電工學復習范圍

1、1.1 電路的作用與組成部分電路的作用與組成部分1.2 電路模型電路模型1.3 電壓和電流的參考方向電壓和電流的參考方向1.4 歐姆定律歐姆定律1.5 電源有載工作、開路與短路電源有載工作、開路與短路1.6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律1.7 電路中電位的概念及計算電路中電位的概念及計算第第1章章 電路的基本概念與基本定律電路的基本概念與基本定律本章要求本章要求: :1.1.理解電壓與電流參考方向的意義；理解電壓與電流參考方向的意義；2. 理解電路的基本定律并能正確應用；理解電路的基本定律并能正確應用；3. 了解電路的有載工作、開路與短路狀態(tài)，了解電路的有載工作、開路與短路狀態(tài)， 理解電功率和額定

2、值的意義；理解電功率和額定值的意義；4. 會計算電路中各支路電流及各點的電位。會計算電路中各支路電流及各點的電位。第第1章章 電路的基本概念與基本定律電路的基本概念與基本定律物理量物理量實實 際際 方方 向向電流電流 I正電荷運動的方向正電荷運動的方向電動勢電動勢E ( (電位升高的方向電位升高的方向) ) 電壓電壓 U( (電位降低的方向電位降低的方向) )高電位高電位 低電位低電位 單單 位位kA 、A、mA、A低電位低電位 高電位高電位kV 、V、mV、VkV 、V、mV、VabRI 電流的參考方向電流的參考方向電流的實際方向電流的實際方向電流的實際方向與參考電流的實際方向與參考方向一致

3、時，方向一致時，I是是正正值值abRI 電流的參考方向電流的參考方向電流的實際方向電流的實際方向電流的實際方向與參考電流的實際方向與參考方向相反時，方向相反時， I是是負負值值參考電流選定之后，電流才有正負之分。參考電流選定之后，電流才有正負之分。若若 I = 5A，則電流從則電流從 a 流向流向 b；例例1：若若 I = 5A，則電流從，則電流從 b 流向流向 a 。abRIabRU+若若 U = 5V，則電壓的實際方向從，則電壓的實際方向從 a 指向指向 b；若若 U= 5V，則電壓的實際方向從，則電壓的實際方向從 b 指向指向 a 。電壓參考方向的表示形式：電壓參考方向的表示形式：(1)

4、. 用極性用極性“+”、“-”表示表示(2). 用雙下標表示用雙下標表示 上圖中，上圖中，a a、b b 兩點間的電壓兩點間的電壓Uabab, ,其參考方向是由其參考方向是由a a指向指向b b；若；若參考方向選擇為由參考方向選擇為由b b指向指向a a，則為，則為Ubaba。 Uab =- =- Uba注意：注意： 在參考方向選定后，電流在參考方向選定后，電流 ( 或電壓或電壓 ) 值才有正負之分值才有正負之分。電壓、電流的關聯參考方向電壓、電流的關聯參考方向RU+IRU+I 關聯參考方向關聯參考方向：I 的參考方向由電壓參考方向所的參考方向由電壓參考方向所表示的高電位點指向低電位點，即表示

5、的高電位點指向低電位點，即U、I 參考方向相參考方向相同同。( (關聯關聯) )( (非關聯非關聯) )1.4 歐姆定律歐姆定律歐姆定律：歐姆定律：電阻兩端的電壓和流經電阻的電流成正比。電阻兩端的電壓和流經電阻的電流成正比。RU+IU、I 參考方向相同時，參考方向相同時，U = I RU、I參考方向相反時，參考方向相反時，RU+I U = IR上式中有兩套正負號：上式中有兩套正負號： 1. 式前的正負號由式前的正負號由U、I 參考方向的關系確定；參考方向的關系確定； 2. U、I 值本身的正負則說明實際方向與參考值本身的正負則說明實際方向與參考 方向之間的關系。方向之間的關系。 通常取通常取

6、U U、I I 參考方向相同。參考方向相同。 U、I 參考方向不同，參考方向不同，P = UI 0，電源電源； P = UI 0，負載負載。U、I 參考方向相同，參考方向相同，P = UI 0，負載負載； P = UI 0，電源電源。 電源：電源： U、I 實際方向相反，即電流從實際方向相反，即電流從“+”+”端流出，端流出， （發(fā)出功率）（發(fā)出功率） 負載：負載： U、I 實際方向相同，即電流從實際方向相同，即電流從“- -”端流出。端流出。 （吸收功率）（吸收功率） 1. 6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律支路：支路：電路中的每一個分支。電路中的每一個分支。 一條支路流過一個電流，稱為支路電流。

7、一條支路流過一個電流，稱為支路電流。三條或三條以上支路的連接點。三條或三條以上支路的連接點。由支路組成的閉合路徑。由支路組成的閉合路徑。I1I2I3ba+ +- -E2R2+ + - -R3R1E11 12 23 3cdef內部不含支路的回路。內部不含支路的回路。1.6.1 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律( (KCL定律定律) 在任一瞬間，流入某一結點的電流總和等于流出該在任一瞬間，流入某一結點的電流總和等于流出該結點的電流總和。結點的電流總和。 實質實質: : KCL KCL定律還可表述為：在定律還可表述為：在任一瞬時，流經任一節(jié)點的任一瞬時，流經任一節(jié)點的電流代數和為電流代數和為0 0。

8、I1I2I3aR2R3R1對結點對結點 a：I1+I2 = I3或或 I1+I2I3= 0 電流定律可以推廣應用于包圍部分電路的任一電流定律可以推廣應用于包圍部分電路的任一假設的假設的閉合面閉合面。I =?例例:廣義結點廣義結點I = 0IA + IB + IC = 0ABCIAIBIC2 +_+_I5 1 1 5 6V12V 在任一瞬間，沿任一回路循行方向，回路中各段電壓的在任一瞬間，沿任一回路循行方向，回路中各段電壓的代數和恒等于零。代數和恒等于零。1.6.2 基爾霍夫電壓定律（基爾霍夫電壓定律（KVL定律定律) )即：即： U = 0在任一瞬間，從回路中任一點出發(fā)，沿回路循行一周，則在任

9、一瞬間，從回路中任一點出發(fā)，沿回路循行一周，則在這個方向上電位升之和等于電位降之和。在這個方向上電位升之和等于電位降之和?；芈坊芈罚?E1+ U2= E2+ U1或或 E2-E1+ U1 - U2 = 0 I1I2ba+ +- -E2R2+ + - -R1E1+ + +- - -U1U2E2-E1 + I1R1 - I2R2 = 0 二、推廣二、推廣-KVL可應用于回路的部分電路可應用于回路的部分電路+-ABC-UABUAUB U=UA-UB-UAB=0或或 UAB=UA-UBE-U-RI=0或或 U=E-RI注：注：列方程時，要先在電路圖上標出電流、電壓或電動勢列方程時，要先在電路圖上標出電

10、流、電壓或電動勢的參考方向。的參考方向。ER+-+-UI I1.7 電路中電位的概念及計算電路中電位的概念及計算 電壓（電位差）電壓（電位差）電路中任意兩點間的電位差，電路中任意兩點間的電位差，是一是一絕對絕對量。量。RE2E1abcE1=10VE2=6V根據根據KVL：Uac+E1+E2=0Uac= -16VVa? Vc?1. 電位的概念電位的概念電位：電路中某點至參考點的電壓，電位：電路中某點至參考點的電壓，記為記為“VX” 。 通常設參考點的電位為零。通常設參考點的電位為零。+-+- 電位的計算步驟電位的計算步驟: : (1) (1) 任選電路中某一點為參考點，設其電位為零；任選電路中某

11、一點為參考點，設其電位為零； (2) (2) 標出各電流參考方向并計算；標出各電流參考方向并計算； (3) (3) 計算各點至參考點間的電壓即為各點的電位。計算各點至參考點間的電壓即為各點的電位。某點電位為正，說明該點電位比參考點高；某點電位為正，說明該點電位比參考點高；某點電位為負，說明該點電位比參考點低。某點電位為負，說明該點電位比參考點低。各點電位的高低是相對的，而兩點間的電壓值是絕對的。各點電位的高低是相對的，而兩點間的電壓值是絕對的。2. 舉例舉例 求圖示電路中各點求圖示電路中各點的電位的電位: :Va、Vb、Vc、Vd 。解：解：設設 a為參考點，為參考點， 即即Va=0VVb=U

12、ba= 106= - -60VVc=Uca = 420 = 80 VVd =Uda= 65 = 30 V設設 b為參考點，即為參考點，即Vb=0VVa = Uab=106 = 60 VVc = Ucb = E1 = 140 VVd = Udb =E2 = 90 Vbac20 4A6 10AE290V+ + - -E1140V5 6A+ + - -dUab = 106 = 60 VUcb = E1 = 140 VUdb = E2 = 90 VUab = 106 = 60 VUcb = E1 = 140 VUdb = E2 = 90 V第第2章章 電路的分析方法電路的分析方法目錄Y- bCRaRc

13、Rba0SREI 0SRUII- - 注意事項：注意事項：IS的參考方向由的參考方向由E的負極指向正極的負極指向正極(5)(5)串聯的理想電壓源可以合并，并聯的理想電流串聯的理想電壓源可以合并，并聯的理想電流源可以合并。源可以合并。8V6V4V+- - - +- - +6V+- -4A2A1A3A43213322111111RRRRREREREU+ + + + + + RREU1 baE2+I2I4E1+I1R1R2R4+UE3+R3I3R2(c)R3E2+R1I 1I 2I 3疊加定理疊加定理只適用于線性電路只適用于線性電路，而且只能對，而且只能對電流電流和和電壓電壓疊加，功率不能疊加；疊加

14、，功率不能疊加；12112112111211 ) (RIRIRIIRIP + + + + 所謂某個電源單獨作用，就是令其余電源為零。所謂某個電源單獨作用，就是令其余電源為零。 即：即：理想電壓源短路，理想電流源開路理想電壓源短路，理想電流源開路；電路中所有的電阻網絡不變電路中所有的電阻網絡不變(包括電源內阻包括電源內阻)。)0()0(- -+ + CCuu注：換路定則僅用于換路瞬間來確定暫態(tài)過程中注：換路定則僅用于換路瞬間來確定暫態(tài)過程中 uC、 iL初始值。初始值。 設：設：t=0 表示換路瞬間表示換路瞬間 (定為計時起點定為計時起點) t=0- 表示換路前的終了瞬間表示換路前的終了瞬間 t

15、=0+表示換路后的初始瞬間（初始值）表示換路后的初始瞬間（初始值）)0()0(- -+ + LL -換路定則換路定則UuC )(穩(wěn)態(tài)解穩(wěn)態(tài)解初始值初始值0)0()0(UuuCC-+ tCUUUu- - -+ + e )(0RCtCCCCuuuu- -+ + - -+ + e)()0()(uC (0 -) = U0SRU+_C+_i0 tuC+_uR)(tf-)( f穩(wěn)態(tài)值穩(wěn)態(tài)值-)0(+ +f - tffftf- -+ + - -+ + e)()0()()( 利用求三要素的方法求解暫態(tài)過程，稱為利用求三要素的方法求解暫態(tài)過程，稱為三要素法三要素法 )0(+ +f)( f)0(+ +ft)(tf

16、O)( f)0(+ +f0)0()a( + +f0)0()b( + +f0)()c ( ft)(tfOt)(tfO)( f0)()d( ft)(tfO)0(+ +f)( f)(f)0 (+f)0()0()( 6320+ + + +- - fff.電容電容 C 視視為開路為開路, 電感電感L視為短路，即求解直流電阻性電路視為短路，即求解直流電阻性電路中的電壓和電流。中的電壓和電流。V555510)( + + Cu6666)(+ + LimA3 (1) 穩(wěn)態(tài)值穩(wěn)態(tài)值 的計算的計算)( f例：例：uC+-t=0C10V 1 FS5k +-Lit =03 6 6 6mAS 1) 由由t=0- 電路求電

17、路求)0()0(- - -LCiu、2) 根據換路定則求出根據換路定則求出)0()0()0()0(- -+ +- -+ + LLCCiiuu3) 由由t=0+時時的電路，求所需其它各量的的電路，求所需其它各量的)0(+ +i)0(+ +u或或電容元件視為短路。電容元件視為短路。;0U其值等于其值等于，若若 0)0( - -Cu(1) 若若， 0)0(0 - -UuC電容元件用恒壓源代替，電容元件用恒壓源代替， 0 )0 (0 - -IiL0)0( - -Li若若其值等于其值等于I0 , , 電感元件視為開路。電感元件視為開路。(2) 若若 , 電感元件用恒流源代替電感元件用恒流源代替 ， 注意

18、：注意：)0(+ +f(2) 初始值初始值 的計算的計算 CR0 0RL 注意：注意： 若不畫若不畫 t =(0+) 的等效電路，則在所列的等效電路，則在所列 t =0+時的方程中應有時的方程中應有 uC = uC( 0+)、iL = iL ( 0+)。R03210)/(RRRR+ + U0+-CR0CR0 R1R2R3R1U+-t=0CR2R3S +tIi sinmI Im m 2 Tit OfT22Tf1t O每秒變化的次數每秒變化的次數每秒變化的弧度每秒變化的弧度sradfsfTHzf/314202. 0501150幅值幅值(最大值最大值)： 瞬時值中最大的值瞬時值中最大的值用帶下標用帶

19、下標m的的大寫大寫字母表示字母表示如如Em、Im、Um等等有效值有效值： 22mmUEUE初相位：初相位：t =0時的相位，時的相位，也稱也稱初相角初相角。sinmiIt+相位：相位：t+初相位：初相位： it 初相位初相位給出了觀察正弦波的起點或參考點。給出了觀察正弦波的起點或參考點。說說明明通常用小于通常用小于180180O O 角度表示角度表示注意：注意：交流電壓、電流表測量數據為有效值；交流電壓、電流表測量數據為有效值；交流設備名牌標注的電壓、電流均為有效值。交流設備名牌標注的電壓、電流均為有效值。(2) 不同頻率的正弦量比較無意義。不同頻率的正弦量比較無意義。(1) 兩同頻率的正弦量

20、之間的相位差為常數，兩同頻率的正弦量之間的相位差為常數， 與計時的選擇起點無關。與計時的選擇起點無關。 ti2i1iO（3 3） 的取值范圍的取值范圍| | | | 三角函數式：三角函數式：sin()muUt+0ut+_正弦波形圖正弦波形圖:相量法：相量法： 一、正弦量的表示方法一、正弦量的表示方法 當參與運算的正弦量為同頻率正弦量時，用相量表當參與運算的正弦量為同頻率正弦量時，用相量表示和計算可以使正弦電路的計算簡化。示和計算可以使正弦電路的計算簡化。前兩種不便于運算，前兩種不便于運算，重點介紹相量表示法。重點介紹相量表示法。UU二、正弦量的相量表示二、正弦量的相量表示實質：用復數表示正弦量

21、實質：用復數表示正弦量1.復數有關內容復習復數有關內容復習(1)復數表示形式復數表示形式+j+1Abar 0代數式代數式abarctan22bar+其中：其中：A=a+ jb指數式指數式 ejArejj + cossinAabrjrrr 極坐標式極坐標式A r 三角式三角式)sinj(cossinjcosrr rA+r復數的模復數的模復數的輻角復數的輻角(2)復數的運算復數的運算加減運算加減運算 -用代數式簡單用代數式簡單乘除運算乘除運算 -用指數式、極坐標式簡單用指數式、極坐標式簡單模相乘除模相乘除輻角相加減輻角相加減1122ArBr 1 212()ABrr+1122()rABr-A=a1+

22、jb1 B=a2+jb2A+B =(a1+a2)+j(b1 +b2)A-B =(a1-a2)+j(b1 -b2)(sinmtUu+設正弦量設正弦量:2.相量的兩種表示形式相量的兩種表示形式相量相量: 表示正弦量的復數稱相量表示正弦量的復數稱相量(1)相量式相量式: :幅值相量幅值相量有效值相量有效值相量(cossin)jmmmmUUjU eU+(cossin)jUUjUeU+-把相量表示在復平面的圖形把相量表示在復平面的圖形(可省略坐標軸可省略坐標軸)。U U(2)相量圖相量圖: :初相位初相位有效值有效值 在畫在畫相量相量圖時，為了方便，常選擇一個圖時，為了方便，常選擇一個相量相量作為作為參

23、考相參考相量量，將其初相位定為，將其初相位定為0 。)(sinmtIi+？= 非正弦量不能用相量表示。非正弦量不能用相量表示。只有只有同頻率同頻率的正弦量才能畫在同一相量圖上。的正弦量才能畫在同一相量圖上。 IUIeImjm 模模用最大值表示用最大值表示 ，則用符號：，則用符號：mmI U、 相量圖相量圖: 把相量表示在復平面的圖形把相量表示在復平面的圖形 實際應用中，模多采用有效值，符號：實際應用中，模多采用有效值，符號：I U、IU)jsincos(ejUUUU+ + 相量式相量式:用大寫字母表示，并在字母上打用大寫字母表示，并在字母上打“.”參數參數LXLjjtiLuddLCXC1jj-

24、tuCiddCR基本關系基本關系iRu 阻抗阻抗R相量式相量式RIU IXULjIXUCj-相量圖相量圖UIUIUI電路電路參數參數電路圖電路圖(參考方向參考方向)阻抗阻抗電壓、電流關系電壓、電流關系瞬時值瞬時值有效值有效值相量圖相量圖相量式相量式功率功率有功功率有功功率 無功功率無功功率RiuiRuR設設則則tU2usintI2isinIRU RIUUIu、 i 同相同相0LtiLuddCtuCiddLXjCXj-設設則則)90tsin( 2 + + LIu則則LXIXULL cXIXUCC /1 u領先領先 i 90UIUILXIUjCXIUj-00LXIUI2基本基本關系關系+-iu+-iu+-tI2isin設設RIUI2UI-CXI2-tI2isin)90sin( 2 - - tCIu u落后落后 i 90CLXX RIU-+jCLXX RZ-+j令令則則ZIU Z 的模表示的模表示 u、i 的大小關系，輻角（阻抗角）的大小關系，輻角（阻抗角）為為 u、i 的相位差。的相位差。Z Z 是一個復數，不是相量，上面不能加點。是一個復數，不是相量，上面不能加點。阻抗阻抗復數形式的復數形式的歐姆定律歐姆定律根據根據iuiuIUZIUIUZ - - 說明：說明：阻抗模阻抗模：UZI單位：歐單位：歐 姆姆