电工学复习总结资料.docx
- 文档编号:2393323
- 上传时间:2022-10-29
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:137.44KB
电工学复习总结资料.docx
《电工学复习总结资料.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电工学复习总结资料.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
电工学复习总结资料
备案
电工学复习资料
第一部分:
直流电路的基本概念、定律
电路是电流所通过的路径,由电路元件按一定方式组合而成。
简单的实际电路是由供给电能的电源、取用电能的负载和中间环节三部分组成。
电源是将非电能转化成电能的装置;负载是将电能转化成非电能的用电设备;中间环节是把电源与负载连接起来的部分,起着传输和分配电能的作用。
电路的功能大致分为两类:
①电能的传输与转换;②信号的传递预处理。
电流与电压的参考方向:
电流的实际方向是指正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向。
电压的方向是从高电位(“+”极性)端指向低电位(“-”极性)端,即电位降低的方向。
电功率表达式:
①若电路元件上的电压U与电流I的参考方向一致,元件上的功率为
P=UI
当功率P>0时,说明元件为负载;当P<0时,说明元件为电源。
②若电路元件上的电压U与电流I的参考方向相反,元件上的功率为
P=-UI
当功率P>0时,说明元件为负载;当P<0时,说明元件为电源。
电流源与电压源
有源元件分为独立元件和受控源两大类。
电压源:
能够独立产生电压的电路元件。
理想电压源,用符号US表示,具有以下特点:
(1)电源的端电压U为定值,即U=US,且不受流过电流的影响;
(2)流过理想电压源的电流不由它本身确定,而由其相关联的外电路确定。
电压源:
理想电压源串联一内电阻R0组合表示。
其端电压与电流的关系:
U=US-R0I
理想电流源,用符号IS表示,具有以下特点:
(1)产生并输出一定值电流,即输出电流与其端电压无关;
(2)端电压的大小不由电压源确定,而与其相连的外电路来确定。
电流源:
用理想电流源与一内电阻并联组合表示。
其输出电流为
I=IS-U/R0
电压源和电流源的等效变换
等效理想电压源的电动势US等于个串联电动势的代数和,即
等效理想电流源的电动势IS等于个并联电流的代数和,即
电压源与电流源之间的等效变换
它们之间的等效变换条件
IS=US/R0或US=R0IS
等效变换图像参见课本第15页。
注意:
(1)理想电压源和理想电流源本身之间不能进行等效变换;只能说相对于外电路而言,电压源和电流源相互等效的。
(2)理想电压源与元件并联时,并联的元件都可以断开不予考虑。
(3)理想电流源与元件串联时,串联的元件都可以视为短路。
(4)第18页图1-3-12和图1-3-13要记住。
电路的基本连接方式:
串联并联
两个串联电阻分压作用
两个并联电阻分流作用
电源的开路、短路和有载工作
电源开路特征:
I=0
U=U0=US
PUS=P2=0P2为电源的输出功率。
绝大多数情况下,电路是允许开路的,但有的电路如电流互感器的副边电路是不允许开路的。
电源短路特征:
U=0
I=IS=US/R0
PUS=ΔP=R0I2P2=0P2为电源的输出功率。
R0为电源内阻。
电路中某元件短接(区别电源短路):
为了某种需要,将局部电路短路。
如电流互感器、电焊变压器等,是在短路或接近短路情况下工作的。
电源有载工作特征:
U=RI=US-R0I
P2=PUS-ΔPΔP=R0I2ΔP为电源内部的功率损耗。
最大功率传输:
当电路中外电阻等于电源内阻,即R0=R,电路获得最大功率即
电路的基本定理:
欧姆定律(局部电路定律)基尔霍夫定律(全局电路定律)
欧姆定律大学解释:
由于所选电压和电流的参考方向的不同,欧姆定律的表示式可带有正号或负号。
当电压与电流的参考方向一致时,得U=RI当两者参考方向相反时,得U=-RI
此正、负号表示的是方向。
基尔霍夫定律:
基尔霍夫电流定律(KCL)
在任何瞬间流入任意节点的电流总和等于流出该节点的电流总和。
即ΣI=0。
基尔霍夫电压定律(KVL)
在任何瞬间电路中任一回路沿循行方向的各段电压的代数和为零。
即ΣU=0。
注意:
不论是应用基尔霍夫定律还是欧姆定律写电路方程时,首先要在电路图上标出电流、电压或电动势的参考方向。
因为所列写方程中各项前的“+”、“—”号是由它的参考方向决定的。
电位:
①电路中某一点的电位等于该点与参考点之间的电压。
②电路的电位视参考点而定,参考点选择不同,电位也不同。
所以电位高低是相对的。
实验一:
基尔霍夫定律的验证
第二部分:
电路(指多回路的复杂电路)的分析方法
简单的单回路电路或可利用串并联法化简的单回路电路可利用欧姆定律、基尔霍夫定律计算。
Ⅰ、支路电流法
定义:
以支路电流为未知量,根据KCL和KVL列出节点电流独立方程和回路电压独立方程,然后联立求解各支路电流的方法。
Ⅱ、叠加原理
线性电路性质:
齐次性、可加性
叠加原理是线性电路的基本原理。
所谓线性电路,是指由线性元件和独立电源组成并满足线性性质的电路。
在考虑某一独立电源单独作用时,其他独立电源均按零值处理:
理想电压源相当于“短路”,理想电流源相当于“开路”。
注意:
叠加原理只用于计算电路中的电流和电压,不能用于功率和能量的计算。
Ⅲ、戴维南定理和诺顿定理
凡是具有两个输出端的部分电路,不管它是简单电路还是复杂电路,都成为二端网络。
内部含有电源(电压源或电流源)的二端网络,称为有源二端网络。
戴维南定理是对外部电路而言的。
任何一个有源二端网络,可以用一个等效电压源来代替。
等效电压源的电动势US为有源二端网络的开路电压U0,内阻R0为有源二端网络除源后得到的无源网络a、b两端之间的等效电阻。
诺顿定理:
任意有源二端线性网络A均可等效为一电流源。
电流源的电流IS等于有源二端线性网络A的短路电流IS0,即将待求支路两端短接后其中的电流。
等效电源的内阻R0等于有源二端网络中所有电源均被除去后所得到的无源网络a、b两端的等效电阻。
Ⅳ、结点电压法
电路中任意两个节点的电位之差称为节点电压。
以节点电压为未知量的电路分析方法称为节点电压法。
实验二:
戴维南定理验证
第三部分:
电路的应用
①电路暂态分析
电感元件
电感:
是描述线圈通过电流时产生磁场,储存磁场能量的性质。
电感的计算式:
电感的决定式:
μ是磁导率
自感电动势eL表达式:
电感两端电压:
直流电路中,稳定时电感相当于短路。
电感元件内储存的能量:
WL=1/2Li2
电容元件
电容:
是描述电容两端加电源后,其两极板上分别聚集等量异号电荷,在介质中建立电场,并储存电场能量的性质。
电容的计算式:
c=q∕u
电容的决定式:
电路的电流:
直流电路,稳定时电容相当于开路。
电容元件内储存的能量:
WC=1∕2Cu2
换路定则
在含有储能元件的电路发生换路时,电路会出现过渡过程。
在换路瞬间,电容元件上的电压uC和电感元件中的电流iL不能跃变,这称为换路定则。
假设t=0为换路瞬间,用t=0-表示换路前的终了瞬间,用t=0+表示换路后的初始瞬间。
可表示为:
换路定则只适用于换路瞬间。
产生稳态过程的必要条件:
①电路中含有储能元件;②电路发生换路。
换路前,若储能元件没有储能,换路瞬间(t=0+)可视为电容元件短路,电感元件开路。
换路前,若电容已储能(UC≠0)、电感已储能(IL≠0),换路瞬间(t=0+)可视为电容理想电压源,其电压为UC;电感元件理想电流源,其电流为IL。
一阶电路的零输入响应
电源或信号源的电压和电流称为激励,有激励产生的电压和电流称为响应。
由于换路后电路中没有外加激励的作用,电路中的响应是由储能元件的初始值单独作用引起的,所以称为零输入响应。
RC零输入响应(电路图参见课本第90页图3.3.1)
τ=RC
RL零输入响应(电路图参见课本第94页图3.3.6)
τ=L∕R
能产生过电压,原因:
线圈与电源断开后,电路中的电流I将急剧下降,这是电流变化率很大,致使自感电动势()很大,由于开关两触头间隙很小,高电感电动势击穿空气形成火花或电弧,烧坏开关。
电弧维持了电流的流通,延缓了电流的中断,使储存在电路中的磁场能量逐渐释放,转换为热能。
如何避免:
可以连接一个低值泄放电阻R’或连接续流二极管。
(电路图参见课本第96页图3.3.9)
一阶电路的零状态响应
由于换路前电路中的储能元件均未储能,即电路中的储能元件初始值为零,电路的响应由电源的激励产生,故称为零状态响应。
RC电路零状态响应(电路图参见课本第98页图3.4.1)
RL电路零状态响应(电路图参见课本第100页图3.4.5)
一阶电路的全响应
如果电源的激励和储能元件的初始储能均不为零,此时的电路的响应称为全响应,也就是零输入响应和零状态响应两者的叠加。
f(∞)稳态值f(0+)为
一阶电路的全响应的三要素:
实验三:
电路的暂态分析
②安全用电
触电事故
1.单线触电和双线触电。
单线触电的危害比双线触电的危害要小。
2.电流对人体的危害因素:
①触电电流的类型及大小;②电流流经人体的部位;③触电时间。
触电急救与防护措施
内容参见课本第253页至255页。
保护接地和保护接零
在电源中性点不接地系统中,将电气设备的金属外壳接地,称为保护接地。
在电源中性点接地的三相四线制系统中,将电气设备的金属外壳与中性线连接,称为保护接零。
单相三眼插座接法:
左零右火上接地(零)
第四部分:
交流电路初步
正弦交流电路是指含有正弦电源(激励)且在电路各部分产生的电压和电流(响应)按正弦规律变化的电路,简称交流电路。
正弦交流电的优点:
①有利于电气设备的运行;②便于传输,易于交换;③便于运算。
缺点:
不能直接存储起来。
i=IMsin(ωt+φ)
(1)
正弦量的三要素:
幅值、频率和初相位。
幅值与有效值的关系:
(UMIMEM)=√2(UIE)
(1)式可表示为:
i=√2Isin(ωt+φ)
正弦量的相量表示
三角式:
指数式:
极坐标式:
①单相正弦交流电路
(1)单一元件的正弦交流电路
电阻元件交流电路
电压与电流的关系
U=RI可见电阻上的电压与电流均为同频率的正弦量,而且初相角相同,即两者同相位。
相量表示:
电阻功率:
瞬时功率p=UI(1-cos2ωt)平均功率:
p=UI=RI2=U2/R
由此平均功率代表电阻实际消耗的功率,故又称为有用功率。
电感元件交流电路
电压与电流的关系
的单位为欧姆,对交流电流起阻碍作用,故称为感抗。
感抗只有对正弦交流电才有意义。
相量表示:
电压超前电流900。
电感功率,瞬时功率:
p=UIsin2ωt平均功率:
p=0
由此在交流电路中电感元件与电源只有能量交换,而无能量消耗。
电容元件交流电路
电压与电流的关系
的单位为欧姆,对交流电流起阻碍作用,故称为容抗。
容抗只有对正弦交流电才有意义。
相量表示:
电流超前电压900。
电容功率,瞬时功率:
p=-UIsin2ωt平均功率:
p=0
由此在交流电路中电容元件与电源只有能量交换,而无能量消耗。
(2.1)RLC串联交流电路
电压与电流的关系
阻抗三角形(参见课本第135页图4.4.2)
相量表示:
即:
电压三角形(参见课本第137页图4.4.4)
功率关系瞬时功率
平均功率(有用功率):
P=UIcosφ
无功功率:
Q=UIsinφ
视在功率:
S=UI=|Z|I2视在功率也可以表示:
功率三角形(参见课本第142页图4.4.12)
(2.2)RLC并联交流电路(下面只讲两个并联之路)
电压与电流的关系
即
功率关系瞬时功率
平均功率
无功功率
视在功率
谐振
由于感抗和容抗值都与电源频率有关,如果改变电源的频率或改变
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电工学 复习 总结 资料