一、电路基础
电压和电流
电流的参考方向可以任意指定。分析时,如果参考方向与实际方向一致,则为i0,否则为i0。
电压的参考方向也可以任意指定。分析时,如果参考方向与实际方向一致,则u0为u0。
动力平衡
在实际电路中,来自电源的功率总是等于负载消耗的功率。
所有电路的欧姆定律
U=E-RI
负载大小的重要性
电路的电流越大,负载越大,电路的电阻越大,负载越小。
电路的开路和短路
断路:I=0,U0电路短路:U=0,I0。
二、基尔霍夫定律
几个概念
支路:电路的支路。节点:三个(或更多)分支的连接点称为节点。循环:由分支组成的封闭路径称为循环。网状:电路中没有其他支路通过的回路称为网状。
基尔霍夫电流定律
定义:在任何时刻,流入一个节点的电流的代数和为零。换句话说,流入电流等于流出电流。表达式:I in sum=0或:I in=i out。它可以扩展到封闭曲面。
基尔霍夫电压定律
定义:通过任何闭合路径,电压的上升等于电压的下降。或者:在闭环中,电压的代数和为零。换句话说,在闭环中,电阻上的压降之和等于电源电动势之和。
潜能的概念
定义:某一点的电位等于该点到电路参考点的电压。指定参考点的电位为零。这叫接地气。电压用符号U表示,电势用符号v表示,两点之间的电压等于两点之间的电势差。注意简图的供电。
三、理想电压源和理想电流源
理想电压源
无论负载电阻和输出电流如何,理想电压源的输出电压都是恒定的。理想电压源的输出功率可以达到无穷大。
理想的电压源不允许短路。
理想电流源
无论负载电阻和输出电压如何,理想电流源的输出电流都是恒定的。理想电流源的输出功率可以达到无穷大。
理想电流源不允许打开。
理想电压源和理想电流源的串并联
当理想电压源和理想电流源串联时,电路中的电流等于电流源的电流,电流源工作。
当理想电压源和理想电流源并联时,电源两端的电压等于电压源的电压,电压源工作。
理想电源和电阻的串并联
理想电压源与电阻并联,电阻可以去掉(断开),不影响其他电路的分析。
理想电流源与电阻串联,可以去掉电阻(短路),不影响对其他电路的分析。
实际应用中的电压源和电流源
实际的电压源可以用理想电压源和内部电阻的串联来表示。
实际电流源可以用理想电流源和内部电阻的并联来表示。
四、分支电流方法
意义
以支路电流为未知量,求解列方程的方法。
列方程法
1.电路中有B个支路,总共需要列出B个方程。2.如果电路中有n个节点,首先用基尔霍夫电流定律列出n-1个电流方程。3.然后选择b-(n-1)个独立电路,用基尔霍夫电压定律做电路的电压方程。
注意力问题
如果电路中的一个支路含有电流源,则该支路的电流已知,可以省略一个方程(一个回路的电压方程)。
五、叠加原理
意义
在线性电路中,各处的电压和电流都是多个电源单独作用叠加的结果。
溶液法
考虑单电源时,应去掉其他电源,短路其他电压源,断开电流源。
注意力问题
在最后的叠加中,
带源的复杂二端网络相当于一个电阻和一个电压源。
等效电源电压的求解
断开负载电阻,找出电路的开路电压UOC。等效电源电压UeS等于双端网络的开路电压UOC。
等效电源内阻的求解
断开负载电阻,去掉二端网络中的电源(电压源短路,电流源开路),从负载两端看到的电阻就是等效电源的内阻R0。
断开负载电阻,找出电路的开路电压UOC。然后,短路负载电阻,求出电路的短路电流ISC,等效电源内阻等于UOC/ISC。
七、诺顿定理
意义
含源的复杂二端网络等效为电阻和电流源的并联电路。
等效电流源电流IeS的求解
短路负载电阻,找出电路的短路电流ISC。则等效电流源的电流IeS等于电路的短路电流ISC。
等效电源内阻的求解
同一戴维南定理中内阻的求解。
八、道路变更规则
换道原则
切换时:电容两端电压不变,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,电感的储能与流过它的电流有关。
切换电路时电感和电容的处理。
切换前,当电容没有储能时,Uc(o )=0。投切后Uc(o-)=0,电容两端电压等于零,可以认为电容短路。
投切前,电容已储能时,UC (o)=u,投切后,Uc(o-)=U,电容两端电压保持不变,故可将电容视为电压源。
开关前,电感无储能时,IL(o-)=0。开关后IL(o )=0,流过电感的电流为零,所以电感可以视为开路。
开关前,电感已储能时,IL (o-)=i,开关后,IL(o )=I,电感上的电流保持不变,所以可以把电感看作电流源。根据上述原理,可以计算出切换后电路中电压和电流的初始值。
九、正弦量的基本概念
正弦量的三要素
代表大小的量:有效值,最大值。
表示变化速度的量:周期t,频率f,角频率。
代表初始状态的量:相位、初始相位和相位差。
复数的基础知识
复数可以用来表示有向线段。复数A的模为r,径向角为。
复数的表示:1。代数表达式;2.三角形;3.指数型;4.极坐标。
复数的加减用代数表达式进行,复数的乘除用指数或极坐标进行。
复数虚数单位j的含义:任何向量乘以j都是正向旋转(逆时针),乘以-j都是反向旋转(顺时针)。
十、正弦量的相量表示
相量的重要性
正弦的大小用复数的模表示,正弦的初相位用复数的角表示。相量是一个复数,用来表示正弦量。为了区别于一般的复数,在相量的符号上加了一个点。
最大相量
正弦的最大值用复数的模来表示。
有效值相量
正弦的有效值用复数的模来表示。
注意力问题
正弦量有三个元素,而复数只有两个元素,所以相量只表示正弦量的大小和初始相位,而不是交流电的周期或频率。相量不等于正弦。
用相量表示正弦量的意义
正弦用相量表示后,正弦的加、减、乘、除、积分、微分运算都可以转化为复数的代数运算。相量的加法和减法也可以用图解法实现,这与平行四边形法相同
10二、电路的功率因数
功率因数的重要性
功率因数是电路的有功功率与总视在功率的比值,从功率三角形可以看出。
高功率因数意味着电路中有功功率的比例大,无功功率的比例小。
功率因数低的原因
感性负载异步电动机在生产生活中应用广泛,洗衣机、电风扇、荧光灯等都是感性负载。
电动机轻载或空载运行时(大马拉小车),异步电动机空载运行时,COS =0.2 ~ 0.3,额定负载时,COS =0.7 ~ 0.9。
提高功率因数的意义
在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。
提高发电设备和变压器的利用率:发电机、变压器等供电设备具有一定的容量,称为视在功率。提高电路的功率因数可以减少无功功率的输出,提高有功功率的输出,增加设备的利用率。
降低线路损耗:在线路传输功率和电压不变的情况下,提高线路的功率因数可以降低线路的电流,从而降低线路上的功率损耗和电压降,提高供电质量,使用更细的导线可以节省建设成本。
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