电工基础知识大全

电工基础知识目录1、电流、电压、电阻2、电容、电感、电抗3、常用公式4、谐振电路第1章电流、电压、电阻高水位水位差水泵水流1.1电流水位差(水压)水流水泵电位差（电压)电流电源1.1.1串联电路R1R2I1I2UI21III1.1.2并联电路R1UIR2I1I2IRRRI2121IRRRI2112★电动势的单位：伏特(V)★电动势的实际方向：负极正极1.2电压电动势的大小在数值上等于电源两端的开路电压.UE理想电压源:E=U如何测出电动势的大小?非理想电压源:E＞UUEAOE=UAO电动势和电压有些什么区别？（1）它们描述的对象不同：电动势是电源具有的，是描述电源将其他形式的能量转化为电能本领的物理量，电压是反映电场力做功本领的物理量。[答]电动势和电压虽然具有相同的单位，但它们是本质不同的两个物理量。（2）物理意义不同：电动势在数值上等于将单位电量正电荷从电源负极移到正极的过程中，其他形式的能量转化成的电能的多少；而电压在数值上等于移动单位电量正电荷时电场力作的功，就是将电能转化成的其他形式能量的多少。它们都反映了能量的转化，但转化的过程是不一样的。1.2.1串联电路R1R2U1U2UIURRRU2111URRRU212221UUU1.2.2并联电路R1UIR2U1U221UUU1.3电阻SLR1兆欧=103千欧=106欧姆1MΩ=103KΩ=106Ω对于一段材质和粗细都均匀的导体来说，在一定温度下：R1R2U1U2U总R总U总所以IIU1IR1=U2IR2=且U总=U1+U2由欧姆定律可得:U总IR总=U1+U2=I=U1I+U2I=R1+R2补充说明:(1)串联电路的总电阻大于任何一个分电阻，原因是串联后相当于增加了导体的长度。(2)n个相同的电阻串联后的总阻值为nR。由此推出:串联电路的总电阻等于各分电阻之和。即:R总=R1+R2R1R2UI总I1I2R总UI总由欧姆定律可得:UR1I1=UR2I2=且I总=I1+I2UR总I总=所以UR总UR1=+UR21R总1R1=+1R2由此推出:并联电路的总电阻的倒数等于各分电阻的倒数之和。1R总1R1=+1R2即:或：R1R2R1+R2R总=1R总1R1=+1R21R总=R1+R2R1R2R1R2R1+R2R总=R1R2R1+R2R总=＜1R总R1=R1R2R1+R2R1=R2R1+R2因为所以R总＜R1同理R总＜R2补充说明:（1）并联电路的总电阻小于任何一个分电阻，原因是并联后相当于增加了导体的横截面积。（2）n个相同的电阻并联后的总阻值为Rn第2章电容、电感、电抗2.1电容元件(capacitor)线性电容元件：任何时刻，电容元件极板上的电荷q与电压u成正比。2、电路符号1、电容器C++++––––+q–q与电容有关两个变量:C,q对于线性电容，有：q=Cu3.元件特性，C称为电容器的电容电容C的单位：F(法)(Farad，法拉)F=C/V=A•s/V=s/常用F，nF，pF等表示。Ciu+–+–uqCdef4、伏安特性：线性电容的q~u特性是过原点的直线C=q/utg5、电压、电流关系：u,i取关联参考方向Ciu+–+–表明电流正比于电压的变化率。quOdtduCdtCuddtdqi)(电容有隔直作用ttttttttξiqtqξiCuidξCξiCξiCtutt000000d)(d11d1d1)()()(dtduCi由有结论：1、电容元件是一个动态元件；2、电容元件有“记忆”效应。6、电容元件的功率和能量在电压、电流关联参考方向下，电容元件吸收的功率为到t从t-时间内，电容元件吸收的电能为dtduCuudtduCuip则：电容在任何时刻t所储存的电场能量Wc将等于其所吸收的能量。0)(21)(21)(21)(21)ξ(21ddd220)(222tqCtCuCutCuCuξξuCuWuttC若由此可以看出，电容是无源元件，它本身不消耗能量。从t0到t电容储能的变化量：7、小结：(1)i的大小与u的变化率成正比，与u的大小无关；(3)电容元件是一种记忆元件；(2)电容在直流电路中相当于开路，有隔直作用；(4)当u，i为关联方向时，i=Cdu/dt；u，i为非关联方向时，i=–Cdu/dt。)(21)(21)(21)(21022022tqCtqCtCutCuWC2.2电感元件Li+–u变量:电流i,磁链1、线性定常电感元件L称为自感系数L的单位：亨（利）符号：H(Henry）iLdef由电磁感应定律和楞次定律:tdΦNtΨudddi,右螺旋u,i关联i+–u3、电压、电流关系：tiLuddLi+–utttuLituLi0d1)0(d1ttu0d)0(动态元件记忆元件2、韦安（-i）特性i04、电感的储能也是无损元件L是无源元件tiLiuipddξiLiWtdξdd吸0)(21)(21220)(tLtLii若(1)u的大小与i的变化率成正比，与i的大小无关；(3)电感元件是一种记忆元件；(2)电感在直流电路中相当于短路；(4)当u，i为关联方向时，u=Ldi/dt；u，i为非关联方向时，u=–Ldi/dt。5、小结：6.3电容、电感元件的串联与并联1.电容的串联u1uC2C1u2+++--itξξiCud)(111tξξiCud)(122tξξiCCuuud)()11(2121tξξiCd)(1等效电容iu+-C等效u1uC2C1u2+++--i电容串联求等效电容与电导串联求等效电导类似！与电阻并联求等效电阻公式类似！tξξiCud)(111tξξiCud)(122tξξiCud)(1uCCCuCCu21211uCCCuCCu21122iu+-Cu1uC2C1u2+++--i串联电容的分压i2i1u+-C1C2ituCidd11tuCidd22tuCCiiidd)(2121tuCddCCC21iu+-C等效2.电容的并联等效电容电容并联求等效电容与电导并联求等效电导类似！与电阻串联求等效电阻类似！i2i1u+-C1C2ituCidd11tuCidd22tuCiddiCCi11iCCi22iu+-C并联电容的分流3.电感的串联tiLudd11tiLtiLLuuudddd)(212121LLLu1uL2L1u2+++--iiu+-LtiLudd22等效等效电感电感串联求等效电感与电阻串联求等效电阻类似！uLLLuLLtiLu211111dduLLLuLLtiLu212222ddu1uL2L1u2+++--iiu+-L等效串联电感的分压tξξuLid)(111u+-L1L2i2i1iu+-L等效tξξuLid)(122tξξuLLiiid)(112121tξξuLd)(1212121111LLLLLLL4.电感的并联等效电感电感并联求等效电感与电阻并联求等效电阻类似！iLξξutd)(212111d)(1LLiLiLLξξuLit211222d)(1LLiLiLLξξuLitu+-L1L2i2i1iu+-L等效并联电感的分流注意以上虽然是关于两个电容或两个电感的串联和并联等效，但其结论可以推广到n个电容或n个电感的串联和并联等效中。1.3欧姆定律IRUIURURIRUIU---(V)R---(Ω)I---(A)一、部分电路欧姆定律二、全电路欧姆定律rREIErIRrUrIIREURrIEUR第3章电学公式第4章谐振电路概述：谐振是正弦电路中可能发生的一种特殊现象。由于回路在谐振状态下呈现某些特征，因此在工程中特别是电子技术中有着广泛的应用，但在电力系统中却常要加以防止。教学内容谐振的概念，串联与并联谐振的条件、特征等。教学要求1.深刻理解谐振的概念。2.熟练掌握串联谐振与并联谐振的条件与特征。教学重点和难点重点：RLC串联谐振的条件与特点。难点：并联谐振电路的应用。4.1串联谐振电路一、谐振现象谐振概念：含有电感和电容的电路，如果无功功率得到完全补偿，使电路的功率因数等于1，即：u、i同相，称此电路处于谐振状态。谐振串联谐振：L与C串联时u、i同相并联谐振：L与C并联时u、i同相0iu此时阻抗角uRLCRuLuCui二、串联电路的谐振条件01RXXtgCLZXXjRZCL因为若电路谐振01CLXXCL串联电路谐振条件：感抗=容抗CL1CL001谐振角频率和谐振频率00f谐振条件谐振角频率LC10LCf210谐振频率f2三种调谐方法：（1）调频调谐：LCfLC21100或（2）调容调谐：LC201（3）调感调谐：CL201例6-1某个收音机串联谐振电路中，C=150pF，L=250μH，求该电路发生谐振的频率。解:LC10因为所以kHz82014.321016.52600fsrad/1016.51025010150166120有例6-2RLC串联电路中，已知L=500μH，R=10Ω，f=1000kHz，C在12~290pF间可调，求C调到何值时电路发生谐振。解:LC21因为pFC7.5010500)1010002(1623有答：当C调到50.7pF时电路发生谐振。三、串联谐振电路的基本特征2.电路的电抗为零，感抗与容抗相等并等于电路的特性阻抗CLCL001RZ01.电路阻抗最小,且为纯电阻RUIIISmax03.当电源电压一定时，谐振电流最大RCRLQ0014.当品质因数此时5.无功功率为零，电源供给的能量全部消耗在电阻上。SCLQUUU00电感电压和电容电压远远超过电源电压一般情况下:Q1电压谐振UUUUCRRLQCL001定义品质因数讨论定义特性阻抗CLCL001谐振时的感抗、容抗RQQ物理意义在谐振状态下,若RXL、RXC，Q则体现了UC或UL比U高出的倍数。例6-3图示RLC串联电路，已知R=9.4，L=30H，C=211pF，电源电压U=0.1mV。求电路发生谐振时的谐振频率f0，回路的特性阻抗和品质因数Q及电容上的电压UC0。电路的谐振频率解:2MHzHz10211103021211260LCf回路的特性阻抗377102111030126CL电路的品质因数404.9377RQ电容电压UC0=QU=40×0.1mV=4mV4.2并联谐振电路iCiRL+uS-iCRL一、谐振条件))()(12222LRLCjLRRCjLjRY（22)(LRLC虚部=0，则、同相IU谐振条件谐振角频率2220111RLCLCLRLCLCRLCLRLCf2220121121谐振频率R很小LC10R很小LCf210如果，0实数．电路可能谐振CLRCLR，0虚数．电路不可能谐振012LCR012LCR二、并联谐振电路的基本特征iCiRL+u-iCRL1.谐振时，回路与同相。IU202)(LRUIL当R0LLUIL0IC=U0C而总电流2020)(LRURUGII与电压同相位当R0L，GCL001，得IL≈ICI0，电感线圈与电容并联，谐振时，IL≈ICI0线圈电阻很小URLICII2.谐振时，回路导纳最小且为纯电导))()(2222LRLCjLRRY（在R