《电路应用与实践一》复习小结.ppt

电路应用与实践 一 类型 考试 闭卷 第三章正弦电流电路 第四章耦合电感和谐振电路 第五章三相电路 第六章二端口网络 第十一章磁路和铁心线圈电路 电路应用与实践 一 第一章电路的基本概念和基本定律 第二章电阻电路 第九章线性电路过渡过程的时域分析 1 掌握基本概念 基本电路和基本分析方法基本概念 概念是不变的 应用是灵活的 万变不离其宗 基本电路 构成的原则是不变的 具体电路是多种多样的 基本分析方法 不同类型的电路有不同的分析方法 2 学会辩证 全面地分析电路中的问题根据需求 最适用的电路才是最好的电路 要研究利弊关系 通常 有一利必有一弊 3 注意电路中常用定理在电路中的应用 如何复习这门课程 1 基本知识 电流 电压的参考方向的概念 元件的功率 电位的概念2 基尔霍夫定律3 基本计算 功率的计算 电位的计算 根据基尔霍夫定律的计算 第一章电路的基本概念和基本定律 重点 作业 返回 第1章电路的基本概念和基本定律 P8例1 1 例1 2 P11例1 3 P16例1 6P21 例题 1 8 例题 1 9 例题 1 10P4 1 1 1 1 1 3 1 1 4P9 1 2 6 1 2 7P12 1 3 2 1 2 1 3 3 a b P18 1 5 1 1 5 2 1 5 4P22 1 7 3 P25 1 1 第二章电阻电路 2 2电阻串并联联接的等效变换 2 3电源的两种模型及其等效变换 2 4支路电流法 2 6结点电压法 2 7叠加原理 2 8戴维宁定理 2 5网孔分析法 第二章电阻电路 1 基本概念 电阻串并联联接的等效变换的概念 电压源 电流源的的概念 两种模型等效变换的概念2 电路的基本分析方法 支路电流法 结点电压法 叠加原理 戴维宁定理的内容 特点 应用条件 解题方法步骤 注意事项3 基本的计算 支路电流法 结点电压法 叠加原理 戴维宁定理的计算及其典型例题 从星形连接变换为三角形连接 将Y 形联结时 若 第二章电阻电路 等效变换 3 从三角形连接变换为星形连接 将 Y形联结时 若 第二章电阻电路 特殊情况 将Y形联接等效变换为 形联结时 若时 则有 将 形联接等效变换为Y形联结时 若时 则有 结论 P372 2 1 两种电源模型的等效互换 等效互换的条件 当接有同样的负载时 对外的电压电流相等 I I Uab Uab 即 例 电压源与电流源的等效互换举例 5A 10V 2 5A 2 5A 2 10V IS U RS 等效变换的注意事项 IS US RSRS RS 注意转换前后US与Is的方向 2 第二章电阻电路 例 求下列各电路的等效电压源模型 解 戴维宁定理是等效法分析电路最常用的定理 解题过程可分为三个步骤 求开路电压 求等效内阻 画出等效电源接上待求支路 由最简等效电路求得待求量 戴维宁定理 戴维宁定理 任何一个复杂含源电路都可以用一个最简单的实际电压源来等效替换 等效电压源的电动势等于原电路开路时的开路电压 等效电阻等于原电路化为无源电路后入端的电阻 通过电路图1 2 32来说明 图1 2 33戴维宁定理 对ab支路以外的电路可等效为有源两端网络 戴维宁定理 结论 利用戴维宁定理求解复杂含源电路某一支路的电流是较方便的 关键在于求解等效电源的电动势E和等效内阻R0 求解方法 1 E为有源两端网络的开路电压U0 2 R0为有电源的二端网络所有电源除去得到的无源二端网络中a b两端的等效内阻 例 利用戴维宁定理试求图1 3 a 所示电路中I和Uab 已知E1 10V E2 90V R1 4 R2 12 RL 7 图1 3 2 6戴维宁定理 解 解 图1 3 a 所示电路可等效为图 c 电路有源二端网络 其中 E 30V 由电路可得 例2 6 1 解 1 断开待求支路求等效电压源E0及R0 第一步 求开路电压UAB 2 接入待求支路求I3 第二步 求等效内阻R0 Ro R1 R2 4 R0 用戴维宁定理解题的步骤 将待求电流或电压的支路断开标上字母a b 剩余部分是一个有源二端网络 将其等效为一个电压源 1 E US UabK 将待求支路断开后a b两点间的开路电压 2 求电源电压Us 主目录 返回 3 求电压源内阻Ro Ro Rab 将待求支路断开后将恒压源短路 恒流源开路后a b两点间的等效电阻 4 在图示的回路中求出待求电流或电压 主目录 返回 注意 1 等效 是指对端口外等效 2 有源二端网络变无源二端网络的原则是 将有源二端网络恒压源短路 恒流源断路 P39 42例2 6 例2 7 例2 8P45 55例2 11 例2 16 例2 17 例2 18P59例2 20P42 2 3 1 2 3 3P722 16 2 30 重点 作业 第二章电阻电路 1 基本概念 正弦量的相量表示法 各种复数形式表示法及相互转换 感抗 容抗 复阻抗 有功功率 无功功率 功率因数的概念2 电路的基本分析方法 基尔霍夫定律的相量形式相量形式的欧姆定律 第三章正弦交流电路 设正弦量 相量式 表示正弦量的复数 相量表示 模 正弦量的有效值 辐角 正弦量的初相角 有效值相量 正弦量的相量表示 在频率已知的情况下 由正弦量的振幅和初相就能将它表达 用三个要素中的二个要素来描述 正弦量可用旋转有向量A的初始有向线段来表示 相量图 表示正弦量的有向线段 模 正弦量的最大值 辐角 正弦量的初相角 最大值相量 关系 打点 表示为相量 应避免的错误概念和错误描述 错误类型1 已知三角函数 相量写错 已知 错误类型2 已知相量 三角函数写错 应避免的错误概念和错误描述 错误类型3 有效值和相量划等号 有效值和三角函数划等号 三角函数或瞬时值和相量划等号 下列描述是允许的 指出下列各式中哪些是对的 哪些是错的 在电阻电路中 在电感电路中 在电容电路中 练习 容抗容抗 所以电容C具有隔直通交的作用 容抗XC是频率的函数 电感感抗 单一元件正弦交流电路中的关系总结 基本关系 有效值关系 相量式 相位关系 有功功率 无功功率 阻抗的串联与并联 阻抗虽然是一个复数 但不是一个相量 电阻 电感 电容串联电路的复阻抗 因为 所以 复阻抗 即 用相量和阻抗表示的电路图 2 相量表示 1 相量关系式 可画出 电路参数与电路性质的关系 复阻抗 第三章正弦电流电路 基尔霍夫定律的相量形式 一基尔霍夫电流定律 KCL 瞬时值形式 相量形式 同频率的正弦量 二基尔霍夫电压定律 KVL 瞬时值形式 相量形式 同频率的正弦量 P80 87例3 2 例3 7 P107例3 11 P108例3 12P1083 7 2 P1243 10 1P1313 1 下一页 上一页 退出 返回 重点 作业 第三章正弦电流电路 第四章耦合电感和谐振电路 1 耦合电感与元件2 串联谐振和并联谐振 第四章耦合电感和谐振电路 同名端 当电流i1和i2在耦合线圈中产生的磁场方向相同时 电流i1和i2流入 或流出 的两个端钮称为同名端 用一对符号 表示 如果两个线圈的电流都由同名端流入 则每个线圈的总磁链为自感磁链与互感磁链相加 如果两个线圈的电流由异名端流入 则每个线圈的总磁链为自感磁链与互感磁链相减 结论 串联谐振 谐振 交流电路中电压与电流同相位 谐振条件 阻抗虚部为零 串联谐振特点 阻抗模值最小 电流最大 电路呈阻性 图1 3 34串联谐振电路 串联谐振 图1 3 36相量图 电压谐振 电感 电容 电压超过电源电压许多倍 Q称为品质因数 串联谐振 第四章耦合电感和谐振电路 品质因数Q工程上也称Q值 是一个由电路参数R L C决定的一个量纲为一的量 串联谐振电路对于不同频率的信号具有选择能力 电路的Q值越大 其选择性就越好 三相电路中相 线电压 相 线电流的关系 第五章三相电路 重点内容 1 Y形或星形联接 N 中点或零点 火线 中线或零线 火线 火线 线电压 相电压 目前 我国供电系统线电压380V 相电压220V 三相四线制 一 三相电压的产生 相电压 每相负载两端的电压用UP表示 线电压 各端线之间的电压用UL表示 相电流 每相负载流过的电流用IP表示 线电流 电源端线流过的电流用IL表示 返回 一 三相四线制 有中性线 三相四线制电路 电源的相 线电压就是负载上的相 线电压 电源对称 则 线电压超前相电压30 且 第五章三相电路 负载对称电路 负载对称 指各相阻抗相等 即阻抗模和相位角相等 特征 负载星形联结的三相电路的分析 负载星形联结的三相电路 中性线电流IN为零的三相电路 如果三相负载对称 中线中无电流 故可将中线除去 而成为三相三线制系统 但是如果三相负载不对称 中线上就会有电流IN通过 此时中线是不能被除去的 否则会造成负载上三相电压严重不对称 使用电设备不能正常工作 中线在三相电路中的作用是既能为用户提供两种不同的电压 同时又为星形联接的不对称负载提供对称的220V相电压 因此 为了保证负载的相电压对称 在中线的干线上是不准接入熔断器和开关的 而且要用具有足够机械强度的导线作中线 中线的作用 三相功率 不论三相电路电源或负载是何种联结形式 星形联结或三角形联结 电路总的有功功率必定等于各相有功功率的和 负载不对称时 有功功率为 负载对称时 有功功率为 一种情况 负载星形联结 则 三相功率 另一种情况 负载三角形联结 则 结论 对于对称负载三相电路 或 同理 第九章线性电路过渡过程的时域分析 9 1换路定律和初始条件的计算 一换路定律 换路 电路中支路的接通 切断 短路或电路参数的突然改变及电路连接方式改变的统称 并认为换路是即时完成的 能量只能连续变化而不能跃变 第十章线性电路过渡过程的时域分析 换路定律内容 在换路瞬间 当电容元件的电流为有限值时 电容电压一般不能跃变 当电感元件的电压为有限值时 电感电流一般不能跃变 换路定律的数学表达为 第十章线性电路过渡过程的时域分析 二初始条件的计算 初始值 电路中的响应在换路后的最开始一瞬间 即t 0 时 的值 初始值组成解电路微分方程的初始条件 相关初始值 用独立初始值及KCL KVL和欧姆定律来确定的其它初始值 独立初始值 和 由换路前决定 依据换路定则来确定t 0 时电路中的电压和电流的值 即暂态的初始值 确定初始值的步骤 1 由t 0 时的电路求uC 0 iL 0 3 根据t 0 瞬时的电路 求其他物理量的初始值 2 根据换路定律求得iL 0 iL 0 uC 0 uC 0 例 分别求图1 6 5所示电路在t 0 时 t 0 时及t 时的i uR uC 解 t 0 时 i 0 uR 0 uC 0 图1 6 5例6 1 2电路图 t 0 时 i 6A uR 12V uC 0 t 时 i 0 uR 0 uC 12V 例2 分别求图1 6 6所示电路t 0 时 t 0 时及t 时的i uR uL 解 t 0 时 i 0 uR 0 uL 0 图1 6 5例6 1 2电路图 t 0 时 i 0 uR 0 uL 12V t 时 i 6A uL 0V uR 12V 例题 P2289 1P2299 1 1 9 1 2 9 1 3 重点 作业 磁性材料的磁性能 第十一章磁路和铁心线圈电路 磁性材料的磁性能 物质按其磁化效应分为 物质的磁性可用导磁系数来表示 或者用式 以通过物质中磁感应强度与磁场强度的关系来描述 真空或空气的导磁能力很低 其导磁系数为 是一个不随磁场强度的大小而变化的常数 所以 真空或空气中的磁感应强度是随磁场强度成比例地变化的 如图中的直线 所示 铁 镍及其合金等铁磁性材料 其导磁能力很高 相对导磁系数很大 可达数百甚至数万而且还具有磁饱和及磁滞的特点 铁磁性物质的磁化性质一般由磁化曲线即B H曲线表示 铁磁性物质的磁化曲线B H可由实验测出 铁磁性物质的B和H的关系是非线性的 第十一章磁路和铁心线圈电路 磁滞性 磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于外磁场变化的性质 在交流励磁电流作用下 B的变化滞后于H的变化 故名磁滞特性 如交流电机或电器中的铁心常受到交变磁化 磁滞性 磁滞性 磁性材料在交变磁场中反复磁化 其B H关系曲线是一条回形闭合曲线 称为磁滞回线 磁滞回线 Br Hc 剩磁感应强度Br 剩磁 当线圈中电流减小到零 H 0 时 铁心中外磁场为零时 仍保留部分磁性 铁心中的磁感应强度 矫顽磁力Hc 使B 0所需的H值 磁性物质不同 其磁滞回线和磁化曲线也不同 按磁性物质的磁性能 磁性材料分为三种类型 3 矩磁材料具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁 磁滞回线接近矩形 稳定性良好 在计算机和控制系统中用作记忆元件 开关元件和逻辑元件 常用的有镁锰铁氧体等 2 硬磁材料具有较大的矫顽磁力 磁滞回线较宽 一般用来制造永久磁铁 常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等 1 软磁材料具有较小的矫顽磁力 磁滞回线较窄 一般用来制造电机 电器及变压器等的铁心 常用的有铸铁 硅钢 坡莫合金即铁氧体等 第十一章磁路和铁心线圈电路 磁滞损耗 铁磁性物质在反复磁化过程中 消耗并转变为热能而耗散的能量 反复磁化一次的磁滞损耗与磁滞回线的面积成正比 材料按磁滞回线形状分 硬磁材料 回线较宽 剩磁不易消失 适宜制作永磁体 磁铁 电磁铁 电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保持某种机械零件 工件于固定位置的一种电器 工作原理是利用通电线圈在铁心中产生磁场 铁心被磁化 吸引衔铁动作并使其它机械联动 当断电后 铁心磁性消失 衔铁等部件被释放 电磁铁由线圈 铁心及衔铁三部分组成 根据使用电源类型分为 直流电磁铁 用直流电源励磁 交流电磁铁 用交流电源励磁 重点 作业P985 0 1 5 0 2 5 0 8 5 0 9 重点 作业 6 1换路定则 6 2RC电路的暂态过程 第6章电路的暂态过程 第6章电路的暂态过程 稳态与暂态的概念 换路定则 初始值的确定 重点内容 一 稳态与暂态 第6章电路的暂态过程 稳态 在给定条件下 电路中的电流 电压处于稳定值 此时的电路状态称为稳定状态 简称稳态 暂态是相对于稳态而言的电路状态 第6章电路的暂态过程 一 稳态与暂态 暂态实例1 RC串联电路 暂态 电路从一种稳态状态到另一种稳定状态的过程称为过渡过程 通常过渡过程持续的时间是较短的 因此又称为暂态 稳态 uC 0 另一稳态 uC U0 暂态实例2 RL串联电路 一 稳态与暂态 第6章电路的暂态过程 稳态 iL 0 另一稳态 iL I0 结论 产生暂态过程的必要条件 1 电路中含有储能元件 内因 2 电路发生换路 外因 有储能元件 L C 的电路在电路状态发生变化 换路 时 如 电路接入电源 从电源断开 电路参数改变等 存在过渡过程 没有储能作用的电阻 R 电路 不存在过渡过程 电路中的u i在过渡过程期间 从 旧稳态 进入 新稳态 此时u i都处于暂时的不稳定状态 所以过渡过程又称为电路的暂态过程 第6章电路的暂态过程 一 稳态与暂态 暂态的应用 直流电路 交流电路都存在过渡过程 我们讲课的重点是直流电路的过渡过程 研究过渡过程的意义 过渡过程是一种自然现象 对它的研究很重要 过渡过程的存在有利有弊 有利的方面 如电子技术中常用它来产生各种波形 不利的方面 如在暂态过程发生的瞬间 可能出现过压或过流 致使设备损坏 必须采取防范措施 说明 换路的定义 6 1换路定则 改变电路的工作状态称为换路 具体地说 就是电路中开关的接通与开断状态的改变 设t 0为