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你必須掌握的十二個(gè)電路基礎(chǔ)知識(shí)

GLeX_murata_eet ? 來(lái)源:村田中文技術(shù)社區(qū) ? 作者:村田中文技術(shù)社區(qū) ? 2020-10-10 17:47 ? 次閱讀

一、電路基礎(chǔ)

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i0。

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u0。

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。

全電路歐姆定律

U=E-RI

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。

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 。

二、基爾霍夫定律

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)。
回路:由支路構(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。

基爾霍夫電流定律

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?;蛘哒f(shuō):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(gè)閉合面。

基爾霍夫電壓定律

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。
或者說(shuō):在一個(gè)閉合的回路中,電壓的代數(shù)和為零。
或者說(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

定義:某點(diǎn)的電位等于該點(diǎn)到電路參考點(diǎn)的電壓。
規(guī)定參考點(diǎn)的電位為零。稱(chēng)為接地。
電壓用符號(hào)U表示,電位用符號(hào)V表示
兩點(diǎn)間的電壓等于兩點(diǎn)的電位的差 。
注意電源的簡(jiǎn)化畫(huà)法

三、理想電壓源與理想電流源

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(wú)窮大。

理想電壓源不允許短路。

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(wú)窮大。

理想電流源不允許開(kāi)路。

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(shí),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(shí),電源兩端的電壓等于電壓源的電壓,電壓源起作用。

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(kāi)),不影響對(duì)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(duì)其它電路的分析。

實(shí)際應(yīng)用中的電壓源和電流源

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。

四、支路電流法

意義

用支路電流作為未知量,列方程求解的方法。

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。

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)。

五、疊加原理

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。

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)。

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。

六、戴維寧定理

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。

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。

等效電源內(nèi)電阻的求法

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。

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。

七、諾頓定理

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。

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。

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。

八、換路定則

換路原則

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)。

換路時(shí),對(duì)電感和電容的處理

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。

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。

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。

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。

九、正弦量的基本概念

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。

復(fù)數(shù)的基本知識(shí)

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。

復(fù)數(shù)的表示方式:1.代數(shù)式;2.三角式;3.指數(shù)式;4.極坐標(biāo)式。

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。

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。

十、正弦量的相量表示法

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)。

最大值相量

用復(fù)數(shù)的模表示正弦量的最大值。

有效值相量

用復(fù)數(shù)的模表示正弦量的有效值。

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。

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。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。

十一、交流電路的功率

瞬時(shí)功率:

p=ui=UmIm·sin(ωt+φ)·sinωt=UIcosφ-UIcos(2ωt+φ)。

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。

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。

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。

功率三角形:P、Q、S組成一個(gè)三角形,其中φ為阻抗角。

十二、電路的功率因數(shù)

功率因數(shù)的意義

功率因數(shù)就是電路的有功功率占總的視在功率的比例,從功率三角形中可以看出功率因數(shù)。

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。

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(dòng)機(jī),洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、日光燈都為感性負(fù)載。

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。

提高功率因數(shù)的意義

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)。

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。

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。

責(zé)任編輯:xj

原文標(biāo)題:【干貨分享】十二個(gè)電路基礎(chǔ)知識(shí)匯總

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