北科电工学复习

电工学

复习1第一部分直流电路2了解:①电路的作用和组成;②电路的通路、开路和短路状态

③电路模型的概念掌握:①电位的计算。②用支路电流法、叠加定理和等效电源定理分析电路的方法。理解:①额定值、负载大小和电功率平衡的概念;②参考方向和关联参考方向的意义③理想电阻元件的耗能特性、理想电压源的恒压特性和理想电流源的恒流特性。④电路的基尔霍夫定律。基本要求31.1电路的作用与组成

电路的作用：①实现能量的输送和转换；②实现信号的传递和处理。电源负载中间环节将电能转换为非电形态的能量的用电设备。

电路的基本组成部分：将非电形态的能量转换为电能的供电设备。沟通电路、输送电能的作用。4内电路电源本身的电流通路称为内电路。电源以外的电流通路称为外电路。发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉输电线放大器话筒扬声器外电路信号源（电源）51.2

电路的状态一、通路：当开关闭合，电源与负载接通，电路处于通路状态，而电源此时的状态称为有载。开关闭合有载开关断开开路cd短接短路基本物理量：电流、电压、电动势6二、开路：特征：I＝0

当某一部分电路与电源断开，该部分电路中没有电流，亦无能量的输送和转换，这部分电路所处的状态称为开路。

Uo＝

U＝E

P＝07三、短路：特征：U＝0

当某一部分电路的两端用电阻可以忽略不计的导线或者开关连接起来，使得该部分电路中的电流全部被导线或开关所旁路，这部分电路所处的状态称为短路或者短接。

I＝IS＝E／R0

PE＝P＝R0I2

P＝081.3电路中的参考点参考点也称为零电位点。电路中某一点电位等于该点与参考点之间的电压。电压一般采用双下标表示:Uab

电位一般采用单下标表示:Va各点的电位只有在参考点选定以后才有确定的数值——电位的单值性。参考点不同，同一点的电位不同，但任意两点间的电位差（电压）绝对不变。9参考方向:

在分析计算时人为规定的方向。实际方向：

物理中对电量规定的方向。电压和电流的方向1.4电路中的参考方向习惯上把

I

与U

的方向按相同方向假设即假定的电压正极到负极的方向也是假定电流的流动方向称为关联参考方向。解题过程中，注意一定要先假定“参考方向”

(即在图中表明物理量的参考方向)，然后再列方程计算。缺少“参考方向”的物理量是无意义的.10欧姆定律U、I参考方向相同时，U、I参考方向相反时，RU+–IRU+–I

表达式中有两套正负号：

①式前的正负号由U、I

参考方向的关系确定；

②

U、I

值本身的正负则说明实际方向与参考方向之间的关系。通常取

U、I

参考方向相同。U=IR

U=–IR11

1.5理想电路元件Riu(一)理想无源元件1.电阻R（常用单位：、k、M））2.电感

L：（单位：H,mH,H）uei3.电容C（单位：F,F,pF）uiC直流：短路直流：开路隔‘直’传‘交’121.电压源电压源模型UIRO+-E(二)理想电源元件理想电压源（恒压源）:RO=0时的电压源.IE+_abUab特点：(1）输出电压不变，其值恒等于电动势。即Uab

E；（2）电源中的电流由外电路决定。（3）恒压源不能短路，否则流过的电流为无限大。132.电流源ISROabUabI电流源模型理想电流源（恒流源):

RO=时的电流源.特点：（1）输出电流不变，其值恒等于电流源电流IS；abIUabIs（2）输出电压由外电路决定。（3）恒流源不能开路，否则其两端的电压为无穷大。14电压源中的电流如何确定？电流源两端的电压等于多少？IER_+abUab=?Is原则：Is不能变，Us不能变。电压源中的电流I=IS恒流源两端的电压电阻RUS_+例题1.5.315结论：凡与理想电流源串联的元件，其电流均等于理想电流源的电流。与理想电流源串联的元件量值变化时，仅仅影响其自身和理想电流源的电压，不会影响电路其余部分的电压和电流。当理想电流源与其它元件串联时，对外部电路而言，可将其他元件除去，而只用一个理想电流源等效代替。多个理想电流源并联时，可以合并成一个等效的理想电流源。16电压源中的电流如何确定？电流源两端的电压等于多少？原则：Is不能变，Us不能变。电压源中的电流恒流源两端的电压电阻RUSIER_+abUab=?Is_+例题1.5.417结论：凡与理想电压源并联的元件，其两端的电压均等于理想电压源的电压。与理想电压源并联的元件量值变化时，仅仅影响其自身和理想电压源的电流，不会影响电路其余部分的电压和电流。当理想电压源与其它元件并联时，对外部电路而言，可将其他元件除去，而只用一个理想电压源等效代替。多个理想电压源串联时，可以合并成一个等效的理想电压源。181.6基尔霍夫定律(KCL)

I＝0(KVL)U＝0E＝（IR）1.7支路电流法支路电流法的解题步骤:

1.确定支路数，在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路标出回路循行方向。2.应用

KCL对结点列出

(n－1)个独立的结点电流方程。3.应用

KVL对回路列出

b－(n－1)

个独立的回路电压方程（通常可取网孔列出）

。4.联立求解b

个方程，求出各支路电流。19试求各支路电流。baI2I342V+–I11267A3cd支路中含有恒流源。注意：

(1)当支路中含有恒流源时，若在列KVL方程时，所选回路中不包含恒流源支路，这时，电路中有几条支路含有恒流源，则可少列几个KVL方程。

(2)若所选回路中包含恒流源支路，则因恒流源两端的电压未知，所以，有一个恒流源就出现一个未知电压，因此，在此种情况下不可少列KVL方程。例题1.7.3+UX–201.叠加定理只适用于线性电路（电路参数不随电压、电流的变化而改变）。2.叠加时只将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。3.解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电流的代数和。=+1.8叠加定理“恒压源不起作用”，就是将此恒压源短路“恒流源不起作用”，就是将此恒流源开路21(一)戴维宁定理UeSRo+_R1.9等效电源定理等效电压源的电压（UeS

）等于有源二端网络的开路电压（UOC

）等效电压源的内阻等于有源二端网络相应无源二端网络的输入电阻。（有源网络变无源网络的原则是：电压源短路，电流源断路）22(二)诺顿定理ABIeSRo等效电流源IeS

为有源二端网络输出端的短路电流Isc

等效电阻仍为相应无源二端网络的输入电阻Ro23静态电阻动态电阻

静态分析——图解法动态分析——微变等效电路法非线性电阻的描述非线性电阻：电阻值随电压、电流的变化而变化。1.10非线性电阻电路24非线性电阻电路的分析静态电阻动态电阻适用于外加固定电压的情况适用于分析微变电压引起微变电流的情况QUIQuiiu25非线性电阻电路的分析-静态分析静态分析内容：电路加上恒定直流电压时，求各处的电压和电流。静态分析工具：图解法R+_Eui线性部分非线性部分QE/REIQUQiu26非线性电阻电路的分析-动态分析us+_Riurd+_Up微变：微小变化等效：线性代替非线性Quiupui在Q点附近的电路模型动态分析内容：关注变化量动态分析工具：微变等效电路27第二部分（第四章）

交流电路28掌握:①正弦交流电的相量表示法及其运算②串并联电路中复阻抗、阻抗、阻抗角的计算③串联、并联和简单混联电路的计算方法④功率P、Q、S的定义及其计算方法理解:①正弦交流电的三要素和各种表示方法;②元件RLC在交流电路中的作用③功率因数提高的意义及方法④串并联谐振的条件和特征基本要求292.1

正弦交流电的基本概念(一)交流电的周期、频率和角频率=1/T(二)交流电的瞬时值、最大值和有效值当电压时，可得也可以写为当电流时，可得也可以写为30相位表示正弦量的变化进程，也称相位角。初相位t=0时的相位。相位：初相位：

(三)交流电的相位、初相位和相位差相位差

两个同频率的正弦量的相位之差或初相位之差称为相位差。31电压与电流正交电压与电流同相

电压超前电流

电压与电流反相ωtui90°OuiωtuiOωtuiuiOiuωtO32电压的幅值相量相量的模=正弦量的最大值

相量辐角=正弦量的初相角或：设正弦量:电压的有效值相量相量表示:相量的模=正弦量的有效值

相量辐角=正弦量的初相角33相量的书写方式

模用最大值表示，则用符号：实际应用中，模多采用有效值，符号：如：已知则或相量的两种表示形式

相量图:

把相量表示在复平面的图形可不画坐标轴相量式:2.2

正弦交流电的相量表示法相量:

表示正弦量的复数称相量34注意：1.只有正弦量才能用相量表示，非正弦量不可以。2.只有同频率的正弦量才能画在一张相量图上，不同频率不行。3.相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。？=相量的复数运算1.加、减运算设：2.乘法运算3.除法运算旋转因子:+j逆时针转90°-j顺时针转90°35波形图瞬时值相量图复数符号法小结：正弦波的四种表示法Ti36正误判断？瞬时值复数有效值？j45372.3

单一参数交流电路

在直流电路中（稳态），电感元件可视为短路，电容元件（稳态）可视为开路。在交流电路中，电感元件和电容元件中的电流均不为零。电阻元件：消耗电能，转换为热能（电阻性）电感元件：产生磁场，存储磁场能（电感性）电容元件：产生电场，存储电场能（电容性）38单一参数电路中的基本关系参数LCR基本关系阻抗相量式相量图39电路参数电路图(参考方向)阻抗电压、电流关系瞬时值有效值相量图相量式功率有功功率无功功率Riu设则u、i

同相0LC设则则u领先

i90°00基本关系+-iu+-iu+-设

u落后i90°单一参数正弦交流电路的分析计算小结402.4

串联交流电路（一）R、C、L串联电路R+_C+_+_L_+（1）瞬时值表达式设串联电路电流为参考正弦量，则：

同频率的的正弦量相加，得出的仍为同频率的正弦量，所以可得出下面形式的电源电压：41（2）相量法R+_+jXL_+-jXC_+_设（参考相量）1)相量式则交流电路复数形式的欧姆定律令42电路参数与电路性质的关系：当XL>XC

时，

>0

，u

超前i

呈感性当XL<XC

时，

<0

，u

滞后i

呈容性当XL=XC

时，=0

，u.

i同相呈电阻性

由电路参数决定。阻抗角：432.5

并联交流电路对于阻抗模一般注意：+-+-通式:44若正弦量用相量表示，电路参数用复数阻抗（

)或导纳表示，则直流电路中介绍的基本定律、定理及各种分析方法在正弦交流电路中都能使用。相量形式的基尔霍夫定律

电阻电路纯电感电路纯电容电路一般电路相量（复数）形式的欧姆定律(补充)复杂正弦交流电路的分析和计算45阻抗三角形、电压三角形、功率三角形SQP将电压三角形的有效值同除I得到阻抗三角形将电压三角形的有效值同乘I得到功率三角形R2.6

交流电路的功率46阻抗三角形电压三角形功率三角形SQU•URUXRXZP••

P、Q、S之间的关系：纯电阻电路：纯电容电路：纯电感电路：47正误判断因为交流物理量除有效值外还有相位。？RLC在R-L-C串联电路中而复数阻抗只是一个运算符号。Z不能加“•”48正误判断在R-L-C串联电路中，假设？？？49正误判断在R-L-C串联电路中，假设？？？？50功率因数角2.7

功率因数的提高1.功率因数:对电源利用程度的衡量。X+-的意义：电压与电流的相位差，阻抗的辐角说明： 由负载性质决定。与电路的参数和频率有关，与电路的电压、电流无关。51所以

提高可使发电设备的容量得以充分利用所以提高可减小线路和发电机绕组的损耗。

必须保证原负载的工作状态不变。即：加至负载上的电压和负载的有功功率不变。

在感性负载两端并电容(1)

提高功率因数的原则：(2)

提高功率因数的措施:522.8

电路中的谐振谐振：在同时含有L和C的交流电路中，若调节电路的参数或电源的频率，使电压和电流同相，电路呈电阻性，称电路处于谐振状态。此时电路与电源之间不再有能量的交换。串联谐振：L

与C

串联时u、i

同相并联谐振：L

与C

并联时u、i

同相=0，Q=QL+QC=053同相由定义，谐振时：或：即谐振条件：谐振时的角频率（一）串联谐振电路1.谐振条件RLC+_+_+_+_串联谐振又称为电压谐振。54或2.

谐振频率(2)电流最大(3)同相(1)

阻抗最小3.串联谐振特怔(4)电压关系电阻电压：UR=IR=U大小相等、相位相差180电容、电感电压：55（二）并联谐振1.

谐振条件+-+2.

谐振频率或3.并联谐振的特征(1)

阻抗最大，呈电阻性(2)电流最小LC并联部分开路(3)同相(4)电流关系56第三部分（第五章）

三相电路，供电与用电57掌握:①三相电源和三相负载的联结方式②对称三相电路中电压、电流和功率的计算理解:①三相电路相序、对称性等基本概念②三相四线制供电系统中中线的作用③不对称三相电路的分析方法和基本结论基本要求58三相交流电源的连接（一）星形接法线电流等于相电流，相位相同（二）三角形接法中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。59三相交流电路的小结(3)--三相电路计算负载形接法对称负载下：各相电压、电流单独计算。负载不对称时：负载对称时：电压对称、电流对称，只需计算一相。求电表读数时，可只算有效值，不算相位。三相电路的计算要特别注意相位问题。负载Y形接法电源对称时：60三相交流电路的小结(4)--三相功率计算三相总功率：负载对称时：和接法无关61第四部分（第6章）变压器62了解:①变压器的磁路和基本结构②绕组同名端的含义理解:①单相和三相变压器的额定值②变压器的三大作用③变压器的功率和损耗基本要求63二、变压器的作用

1.电压变换结论：改