电路基础复习大纲

2电路组成：电源，负载，中间环节欧姆定律基尔霍夫定律开路短路有载轻载电路应用：工作状态一、知识结构图电流定律（KCL）电压定律（KVL）基本概念基本定律主要物理量：电流，电压，电位，电动势，电功率电路模型：电压源模型，电流源模型理想元件：电阻，电感，电容，理想电压、电流源满载：额定值过载31.任何一个完整的电路（一）电路的组成由3部分组成电源（或信号源）负载中间环节2.电路模型：用理想电路元件代替实际元件构成的电路。3.实际电路模型化的意义：简化电路分析和计算。二、需掌握的知识要点41.实际方向电流实际方向是指正电荷运动的方向。2.参考方向（二）电流、电压和电动势的方向电压实际方向是指电位降的方向。电动势的方向是指电位升的方向。电流、电压的参考方向可任意选定，当参考方向与实际方向一致时为正，反之为负。在未标出参考方向的情况下，其正负是无意义的。53.在分析电路时常选取参考点的电位为零，电路中其他各点的电位等于该点与参考点之间的电位差（即电压）。参考点不同，各点的电位也不同，而各点之间的电压不变。4.电路元件的性质在电压U和电流I的参考方向一致的条件下：当功率P＝UI为正值时，该元件从外电路吸收功率，属于负载性的。当P为负值时，该元件向外电路发出功率，属于电源性的。6（三）电路的状态即电源开路，这时电流为零，电源端电压等于理想电压源的电压US，电路不消耗功率。有3种状态开路短路有载1.开路2.短路短路通常是一种事故，这时电源端电压为零，短路电流IS＝E/R0，电路功率全部消耗在电源内阻上。7是电路的一般工作状态，这时电源发出的功率减去内阻消耗的功率等于外电路上消耗的功率。3.有载4.额定值是制造厂为了使产品能在给定的工作条件下正常运行而规定的允许值。电气设备和元器件在额定状态下工作是最合理的。（四）基尔霍夫定律由2部分组成基尔霍夫电流定律基尔霍夫电压定律8（2）应用：通常应用于结点，也可推广应用于任一假设的闭合面。1.基尔霍夫电流定律（1）内容：任一瞬间，通过电路中任一结点的各支路电流的代数和恒等于零。（2）应用：通常应用于闭合回路，也可推广应用于任何开口电路。2.基尔霍夫电压定律（1）内容：任一瞬间，作用于电路中任一回路各支路电压的代数和恒等于零。9（五）理想电路元件及伏安特性在电压和电流的参考方向一致的条件下，电阻元件、电感元件、电容元件的伏安特性是：1.理想电路元件分类理想电路元件储能元件（电感、电容）无源元件有源元件耗能元件（电阻）理想电压源理想电流源2.伏安特性RiudtdiLudtduCi10理想电压源的电压恒定不变，而电流随外电路而变。理想电流源的电流恒定不变，而电压随外电路而变。（六）电路模型1.分类实际电源的电路模型电压源模型电流源模型电压源模型是理想电压源和电阻的串联组合。电流源模型是理想电流源和电阻的并联组合。2.构成3.电压源模型与电流源模型可等效变换条件是内阻相等，且IS＝US/R0121电路的分析方法线性电路非线性电路简单电路复杂电路基本定理——欧姆定律基本方法——电阻等效变换法基本定理扩展方法叠加定理基本方法——支路电流法电源等值变换法叠加法等值电源法结点电压法——图解法、等效电路法基尔霍夫定律电流定理电压定理等值电源定理戴维宁定理诺顿定理等值电压源法等值电流源法电压源电流源一、知识结构图13（一）支路电流法1.支路电流法是分析和计算电路的基本方法。它是以电路中的支路电流为未知数，应用基尔霍夫电流定律列出电路方程，通过解方程组得到各支路电流。2.应用支路电流法时，首先要假定电路中各支路电流的参考方向。求得的电流为正值时，电流的实际方向与参考方向一致，否则相反。3.对于具有n个结点、b条支路的电路，可列出（n-1）个独立的结点电流方程和[b-(n-1)]个独立的回路电压方程。二、需掌握的知识要点14(二)叠加定理2.叠加定理是反映线性电路基本性质的一条重要定理。依据它可将多个电源作用下产生的电压和电流，分解为各个电源单独作用时产生的电压和电流之代数和。3.某电源单独作用时，将其他理想电压源短路，其他理想电流源开路，而电源的内阻均须保留。1.内容：在线性电路中，有几个电源共同作用时，在任一支路所产生的电流（或电压）等于各个电源单独作用时在该支路所产生的电流（电压）的代数和。15(四)戴维宁定理1.内容：将有源二端线性网络等效为电压源模型的方法，叫做戴维宁定理。2.任何一个有源二端线性网络都可以用一个由电压US的理想电压源和内阻R0相串联的电压源模型来等效代替。此理想电压源电压US等于有源二端网络的开路电压，内阻R0等于有源二端网络中所有电源均除去后所得到的无源二端网络的等效内阻。3.戴维宁定理最适用于求解线性有源网络中某一支路的电流。17正弦交流电路电路结构形式正弦交流电路分析方法基本概念正弦交流电三要素正弦交流电的表示方法正弦交流电路元件阻抗关系功率关系特殊应用电压—电流关系（大小相位）纯电阻电路纯电感电路纯电容电路单一参数电路R、L、C串联电路阻抗的串联与并联电路复杂交流电路（略）一、知识结构图18正弦交流电三要素正弦交流电的表示方法正弦交流电路元件基本概念周期T，频率f，角频率ω幅值（Um，Im，Em），有效值（U，I，E）初相位φ，相位α=ωt+φ，相位差φ同相=0反相=±π超前φ滞后φ正交=±π/2三角函数表示法i=Imsin（ωt+φ）波形图表示法向量表示法ΙΙ向量图表示法221,,2LLiLWdtLdiLLulSNL电阻Rip,iuslR2电感电容CCuCWdtCduCCidSC221,,19正弦交流电路分析方法RUCULUZUIarctan,RCXLXarctan,)CXLX(R)CXLX(jRZ22并联：IZZZIZZZ2121),2111/(1电压—电流关系（大小相位）阻抗关系UZZZUCXLXjRZZZ2111),(21串联：瞬时值关系：相量关系：有效值关系：三角函数表示波形图表示相量式：相量图ZUZUI20正弦交流电路分析方法功率关系有功功率无功功率视在功率)(2cosWiRiIUIPCnXnILmXmIUIQ22sin2)(2)(22CQLQiPQPUIS特殊应用电路频率特性RC电路的频率特性电路中的谐振现象功率因数cos及其提高：条件，方法，意义低通滤波电路高通滤波电路带通滤波电路串联谐振：条件，特点，应用并联谐振：条件，特点，应用21（一）正弦交流电的概念1.定义：随时间按正弦规律周期性变化的电压和电流的统称。2.三要素：最大值Im（或有效值）频率ƒ（或周期T＝1/ƒ,或角频率ω＝2πƒ）初相位φ。若知三要素，即可写出瞬间表达式，画出波形图。3.有效值：一般所指电压、电流，额定电压、电流，电压、电流表和电路计算都使用有效值。二、需掌握的知识要点2mII22（二）正弦交流电的3种表示方法1.三角函数式：是一种基本的表示方法，能将三要素全面表示出来，但不便于计算。2.波形图：同三角函数式。3.相量表示法：是分析和计算交流电路的一种重要工具，它用相量图或复数式表示正弦交流电的量值和相位关系，通过简单的几何或代数方法对同频率的正弦交流电进行分析计算，十分方便。4.符号含义：小写字母代表时间函数；大写字母代表一定的大小；带下标的大写字母代表特殊的大小；上带圆点的大写字母代表相量。23（四）RLC串联电路2.单一参数电路欧姆定律的相量形式是：IjXULIRUIjXUc它们反映了电压与电流的量值关系，其中感抗：XL＝ωL容抗：XC＝1/ωC是具有一定代表性的电路。其欧姆定律的相量形式为：IZU（三）单一参数电路1.是理想化的电路。R是耗能元件，L、C是储能元件。24（五）正弦交流电路中基尔霍夫定律的相量形式将直流电路的规律扩展到正弦交流电路中进行分析计算的方法是：将直流电路中的E、U、I、R分别用交流电路中的来代替。将直流电路中的代数运算用交流电路中的复数运算代替。）＝或XKKZ(0EIUK0KIZ、、、IUE251.提高功率因数的意义：在于提高电源设备的利用率和减少线路消耗。（六）提高功率因数2.提高功率因数的措施：采用并联电容器的方法，其原理是用电容的无功功率Q对电感的无功功率进行补偿。26谐振是交流电路中的特殊现象，其实质是电路中L和C的无功功率实现完全的相互补偿，使电路呈现电阻性质。谐振的条件是：谐振频率是：串联谐振（电压谐振）：在RLC串联电路中发生的谐振，其特点是：电路阻抗最小，电流最大。并联谐振（电流谐振）：在线圈与电容器并联电路中发生的谐振，其特点是：电路阻抗最大，总电流最小。（七）谐振LCf21001CL28一、知识结构图定义：三相电动势，相线，相电压，线电压，相序，相量图Y形联结Δ形联结电源三相交流电路负载Y形联结、Δ形联结四线制对称不对称三线制对称不对称对称不对称功率有功功率对称不对称无功功率视在功率对称不对称对称不对称29（一）三相电源1.电动势的特点：三相对称，即幅值相同，频率相同，相位相差1200。相当于3个独立的交流电压源。2.相电压：是指在三相四线制供电系统中，相线与中性线之间的电压。在我国低压供电系统中通常相电压为220V。3.线电压：是指在三相四线制供电系统中，相线与相线之间的电压。在我国低压供电系统中通常线电压为380V。线电压是相电压的倍，在相位上超前相应的相电压300。3二、需掌握的知识要点30（二）三相负载的接法两种接法：星形联结、三角形联结。选择哪种要视负载的额定电压与电源电压决定。1.星形联结（1）三相对称负载时：中性线电流为零，故中性线可不接；三相负载不对称时：则必须接中性线，以保证各相相电压对称。（2）各相负载承受相电压，线电流等于相电流。2.三角形联结（2）三相对称负载时：线电流等于倍的相电流。（1）各相负载承受线电压，线电流等于相邻两相电流之差。331（三）功率1.可分别计算各相的有功功率和无功功率，相加后得三相有功功率和三相无功功率。3.若三相负载对称，则不论是星形联结，还是三角形联结，都可用以下公式计算三相功率。sinIUQll3llIUS3cosIUPll32.三相视在功率，一般不等于各相视在功率之和，除非三相负载对称。22QPS33一、知识结构图瞬态过程定义产生原因换路定则uC(0+)=uC(0-)iL(0+)=iL(0-)时间常数τ=RC，τ=1/R,物理意义电路的瞬态过程一阶电路定义三要素法：初始、稳态值、时间常数RC电路的充电过程RC电路的放电过程基本概念RC电路-t/)]e(-)(0[)()(ffftftffftfe)()0()()(34RL电路与直流电压接通RL电路的短接RL电路的断开防高电压的措施：并联续流二极管电路的瞬态过程微分电路定义：输出电压与输入电压的微分成正比微分电路波形图积分电路定义：输出电压与输入电压的积分成正比RL电路微、积分电路积分电路波形图351.电路的瞬态过程（一）瞬态过程的概念含有储能元件（L、C）的电路，从一种稳定状态变换到另一种稳定状态需要一段时间，这个过程是电路的瞬态过程。2.产生过程的原因换路定律数学表达式是)0()0()0()0(LiLiCuCu能量不能跃变。3.电路换路时的初始值可由换路定律来确定二、需掌握的知识要点36（二）瞬态过程的电压、电流求解1.RC、RL电路是只含有一个储能元件的一阶电路三要素法计算公式3.时间常数τ决定瞬态过程的长短2.求其瞬态过程的电压和电流用三要素法。时间常数单位s，它表示由初始值到稳态值达到总变化量的63.2%所需的时间。当t=(3～5)τ时，即可认为电路达到了稳态。在RC电路中，τ＝RC。在RL电路中，τ＝L/R。tffftfe)()0()()(37（三）微分电路和积分电路1.RC电路常用作微分电路、积分电路2.微分