【E課堂】新手必看：電路基礎(chǔ)知識(shí)總結(jié)

　　本文介紹電路知識(shí)的總結(jié)：

　　1.電壓電流

　　電流的參考方向可以任意指定，分析時(shí)：若參考方向與實(shí)際方向一致，則

　　i>0，反之i<0。

　　電壓的參考方向也可以任意指定，分析時(shí)：若參考方向與實(shí)際方向一致，則u>0反之u<0。

　　2.功率平衡一個(gè)實(shí)際的電路中，電源發(fā)出的功率總是等于負(fù)載消耗的功率。 3.全電路歐姆定律：U=E-RI

　　4.負(fù)載大小的意義：電路的電流越大，負(fù)載越大。電路的電阻越大，負(fù)載越小。

　　5.電路的斷路與短路

　　電路的斷路處：I=0，U≠0 電路的短路處：U=0，I≠0 。

　　基爾霍夫定律 ：

　　1.幾個(gè)概念：支路：是電路的一個(gè)分支。結(jié)點(diǎn)：三條(或三條以上)支路的聯(lián)接點(diǎn)稱(chēng)為結(jié)點(diǎn)?；芈罚河芍窐?gòu)成的閉合路徑稱(chēng)為回路。網(wǎng)孔：電路中無(wú)其他支路穿過(guò)的回路稱(chēng)為網(wǎng)孔。

　　2.基爾霍夫電流定律：

　　(1)定義：任一時(shí)刻，流入一個(gè)結(jié)點(diǎn)的電流的代數(shù)和為零。

　　或者說(shuō)：流入的電流等于流出的電流。

　　(2)表達(dá)式：i進(jìn)總和=0 或： i進(jìn)=i出

　　(3)可以推廣到一個(gè)閉合面。 3.基爾霍夫電壓定律(1)定義：經(jīng)過(guò)任何一個(gè)閉合的路徑，電壓的升等于電壓的降?；蛘哒f(shuō)：在一個(gè)閉合的回路中，電壓的代數(shù)和為零?；蛘哒f(shuō)：在一個(gè)閉合的回路中，電阻上的電壓降之和等于電源的電動(dòng)勢(shì)之和。

　　電位的概念

　　(1)定義：某點(diǎn)的電位等于該點(diǎn)到電路參考點(diǎn)的電壓。

　　(2)規(guī)定參考點(diǎn)的電位為零。稱(chēng)為接地。

　　(3)電壓用符號(hào)U表示,電位用符號(hào)V表示

　　(4)兩點(diǎn)間的電壓等于兩點(diǎn)的電位的差 。

　　(5)注意電源的簡(jiǎn)化畫(huà)法。

　　四.理想電壓源與理想電流源

　　1.理想電壓源

　　(1)不論負(fù)載電阻的大小，不論輸出電流的大小，理想電壓源的輸出電壓不變。理想電壓源的輸出功率可達(dá)無(wú)窮大。

　　(2)理想電壓源不允許短路。

　　2.理想電流源

　　(1)不論負(fù)載電阻的大小，不論輸出電壓的大小，理想電流源的輸出電流不變。理想電流源的輸出功率可達(dá)無(wú)窮大。

　　(2)理想電流源不允許開(kāi)路。

　　3.理想電壓源與理想電流源的串并聯(lián)

　　(1)理想電壓源與理想電流源串聯(lián)時(shí)，電路中的電流等于電流源的電流，電流源起作用。(2)理想電壓源與理想電流源并聯(lián)時(shí)，電源兩端的電壓等于電壓源的電壓，電壓源起作用。

　　4.理想電源與電阻的串并聯(lián)

　　(1)理想電壓源與電阻并聯(lián)，可將電阻去掉(斷開(kāi))，不影響對(duì)其它電路的分析。

　　(2)理想電流源與電阻串聯(lián)，可將電阻去掉(短路)，不影響對(duì)其它電路的分析。

　　5.實(shí)際的電壓源可由一個(gè)理想電壓源和一個(gè)內(nèi)電阻的串聯(lián)來(lái)表示。實(shí)際的電流源可由一個(gè)理想電流源和一個(gè)內(nèi)電阻的并聯(lián)來(lái)表示。

　　五.支路電流法

　　1.意義：用支路電流作為未知量，列方程求解的方法。

　　2.列方程的方法：(1)電路中有b條支路，共需列出b個(gè)方程。(2)若電路中有n個(gè)結(jié)點(diǎn)，首先用基爾霍夫電流定律列出n-1個(gè)電流方程。

　　(3)然后選b-(n-1)個(gè)獨(dú)立的回路，用基爾霍夫電壓定律列回路的電壓方程。3.注意問(wèn)題：若電路中某條支路包含電流源，則該支路的電流為已知，可少列一個(gè)方程(少列一個(gè)回路的電壓方程)。

　　六.疊加原理

　　1.意義：在線(xiàn)性電路中，各處的電壓和電流是由多個(gè)電源單獨(dú)作用相疊加的結(jié)果。

　　2.求解方法：考慮某一電源單獨(dú)作用時(shí)，應(yīng)將其它電源去掉，把其它電壓源短路、電流源斷開(kāi)。

　　3.注意問(wèn)題：最后疊加時(shí)，應(yīng)考慮各電源單獨(dú)作用產(chǎn)生的電流與總電流的方向問(wèn)題。疊加原理只適合于線(xiàn)性電路，不適合于非線(xiàn)性電路;只適合于電壓與電流的計(jì)算，不適合于功率的計(jì)算。

　　七.戴維寧定理 1.意義：把一個(gè)復(fù)雜的含源二端網(wǎng)絡(luò)，用一個(gè)電阻和電壓源來(lái)等效。 2.等效電源電壓的求法：把負(fù)載電阻斷開(kāi)，求出電路的開(kāi)路電壓UOC。等效電源電壓UeS等于二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓UOC。

　　3.等效電源內(nèi)電阻的求法：

　　(1)把負(fù)載電阻斷開(kāi)，把二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電源去掉(電壓源短路，電流源斷路)，從負(fù)載兩端看進(jìn)去的電阻，即等效電源的內(nèi)電阻R0。

　　(2)把負(fù)載電阻斷開(kāi)，求出電路的開(kāi)路電壓UOC。然后，把負(fù)載電阻短路，求出電路的短路電流ISC，則等效電源的內(nèi)電阻等于UOC/ISC。

　　八.諾頓定理

　　1.意義：把一個(gè)復(fù)雜的含源二端網(wǎng)絡(luò)，用一個(gè)電阻和電流源的并聯(lián)電路來(lái)等效。

　　2.等效電流源電流IeS的求法：把負(fù)載電阻短路，求出電路的短路電流ISC。則等效電流源的電流IeS等于電路的短路電流ISC。

　　3.等效電源內(nèi)電阻的求法：同戴維寧定理中內(nèi)電阻的求法。

　　換路定則：

　　1.換路原則是: 換路時(shí)：電容兩端的電壓保持不變，Uc(o+) =Uc(o-)。

　　電感上的電流保持不變， Ic(o+)= Ic(o-)。

　　原因是：電容的儲(chǔ)能與電容兩端的電壓有關(guān)，電感的儲(chǔ)能與通過(guò)的電流有關(guān)。

　　2.換路時(shí)，對(duì)電感和電容的處理

　　(1)換路前，電容無(wú)儲(chǔ)能時(shí)，Uc(o+)=0。換路后，Uc(o-)=0，電容兩端電壓等于零，可以把電容看作短路。

　　(2)換路前，電容有儲(chǔ)能時(shí)，Uc(o+)=U。換路后，Uc(o-)=U，電容兩端電壓不變，可以把電容看作是一個(gè)電壓源。

　　(3)換路前，電感無(wú)儲(chǔ)能時(shí)，IL(o-)=0。換路后，IL(o+)=0，電感上通過(guò)的電流為零，可以把電感看作開(kāi)路。

　　(4)換路前，電感有儲(chǔ)能時(shí)，IL(o-)=I。換路后，IL(o+)=I，電感上的電流保持不變，可以把電感看作是一個(gè)電流源。根據(jù)以上原則，可以計(jì)算出換路后，電路中各處電壓和電流的初始值。

　　正弦量的基本概念

　　1.正弦量的三要素(1)表示大小的量：有效值，最大值

　　表示變化快慢的量：周期T，頻率f，角頻率ω。表示初始狀態(tài)的量：相位，初相位，相位差。

　　復(fù)數(shù)的基本知識(shí)：

　　1.復(fù)數(shù)可用于表示有向線(xiàn)段，復(fù)數(shù)A的模是r ，輻角是Ψ

　　2.復(fù)數(shù)的三種表示方式：1.代數(shù)式2.三角式3.指數(shù)式4.極坐標(biāo)式

　　3.復(fù)數(shù)的加減法運(yùn)算用代數(shù)式進(jìn)行。復(fù)數(shù)的乘除法運(yùn)算用指數(shù)式或極坐標(biāo)式進(jìn)行。

　　4.復(fù)數(shù)的虛數(shù)單位j的意義：任一向量乘以+j后，向前(逆時(shí)針?lè)较?旋轉(zhuǎn)了，乘以-j后，向后(順時(shí)針?lè)较?旋轉(zhuǎn)了。

　　三.正弦量的相量表示法：

　　1.相量的意義：用復(fù)數(shù)的模表示正弦量的大小，用復(fù)數(shù)的輻角來(lái)表示正弦量初相位。相量就是用于表示正弦量的復(fù)數(shù)。為與一般的復(fù)數(shù)相區(qū)別，相量的符號(hào)上加一個(gè)小圓點(diǎn)。

　　2.最大值相量：用復(fù)數(shù)的模表示正弦量的最大值。

　　3.有效值相量：用復(fù)數(shù)的模表示正弦量的有效值。

　　4.注意問(wèn)題：正弦量有三個(gè)要素，而復(fù)數(shù)只有兩個(gè)要素，所以相量中只表示出了正弦量的大小和初相位，沒(méi)有表示出交流電的周期或頻率。相量不等于正弦量。

　　5.用相量表示正弦量的意義：

　　用相量表示正弦后，正弦量的加減，乘除，積分和微分運(yùn)算都可以變換為復(fù)數(shù)的代數(shù)運(yùn)算。

　　6.相量的加減法也可以用作圖法實(shí)現(xiàn)，方法同復(fù)數(shù)運(yùn)算的平行四邊形法和三角形法。

　　電阻元件的交流電路

　　1.電壓與電流的瞬時(shí)值之間的關(guān)系：u=Ri ，u與i同相位。

　　2.最大值形式的歐姆定律(電壓與電流最大值之間的關(guān)系)

　　3.有效值形式的歐姆定律(電壓與電流有效值之間的關(guān)系)

　　4.相量形式的歐姆定律(電壓相量與電流相量之間的關(guān)系)相位與相位同相位。

　　電感元件的交流電路

　　1.電壓與電流的瞬時(shí)值之間的關(guān)系：u與i相位不同，u 超前i

　　2.最大值形式的歐姆定律(電壓與電流最大值之間的關(guān)系)

　　3.有效值形式的歐姆定律(電壓與電流有效值之間的關(guān)系)

　　4.電感的感抗： 單位是：歐姆

　　5.相量形式的歐姆定律(電壓相量與電流相量之間的關(guān)系) 由式1和式2 得：

　　相位比相位的相位超前 。

　　6.無(wú)功功率：用于表示電源與電感進(jìn)行能量交換的大小 Q=UI=XL 單位是乏：Var 。

　　電容元件的交流電路

　　1.電壓與電流的瞬時(shí)值之間的關(guān)系u與i不同相位，u 落后i 。

　　2.最大值形式的歐姆定律(電壓與電流最大值之間的關(guān)系)

　　3.有效值形式的歐姆定律(電壓與電流有效值之間的關(guān)系)

　　4.電容的容抗： 單位是：歐姆

　　5.相量形式的歐姆定律(電壓相量與電流相量之間的關(guān)系)

　　相位比相位的相位落后 。

　　6.無(wú)功功率：用于表示電源與電容進(jìn)行能量交換的大小為了與電感的無(wú)功功率相區(qū)別，電容的無(wú)功功率規(guī)定為負(fù)。 Q=-UI=-XC 單位是乏：Var

　　1.阻抗的串聯(lián)電路：

　　(1)各個(gè)阻抗上的電流相等：

　　(2)總電壓等于各個(gè)阻抗上和電壓之和：

　　(3)總的阻抗等于各個(gè)阻抗之和：

　　(4)分壓公式： 多個(gè)阻抗串聯(lián)時(shí)，具有與兩個(gè)阻抗串聯(lián)相似的性質(zhì)。

　　2.阻抗的并聯(lián)電路如圖：

　　(1)各個(gè)阻抗上的電壓相等：

　　(2)總電流等于各個(gè)阻抗上的電流之和：

　　(3)分流公式： 多個(gè)阻抗并聯(lián)時(shí)，具有與兩個(gè)阻抗并聯(lián)相似的性質(zhì)。

　　3.復(fù)雜交流電路的計(jì)算

　　在電工學(xué)中一般不講復(fù)雜交流電路的計(jì)算，對(duì)于復(fù)雜的交流電路，仍然可以用直流電路中學(xué)過(guò)的計(jì)算方法，如：支路電流法、結(jié)點(diǎn)電壓法、疊加原理、戴維寧定理等。

　　十.交流電路的功率

　　1. 瞬時(shí)功率：p=ui=UmIm sin(ωt+φ) sinωt=UIcosφ-UIcos(2ωt+φ)

　　2. 平均功率：P= = =UIcosφ平均功率又稱(chēng)為有功功率，其中 cosφ稱(chēng)為功率因數(shù)。電路中的有功功率也就是電阻上所消耗的功率。

　　3. 無(wú)功功率：Q=ULI-UCI= I2(XL-XC)=UIsinφ電路中的無(wú)功功率也就是電感與電容和電源之間往返交換的功率。

　　4. 視在功率： S=UI 視在功率的單位是伏安(VA)，常用于表示發(fā)電機(jī)和變壓器等供電設(shè)備的容量。

　　5.功率三角形：P、Q、S組成一個(gè)三角形，其中φ為阻抗角。

　　電路的功率因數(shù)

　　1.功率因數(shù)的意義從功率三角形中可以看出，功率因數(shù)。功率因數(shù)就是電路的有功功率占總的視在功率的比例。功率因數(shù)高，則意味著電路中的有功功率比例大，無(wú)功功率的比例小。

　　2.功率因數(shù)低的原因：

　　(1)生產(chǎn)和生活中大量使用的是電感性負(fù)載異步電動(dòng)機(jī)，洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、日光燈都為感性負(fù)載。

　　(2)電動(dòng)機(jī)輕載或空載運(yùn)行(大馬拉小車(chē))

　　異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)cosφ=0.2～0.3，額定負(fù)載時(shí)cosφ=0.7～0.9。

　　3.提高功率因數(shù)的意義：

　　(1) 提高發(fā)電設(shè)備和變壓器的利用率

　　發(fā)電機(jī)和變壓器等供電設(shè)備都有一定的容量，稱(chēng)為視在功率，提高電路的功率因數(shù)，可減小無(wú)功功率輸出，提高有功功率的輸出，增大設(shè)備的利用率。

　　(2) 降低線(xiàn)路的損耗

　　當(dāng)線(xiàn)路傳送的功率一定，線(xiàn)路的傳輸電壓一定時(shí)，提高電路的功率因數(shù)可減小線(xiàn)路的電流，從而可以降低線(xiàn)路上的功率損耗，降低線(xiàn)路上的電壓降，提高供電質(zhì)量，還可以使用較細(xì)的導(dǎo)線(xiàn)，節(jié)省建設(shè)成本。

　　(3).并聯(lián)電容的法，在電感性負(fù)載兩端并聯(lián)電容可以補(bǔ)償電感消耗的無(wú)功功率，提高電路的功率因數(shù)。