电工学最后复习资料课件

反映实际电路部件的主要电磁性质的理想电路元件及其组合。电路模型基本的理想电路元件：电阻元件：表示消耗电能的元件电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件电压源和电流源：表示将其它形式的能量转变成电能的元件。注意：在参考方向选定后，电流(或电压)是代数量.若I=5A，则电流从a流向b；若I=–5A，则电流从b流向a。abRIabRU+–若U=5V，则电压的实际方向从a指向b；若U=–5V，则电压的实际方向从b指向a。参考方向

元件或支路的u，i

采用一致的参考方向称之为关联参考方向，反之，称为非关联参考方向。关联参考方向非关联参考方向i+-+-iuu电压电流的关联参考方向习惯取法：负载取关联参考方向、电源取非关联参考方向

u,i

取关联参考方向P=ui

表示元件吸收的功率P>0

吸收正功率(实际吸收)P<0

吸收负功率(实际发出)P=ui

表示元件发出的功率P>0

发出正功率(实际发出)P<0

发出负功率(实际吸收)

u,i

取非关联参考方向+-iu+-iu2元件吸收或者发出功率的判断

如图，已知电压U=10V，电流1求I3。2判断整个电路的功率是否守恒。

电阻元件在任何时刻总是消耗功率的，因此电阻又称为“无源元件”和“耗能元件”。p

ui(–Ri)i–i2R-

u2/Rp

uii2Ru2/RRui+-表明Rui-+电阻元件的功率与能量

任何时刻，电容元件极板上的电荷q与电压u成正比。qu

特性曲线是过原点的直线。quo2.电容元件电容器的电容值3.电容的电压电流关系电容元件VCR的微分形式u、i

取关联参考方向C＋－ui当u

为常数(直流)时，i=0，电容相当于开路，电容有隔断直流作用；表明C＋－u+q-q某一时刻电容电流i的大小取决于电容电压

u

的变化率，而与该时刻电压

u

的大小无关。电容是动态元件；某一时刻的电容电压值与-到该时刻的所有电流值有关，即电容元件有记忆电流的作用，故称电容元件为记忆元件。表明研究某一初始时刻t0

以后的电容电压，需要知道t0时刻开始作用的电流i

和t0时刻的电压u（t0）。电容元件VCR的积分形式p>0,

电容吸收功率，电容充电。p<0,电容发出功率，电容放电。

功率u、i取关联参考方向

电容的储能

任何时刻，通过电感元件的电流i

与其磁链

成正比。~i

特性为过原点的直线。线性时不变电感元件io电感器的自感3.线性电感的电压、电流关系u、i取关联参考方向电感元件VCR的微分关系+-u(t)iL根据电磁感应定律与楞次定律电感电压u

的大小取决于i

的变化率,与i

的大小无关，电感是动态元件；当i为常数(直流)时，u=0，电感相当于短路；+-u(t)iL表明电感元件VCR的积分关系表明某一时刻的电感电流值与-到该时刻的所有电流值有关，即电感元件有记忆电压的作用，电感元件也是记忆元件。研究某一初始时刻t0

以后的电感电流，需知道t0时刻开始作用的电压u

和t0时刻的电流i（t0）。4.电感的功率和储能

功率u、i取关联参考方向p>0，电感吸收功率。p<0，电感发出功率。

电感的储能电路符号1.理想电压源定义i+_其两端电压总能保持定值或一定的时间函数，其值与流过它的电流i

无关的元件叫理想电压源。电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；与流经它的电流方向、大小无关。通过电压源的电流由电源及外电路共同决定。电压源不能短路！其输出电流总能保持定值或一定的时间函数，其值与它的两端电压u

无关的元件叫理想电流源。

电路符号2.理想电流源

定义u+_电流源的输出电流由电源本身决定，与外电路无关。电流源两端的电压由电源及外电路共同决定。电流源不能开路！U1+_U1U2I2(a)VCVS+-+-

I1(b)CCVS+_U1=0U2I2I1+-+-四种理想受控电源的模型(c)VCCSgU1U1U2I2+-+-(d)CCCSI1U1=0U2I2I1+-+-电压控制电压源电流控制电压源电压控制电流源电流控制电流源受控源与独立源的比较独立源电压(或电流)由电源本身决定，与电路中其它电压、电流无关，而受控源电压(或电流)由控制量决定。独立源在电路中起“激励”作用，在电路中产生电压、电流，而受控源是反映电路中某处的电压或电流对另一处的电压或电流的控制关系，在电路中不能作为“激励”。基尔霍夫电流定律(KCL定律)1．定律内容Ｉ入=

Ｉ出或者Ｉ=0（代数和）

在任一时刻，对于任一结点，此结点所关联的所有支路电流的代数和为零。KCL可以推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面（广义结点）。2．KCL推广I=?例:广义结点I=0－IA－IB－

IC=0ABCIAIBIC2+_+_I51156V12V

在任一瞬间，沿任一回路绕行一周，回路中各支路电压的代数和恒等于零。即：U=01.6.2

基尔霍夫电压定律（KVL定律)标定各元件电压参考方向。

选定回路绕行方向，顺时针或逆时针。③支路电压的参考方向与回路的绕行方向一致，该电压在和式中取＋，否则取－。

在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路绕行一周，电位升之和等于电位降之和。线性电阻电路的一般分析方法

普遍性：对任何线性电路都适用。

线性电路的一般分析法就是根据KCL、KVL及元件电压和电流关系列方程、解方程。根据列方程时所选变量的不同可分为支路电流法和结点电压法等。元件的电压、电流关系（元件的VCR）。电路的连接关系—KCL，KVL定律。方法的基础电阻的串联和并联等效u+_Reqi+_R1Rn+_u

ki+_u1+_unuRk等效+u_iReqiniR1R2RkRn+ui1i2ik_1.电压源的串联：uS=uS1+uS2+…….+uSn

代数和+–uS1+–uS2+–uSn12+–uS122.电流源的并联：iS1iS2iSn12iS12iS=iS1+iS2+………+iSn代数和两种电源模型之间的等效变换由图a：

U=US－IRS由图b：U=ISRS–IRSIRLRS+–USU+–图a等效变换条件:US=ISRSRLRSURSUISI+–图b利用电源等效变换求解电流I

2A2A3A5Ω5Ω4Ω7A5Ω2.2Ω支路电流法1.支路电流法2.独立方程的列写以各支路电流为未知量列写电路方程分析电路的方法。从电路的n个结点中任意选择n-1个结点列写KCL方程选择独立回路列写b-(n-1)个KVL方程。支路电流法的一般步骤：标定各支路电流（电压）的参考方向；选定(n–1)个结点，列写其KCL方程；选定b–(n–1)个独立回路，指定回路绕行方向，结合KVL和支路方程列写；求解上述方程，得到b个支路电流；进一步计算支路电压和进行其它分析。ab结点a：i1+i2+i3=0回路1：

R2i2+Us1-R1i1=0回路2：

R3i3-Us1-R2i2=0联立求解试求各支路电流。baI2I342V+–I11267A3cdI1=2A，

I2=–3A，

I3=6A

结点a：I1+I2+7-I3=0回路1：12I1-42-6I2=0回路2：6I2+3I3=0联立求解结点电压法

以结点电压为未知量列写KCL方程。各支路电流、电压可用结点电压表示，所以求出结点电压后，便可方便地得到各支路电压、电流。

结点电压：其它结点与参考点的电位差即为结点电压，方向为从独立结点指向参考结点。结点法的一般步骤：(1)选定参考结点，标定n-1个独立结点；(2)对n-1个独立结点，以结点电压为未知量，列写其KCL方程；(3)求解上述方程，得到n-1个结点电压；(5)其它分析。(4)通过结点电压求各支路电流；三个独立结点的电压表示为Ua，Ub，Uc结点a：结点b：结点c：利用结点电压法求电流I利用结点电压法求电流I①③②结点电压分别为U1，U2，U3对于结点3，应用KCL有①③②结点电压分别为U1，U2，U3对于结点1，应用KCL有对于结点2，应用KCL有列写电路的结点电压方程例1iS1R1R3R2gmuR2+uR2_21叠加定理叠加定理：在线性电路中，任一支路电流(或电压)都是电路中各个独立电源单独作用时，在该支路产生的电流(或电压)的代数和。独立电源不作用（值为零）

电压源（us=0)短路电流源

(is=0)开路+–uSis+-6V5Ω1Ω3Ω3Ω5Ω1Ω3Ω3Ω6A5Ω1Ω6A3Ω3Ω例已知：当US=1V、IS=2A时，Uo=4VUS=5V、IS=3A时，Uo=13V

求：

US=6V、IS=4A时，Uo=?解：电路中有两个电源作用，根据叠加原理可设

Uo=K1US+K2IS当

US=5V、IS=3A时，当

US=1V、IS=2A时，US线性无源网络UoIS+–+-

得4

=K11+K22

得13

=K15+K23联立两式解得：K1=2、K2=1所以

Uo=K1US+K2IS

=26+41

=16V试求电流I1

。2I1+_10VI1+–3A21I2a用叠加原理求解2I1'+_10VI1'+–212I1"+_I1"3A21电压源作用：2I1'+

I1'

+2I1'

=10I1'

=2A电流源作用：对大回路：2I1"

+(3–

I1")1+2I1"=0

I1"=–0.6AI1=I1'+I1"=2–0.6=1.4A实际中，常常碰到只需研究某一支路的电压、电流或功率的问题。对所研究的支路来说，电路的其余部分就成为一个有源二端网络，可等效变换为较简单的含源支路(电压源与电阻串联或电流源与电阻并联支路),使分析和计算简化。戴维宁定理和诺顿定理正是给出了等效含源支路及其计算方法。有源二端口网络+_ER0ab

电压源与电阻串联（戴维宁定理）

电流源与电阻的并联（诺顿定理）ab有源二端网络abISR0有源二端网络可等效为一个实际电源模型最大功率传输定理一个含源线性一端口电路，当所接负载不同时，一端口电路传输给负载的功率就不同，讨论负载为何值时能从电路获取最大功率，及最大功率的值是多少的问题是有工程意义的。i+–uA负载应用戴维宁定理iUoc+–ReqRLRL

P0Pmax最大功率匹配条件对P求导：+-6V10Ω5Ω10Ω开路电压：3V10Ω5Ω10Ω等效电阻：10Ω1、开路电压2Ω1A1ΩI14Ω0.5I1ab2、短路电流2Ω1A1ΩI14Ω0.5I1abISI2支路电流法3、等效电阻4、最大功率3.1

正弦电压与电流设正弦交流电流：角频率：决定正弦量变化快慢幅值：决定正弦量的大小

幅值、角频率、初相角成为正弦量的三要素。初相角：决定正弦量起始位置Im2TiO

落后于解:(1)相量式(2)相量图例2

将u1、u2

用相量表示+1+j可得相量式：电感电路复数形式的欧姆定律相量图超前根据：则：电感元件或则:

感抗(单位：欧姆Ω)电感L具有通直阻交的作用直流：f=0,XL=0，电感L视为短路定义：有效值:交流：fXL可得相量式则：电容电路中复数形式的欧姆定律相量图超前由电容元件容抗XC是频率的函数2)相量图(

>0感性)XL

>

XC参考相量由电压三角形可得:电压三角形(

<0容性)XL

<

XCRjXL-jXC+_+_+_+_例2解相量模型+_15Wu4H0.02Fij20W-j10W+_15Wj20W-j10W+_15W试用支路电流法求电流I3。+-+-

例1:图示电路中，已知解：应用基尔霍夫定律列出相量表示方程:代入已知数据：解之，得：三相电源瞬时值表达式A+–XuAB+–YuBC+–ZuC相量表示连接方式：星型和三角型负载侧相电压：对称电压ZZZN’+–N+–+–A相计算电路+–ANN’Z注意：线电压和相电压，线电流和相电流的关系。

在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。

N型半导体——掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。

P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）的半导体。N型半导体和P型半导体因多子浓度差形成内电场多子的扩散空间电荷区

阻止多子扩散，促使少子漂移。PN结合空间电荷区PN结形成少子漂移电流多子扩散电流二极管二极管单向导电性1.二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。2.二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。

3.外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。PN-+两个二极管的阴极接在一起取B点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。V1阳=－6V，V2阳=0V，V1阴=V2阴=－12VUD1=6V，UD2=12V

∵

UD2>UD1

∴D2优先导通，D1截止。若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB

=0V例:D1承受反向电压为－6V流过D2

的电流为求：UABBD16V12V3kAD2UAB+–＋

uo－abRLT＋u1－+

u2-IoD1D3D2D4半导体三极管基本结构NNP基极发射极集电极NPN型BECBECPNP型PPN基极发射极集电极符号：BECIBIEICBECIBIEICNPN型三极管PNP型三极管发射结正偏、集电结反偏从电位的角度看：

NPN

发射结正偏VB>VE集电结反偏VC>VBBECIBIEIC放大状态+UCCRSesRBRCC1C2T+