ^3 h4 s. d9 Z; D! C0 ^9 w
  • 表示变化快慢的量:周期T,频率f,角频率ω。
    ; i% B# Y6 F. V9 h
  • 表示初始状态的量:相位,初相位,相位差。

    $ B3 m! {7 o9 L) V; M4 \' o; R

) U8 O0 c1 {& s: d: C& _) `2 U6 w
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。

    . \$ h/ W5 I% u+ S- w
  • 复数的表示方式:1.代数式;2.三角式;3.指数式;4.极坐标式。

    ( c. S# D% V" Q9 F) o/ ~5 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。
    & h9 ]% F9 P$ B/ ~5 V
  • 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。
    2 S/ i8 D, F3 L1 E

3 F% S9 V( l% s! S. P" ~9 X
  正弦量的相量表示法  

2 i2 D" I( C9 p* d; x8 b) j, ?
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。
+ O" c' I  B( r
最大值相量
用复数的模表示正弦量的最大值。
. ?* {- L& J; K0 k. e
有效值相量
用复数的模表示正弦量的有效值。& g1 h5 y7 v# n* E" N; m
: z# a! C1 a! a& u) i; S
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。
$ U2 w7 ]! l# w  k/ G
; Y# H7 w+ D1 n$ _6 `+ o用相量表示正弦量的意义
" q* a0 p" _) v, M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。

: z+ t/ X9 f* v* X
交流电路的功率
  • ·瞬时功率:p=ui=UmIm·sin(ωt+φ)·sinωt=UIcosφ-UIcos(2ωt+φ)
    6 [! k( n0 P! M/ L% w
  • 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。
    2 J$ J. y9 D/ e3 w9 F# ~$ R
  • 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。
    ( k, v% Z, f. _) U" U
  • 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。

    ' }, q4 f% B# I( Q. K
  • 功率三角形:P、Q、S组成一个三角形,其中φ为阻抗角。
    : g, d; w) q9 E+ s/ L, D/ a: S! E* O

) @$ b* M2 m- ^! H
  电路的功率因数  
$ K1 g- b# x0 f$ {) U2 i
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。6 g3 b1 t. V* x7 L  \9 s. H

7 O. S. p4 b$ T1 j' R7 P" K0 b
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。

9 n# @& @- k% H
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。
    # x2 f9 ~7 E  X- H# Z  l. O) X
  • 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。

    " G, D) b1 e& u; T6 O% J$ }# R
  • 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。

    - l. {2 Y1 w9 \) M6 V- Q

4 M) t! m& i5 j0 q4 f# J) H) i- J
, d5 d# X# h  s# P
* R$ F7 ]0 W' k5 T+ Y6 C
( ?  ]7 [$ `4 W5 P( b1 e
, \/ ?4 W4 h/ Y1 {5 H
4 d/ }' G+ H9 M
5 f6 [3 ?5 f0 Y+ @' L2 q
. H9 Y- Q( m  a) e, Q! w; H" w2 n

1 u% X* p4 u8 V; \, }
9 X) _/ q9 \% Z" a1 n" {+ M) ?4 f6 g/ e% `: X, i2 H: y
5 @: z. a" f& W0 H

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  • TA的每日心情
    开心
    2025-10-29 15:10
  • 签到天数: 1200 天

    [LV.10]以坛为家III

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    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' [. g  `& k. y" J( P+ r) 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
    5 W& y' L. j$ n
    非常感谢楼主,谢谢分享!!!!
  • TA的每日心情
    开心
    2025-10-29 15:10
  • 签到天数: 1200 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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