一、直流电路的基本概念
1、电路的基本物理量
电压、电流、功率
(1)参考方向:关联、非关联
(2)会分辨电源和负载(功率守恒)
2、电路名词
串联、并联、节点(三条或三条以上支路的汇集点 (n))、支路(一个或几个二端元件首尾相接,中间无分岔,各元件上通过的电流相等 (b))、回路(电路中的任意闭合路径 (!))、网孔(不包含其它支路的回路(m))
二、简单电阻电路分析方法
1、欧姆定律
2、KCL和KVL
3、串并联:分压、分流公式
4.基尔霍夫定律
①基尔霍夫电流定律
基尔霍夫电流定律简称 KCL,它的基本内容是:任一时刻在电路的任一结点上,有支路电流的代数和恒等于零,用数学表达式表示为:ΣI=0或Σi=0
规定流出结点的电流前面取“十”号,流入结点的电流前面取 电流定律“-”号(反之亦可)。
在任一瞬间,流人任一结点的电流之和必定等于流出该结点的电流之和
Σi入=Σi出
②基尔霍夫电压定律
三、复杂电阻电路分析
1、等效变换法
(2)电源等效变换
③等效变换注意事项
两种实际电源等效变换时,应注意以下两个问题。
A.电压源和电流源的等效关系只对外电路而言,对电源内部则不等效。
2、网络方程法
通过建立电路方程,求解电路的方法
支路电流法
解题步骤
①观察未知支路电流个数。选择各支路电流参考方向和回路绕行方向,标注各结点
②根据结点数 n 列写(n-1)个结点电流方程。
③利用 KVL,列写 m 个网孔(独立回路)的电压方程。
④联立(n-1+m)个方并求解方程组,求出各支路电流值。
节点电压法(适用于节点较少的电路)
解题步骤
①选定参考结点,对其余(n-1)个结点设结点电位。根据结点电位,写出任意两个结点之间的电压方程
②根据节点列KCL方程
③ 用结点电位表示各支路电流。
3、网络定理法
叠加定理
“每个电源单独作用”是指每次仅保留一个独立电源,其他电源置零。具体方法为把 及应用理想电压源短路,理想电流源开路。
解题步骤
①把原电路按每次仅有一个电源单独作用的方式分别画出,并在图上标出待求量及参考方向。当其中一个电源单独作用时,应将其他电源置零。电源置零的原则是:电压源短路,电流源开路,其他元件的连接方式保持不变。
②分别求解每个电源单独作用时待求量的值。
③ 把每个电源单独作用时求出的待求量的值进行叠加。叠加时,必须认清各个电源单独作用时,在各条支路上所产生的电流、电压的分量是否与各支路上原电流、电压的参考方向一致。一致时,各分量取“十”,反之取“三”。叠加值应为代数和。
说明:此处给出了叠加定理在直流电路中的应用。实际上,叠加定理同样适用于线性元件构成的交流电路,
戴维南定理(线性有源二端网络等效定理)
任何含有电源的二端线性电阻网络,都可以用一个理想电压源 U与一个等效电阻R。串联组成。其中,电压源的等效电压U、等于原二端网络的开路电压,等效内阻 R,等于原二端网络电源移去后的等效电阻。
解题步骤
①把待求支路从原电路中移开,电路剩余部分成为一个含源二端网络
②确定含源二端网络的开路电压 US。
③确定去源二端网络的等效电阻 RS
— AC section —
一、 正弦交流电的表示方法
1. 正弦交流电的三要素
幅值:正弦交流电变化的最大值(幅值是正弦交流电变化的最大值,也是瞬时值中的最大值,常用带下标 m 的大写字母来表示,如等。)
角频率:角度变化快慢的物理量单位:弧度/秒(rad/s)
初相位: 角度变化的初始值单位:弧度(rad)或度(°)
单一参数电路的分析与计算
1.纯电阻电路
电压与电流的关系
在纯电阻电路中,电压和电流的关系是同频率、同相位。
电阻元件上电压和电流的关系仍遵循欧姆定律。
2.纯电容电路
①定义:电荷量与端电压的比值叫做电容元件的电容
②电容的单位为法拉,简称法,符号为F常用单位有: 微法(uF),皮法(pF)
③ 单位换算
1 F=106uF=1012pF
④ 电容的特性
某一时刻电容元件的i与该时刻电容元件u的变化率成正比与u的大小无关
电容元件是一个动态元件,在直流电路中,电容元件相当于开路,电容有隔断直流的作用:
电容元件是一种“记忆元件”
⑤ 容抗
电容器的容抗,单位为Ω
⑥ 电流与电压的关系
由于XC∝电容元件在交流电路中具有通高频、阻低频的作用
在纯电容电路中,电压与电流的频率相同;在相位上,电压滞后电流 90°
电容元件上电压和电流的关系遵循相量形式的欧姆定律。
3.纯电感电路
① 定义:将一根导线按照一定的形状绕制成线圈则为一简单的电感元件,
当电流通过线圈时,将产生磁通,是一种储存磁能的部件
② 磁链与产生它的电流的比值叫做电感元件的电感或自感,用字母L表示
对于线性电感:
③ 单位换算:电感的单位为享(利),符号为H,常用的单位有毫亨(mH)、微亨(μH)
1H=103 mH=106 μH
④ 电感的特性
某一时刻电感元件的电压与该时刻电感元件电流的变化率成正比与电流的大小无关
电感元件是一个动态元件
当i为常数(直流)时,di/dt=0→u=0,即电感元件在直流电路中相当于短路
电感元件是一种“记忆元件”
⑤ 感抗
电感器的感抗,单位为Ω
⑥ 电流与电压的关系
电感元件的感抗 ,单位为 Ω。
由于XL∝f,电感元件在交流电路中具有通低频阻高频的作用
在纯电感电路中,电压与电流的频率相同,在相位上,电压超前电流 90°
电感元件上电压和电流的关系遵循相量形式的欧姆定律。