電路的斷路與短路 阻抗的串聯(lián)電路

1、關(guān)于電路知識的總結(jié)

1．電壓電流

電流的參考方向可以任意指定，分析時：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：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 。

2、基爾霍夫定律

1．幾個概念

支路：是電路的一個分支。結(jié)點(diǎn)：三條（或三條以上）支路的聯(lián)接點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)。

回路：由支路構(gòu)成的閉合路徑稱為回路。

網(wǎng)孔：電路中無其他支路穿過的回路稱為網(wǎng)孔。

2．基爾霍夫電流定律

定義：任一時刻，流入一個結(jié)點(diǎn)的電流的代數(shù)和為零。（或者說：流入的電流等于流出的電流）

表達(dá)式：i進(jìn)總和＝0 或：i進(jìn)＝i出

可以推廣到一個閉合面。

3．基爾霍夫電壓定律

定義：經(jīng)過任何一個閉合的路徑，電壓的升等于電壓的降。

或者說：在一個閉合的回路中，電壓的代數(shù)和為零。

或者說：在一個閉合的回路中，電阻上的電壓降之和等于電源的電動勢之和。

3、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。稱為接地。

3．電壓用符號U表示，電位用符號V表示。

4．兩點(diǎn)間的電壓等于兩點(diǎn)的電位的差 。

5．注意電源的簡化畫法。

4、理想電壓源與理想電流源

1．理想電壓源

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)無窮大。

理想電壓源不允許短路。

2．理想電流源

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)無窮大。

理想電流源不允許開路。

3．理想電壓源與理想電流源的串并聯(lián)

理想電壓源與理想電流源串聯(lián)時，電路中的電流等于電流源的電流，電流源起作用。

理想電壓源與理想電流源并聯(lián)時，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)

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

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

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

5、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

電路中有b條支路，共需列出b個方程。

若電路中有n個結(jié)點(diǎn)，首先用基爾霍夫電流定律列出n－1個電流方程。

然后選b－（n－1）個獨(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，可少列一個方程（少列一個回路的電壓方程）。

6、疊加原理

1．意義：在線性電路中，各處的電壓和電流是由多個電源單獨(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，應(yīng)將其它電源去掉，把其它電壓源短路、電流源斷開。

3．注意問題：最后疊加時，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題。疊加原理只適合于線性電路，不適合于非線性電路；只適合于電壓與電流的計(jì)算，不適合于功率的計(jì)算。

7、戴維寧定理

1．意義：把一個復(fù)雜的含源二端網(wǎng)絡(luò)，用一個電阻和電壓源來等效。

2．等效電源電壓的求法：把負(fù)載電阻斷開，求出電路的開路電壓UOC。等效電源電壓UeS等于二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC。

3．等效電源內(nèi)電阻的求法

把負(fù)載電阻斷開，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。

把負(fù)載電阻斷開，求出電路的開路電壓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。

8、諾頓定理

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

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。

9、換路定則

1．換路原則是

換路時：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：電容的儲能與電容兩端的電壓有關(guān)，電感的儲能與通過的電流有關(guān)。

2．換路時，對電感和電容的處理

換路前，電容無儲能時，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。

換路前，電容有儲能時，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電壓源。

換路前，電感無儲能時，IL（o－）＝0。換路后，IL（o＋）＝0，電感上通過的電流為零，可以把電感看作開路。

換路前，電感有儲能時，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。

10、正弦量的基本概念

1．正弦量的三要素

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。

11、復(fù)數(shù)的基本知識

1．復(fù)數(shù)可用于表示有向線段，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：代數(shù)式、三角式、指數(shù)式、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（逆時針方向）旋轉(zhuǎn)了，乘以－j后，向后（順時針方向）旋轉(zhuǎn)了。

12、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，相量的符號上加一個小圓點(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．注意問題：正弦量有三個要素，而復(fù)數(shù)只有兩個要素，所以相量中只表示出了正弦量的大小和初相位，沒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。

13、電阻元件的交流電路

1．電壓與電流的瞬時值之間的關(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。

14、電感元件的交流電路

1．電壓與電流的瞬時值之間的關(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 。

15、電容元件的交流電路

1．電壓與電流的瞬時值之間的關(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）。

6．無功功率：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功功率相區(qū)別，電容的無功功率規(guī)定為負(fù)。Q＝－UI＝－XC 單位是乏：Var。

7．阻抗的串聯(lián)電路

各個阻抗上的電流相等。

總電壓等于各個阻抗上和電壓之和。

總的阻抗等于各個阻抗之和。

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

8．阻抗的并聯(lián)電路

各個阻抗上的電壓相等。

總電流等于各個阻抗上的電流之和。

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

9．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，對于復(fù)雜的交流電路，仍然可以用直流電路中學(xué)過的計(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。

16、交流電路的功率

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

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

3． 無功功率：Q＝ULI－UCI＝ I2（XL－XC）＝UIsinφ電路中的無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組成一個三角形，其中φ為阻抗角。

17、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，無功功率的比例小。

2．功率因數(shù)低的原因

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

電動機(jī)輕載或空載運(yùn)行（大馬拉小車）

異步電動機(jī)空載時cosφ＝0．2～0．3，額定負(fù)載時cosφ＝0．7～0．9。

3．提高功率因數(shù)的意義

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，稱為視在功率，提高電路的功率因數(shù)，可減小無功功率輸出，提高有功功率的輸出，增大設(shè)備的利用率。

降低線路的損耗

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

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)償電感消耗的無功功率，提高電路的功率因數(shù)。

這些電路基礎(chǔ)知識看似很簡單，但是都是在日常會用到的點(diǎn)滴，想做好工程師，那么一定要夯實(shí)基礎(chǔ)后，這樣在后面的技能提升方便才能更加的輕松~

編輯：黃飛

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