注冊電氣工程師必備

1、注冊(zhc)電氣工程師考試輔導(dǎo)電路(dinl)基礎(chǔ)部分共九十二頁一、電路(dinl)的基本概念和基本定律共九十二頁考試(kosh)點1、掌握電阻(dinz)、獨立電壓源、獨立電流源、受控源、電容、電感、耦合電感、理想變壓器諸元件的定義、性質(zhì)2、掌握電流、電壓參考方向的概念3、熟練掌握基爾霍夫定律共九十二頁1.1 掌握諸元件(yunjin)的定義、性質(zhì)共九十二頁電阻(dinz)元件一、歐姆定律流過電阻的電流(dinli)與電阻兩端的電壓成正比。根據(jù)歐姆定律，電阻兩端的電壓和電流之間的關(guān)系可寫成：u=iR在電壓和電流的關(guān)聯(lián)方向下u=iR在電壓和電流非關(guān)聯(lián)方向下u= - iRRi+_uRi+_u共

2、九十二頁1、定義G=1/R2、單位S（西門子）電阻的單位為(歐姆(u m)，計量高電阻時，則以k 和M 為單位。二、電導(dǎo)(din do)共九十二頁三、電阻元件的伏安特性(txng)以電壓和電流為坐標(biāo)，畫出電壓和電流的關(guān)系曲線。Oui共九十二頁電容(dinrng)元件一、電容(dinrng)的定義 + u -+q -qCi二、電容的特性方程共九十二頁三、電容(dinrng)元件的特性方程的積分式ti(t)O t1 t2 t3 tOu(t)tu(t)Ott1 t2 t3i(t)O共九十二頁四、電容元件儲存(chcn)的能量電容元件在任何時刻t 所儲存的電場(din chng)能量共九十二頁 電感(

3、din n)元件+-ui一、線圈(xinqun)的磁通和磁通鏈如果u的參考方向與電流i 的參考方向一致線性電感元件的自感磁通鏈與元件中電流有以下關(guān)系共九十二頁二、電感元件的特性(txng)方程+-uiL三、電感元件(yunjin)特性方程的積分形式四、電感元件儲存的磁場能量共九十二頁 電壓(diny)源和電流源一、電壓源1、特點(tdin)（1）電壓u(t)的函數(shù)是固定的，不會因它所聯(lián)接的外電路的不同而改變。（2）電流則隨與它聯(lián)接的外電路的不同而不同。2、圖形符號+-只用來表示直流OttO既可以表示直流也可以表示交流共九十二頁+-+-i = 0+-i+-外電路3、電壓源的不同(b tn)狀態(tài)空

4、載(kn zi)有載4、特殊情況電壓為零的電壓源相當(dāng)于短路。共九十二頁伏安(f n)特性電壓(diny)源模型IUEUIRO+-ERo越大斜率越大共九十二頁理想(lxing)電壓源 （恒壓源）: RO= 0 時的電壓源.特點：(1）輸出(shch)電 壓不變，其值恒等于電動勢。 即 Uab E； （2）電源中的電流由外電路決定。IE+_abUab伏安特性IUabE共九十二頁恒壓源中的電流(dinli)由外電路決定設(shè): E=10VIE+_abUab2R1當(dāng)R1 R2 同時(tngsh)接入時： I=10AR22例 當(dāng)R1接入時 ： I=5A則：共九十二頁恒壓源特性(txng)中不變的是：_E恒壓

5、源特性(txng)中變化的是：_I_ 會引起 I 的變化。外電路的改變I 的變化可能是 _ 的變化， 或者是_ 的變化。大小方向+_I恒壓源特性小結(jié)EUababR共九十二頁1、特點(tdin)（1）電流i(t)的函數(shù)是固定的，不會因它所聯(lián)接的外電路的不同而改變。（2）電壓則隨與它所聯(lián)接的外電路的不同而不同。2、圖形符號二、電流(dinli)源共九十二頁+-u=0i外電路i短路(dunl)有載4、特殊(tsh)情況電流為零的電流源相當(dāng)于開路。+-u3、電流源的不同狀態(tài)共九十二頁標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)電流源ISROabUabIIsUabI外特性 電流(dinli)源模型RORO越大特性越陡共九十二頁

6、理想(lxing)電流源 （恒流源): RO= 時的電流源. 特點：（1）輸出電流(dinli)不變，其值恒等于電 流源電流 IS； abIUabIsIUabIS伏安特性（2）輸出電壓由外電路決定。共九十二頁恒流源兩端電壓由外電路決定(judng)IUIsR設(shè): IS=1 A R=10 時， U =10 V R=1 時， U =1 V則:例共九十二頁恒流源特性(txng)小結(jié)恒流源特性(txng)中不變的是：_Is恒流源特性中變化的是：_Uab_ 會引起 Uab 的變化。外電路的改變Uab的變化可能是 _ 的變化， 或者是 _的變化。大小方向abIUabIsR共九十二頁恒流源舉例(j l)Ic

7、IbUce 當(dāng) I b 確定(qudng)后，I c 就基本確定了。在 IC 基本恒定的范圍內(nèi) ，I c 可視為恒流源 (電路元件的抽象) 。cebIb+-E+-晶體三極管UceIc共九十二頁電壓源中的電流如何決定？電流源兩端的電壓等于多少？例IE R_+abUab=?Is原則(yunz)：Is不能變，E 不能變。電壓(diny)源中的電流 I= IS恒流源兩端的電壓共九十二頁恒壓源與恒流源特性(txng)比較恒壓源恒流源不 變 量變 化 量E+_abIUabUab = E （常數(shù)）Uab的大小、方向均為恒定(hngdng)，外電路負(fù)載對 Uab 無影響。IabUabIsI = Is （常數(shù)）

8、I 的大小、方向均為恒定，外電路負(fù)載對 I 無影響。輸出電流 I 可變 - I 的大小、方向均由外電路決定端電壓Uab 可變 -Uab 的大小、方向均由外電路決定共九十二頁受控電源(dinyun)一、電源(dinyun)的分類電源獨立電源受控源電壓源的電壓和電流源的電流,不受外電路的影響。作為電源或輸入信號時，在電路中起“激勵”作用。受控電壓源的電壓和受控電流源的電流不是給定的時間函數(shù)，而是受電路中某部分的電流或電壓控制的。又稱為非獨立電源。共九十二頁二、以晶體管為例BEC三、受控源的類型(lixng)、電壓控制電壓源(VCVS)2、電壓(diny)控制電流源(VCCS)共九十二頁3、電流(d

9、inli)控制電壓源(CCVS)4、電流(dinli)控制電流(dinli)源（CCCS）BECR1R2等效電路模型共九十二頁受控源分類(fn li)U1壓控電壓源+-+-E壓控電流源U1I2流控電流源I2I1I1+-流控電壓源+-E共九十二頁含有耦合電感電路的計算(j sun)-預(yù)備知識一、互感(hgn)+_1122共九十二頁+_11221、自感磁通鏈 線圈1中的電流產(chǎn)生(chnshng)的磁通在穿越自身的線圈時，所產(chǎn)生(chnshng)的磁通鏈。中的一部分或全部(qunb)交鏈線圈2時產(chǎn)生的磁通鏈。2、互感磁通鏈共九十二頁磁通（鏈）符號(fho)中雙下標(biāo)的含義：第1個下標(biāo)表示該磁通（鏈）所

10、在線圈的編號(bin ho)，第2個下標(biāo)表示產(chǎn)生該磁通（鏈）的施感電流所在線圈的編號。同樣線圈2中的電流i2也產(chǎn)生自感磁通鏈22和互感磁通鏈12 （圖中未標(biāo)出）+_1122共九十二頁這就是(jish)彼此耦合的情況。耦合線圈中的磁通鏈等于自感磁通鏈和互感磁通鏈兩部分(b fen)的代數(shù)和，如線圈1 和2 中的磁通鏈分別為則有+_1122共九十二頁二、互感系數(shù)(h n x sh)當(dāng)周圍空間是各向同性的線性磁介質(zhì)時，每一種磁通鏈都與產(chǎn)生(chnshng)它的施感電流成正比，互感磁通鏈即有自感磁通鏈：上式中M12和M21稱為互感系數(shù)，簡稱互感?；ジ杏梅朚表示，單位為H?？梢宰C明，M12=M21，所

11、以當(dāng)只有兩個線圈有耦合時，可以略去M的下標(biāo)，即可令M=M12=M21共九十二頁兩個耦合線圈(xinqun)的磁通鏈可表示為：= L1i1 M i2= M i1 +L2i2上式表明，耦合線圈中的磁通鏈與施感電流成線性關(guān)系，是各施感電流獨立產(chǎn)生(chnshng)的磁通鏈疊加的結(jié)果。共九十二頁M前的號是說明磁耦合中，互感作用的兩種可能性?！?”號表示互感磁通鏈與自感磁通鏈方向一致，稱為互感的“增助”作用；“-”號則相反，表示互感的“削弱”作用。為了便于反映(fnyng)“增助”或“削弱”作用和簡化圖形表示，采用同名端標(biāo)記方法。三、同名(tngmng)端1、同名端的引入1 = L1i1 M i22 =

12、 M i1 +L2i2共九十二頁2、同名(tngmng)端對兩個有耦合的線圈各取一個端子，并用相同的符號標(biāo)記，這一對端子稱為“同名端”。當(dāng)一對施感電流(dinli)從同名端流進(jìn)（或流出）各自的線圈時，互感起增助作用。*+_1122共九十二頁i1i2L1L2u1u21122M1= L1 i1 + M i22= M i1 + L2 i2*+_1122共九十二頁四、互感(hgn)電壓如果(rgu)兩個耦合的電感L1和L2中有變動的電流，各電感中的磁通鏈將隨電流變動而變動。設(shè)L1和L2的電壓和電流分別為u1、i1和u2、i2，且都取關(guān)聯(lián)參考方向，互感為M，則有：令自感電壓互感電壓共九十二頁u12是變動

13、電流i2在L1中產(chǎn)生的互感電壓，u21是變動電流i1在L2中產(chǎn)生的互感電壓。所以耦合電感的電壓是自感電壓和互感電壓疊加的結(jié)果。互感電壓前的“+”或“-”號的正確(zhngqu)選取是寫出耦合電感端電壓的關(guān)鍵，說明(shumng)自感電壓互感電壓共九十二頁如果互感(hgn)電壓 “+”極性端子與產(chǎn)生它的電流流進(jìn)的端子為一對同名端，互感(hgn)電壓前應(yīng)取 “+ ”號，反之取 “-”號。Mi2u12ML1L2u21i1選取原則可簡明(jinmng)地表述如下：共九十二頁五、互感電壓(diny)的等效受控源表示法當(dāng)施感電流為同頻正弦量時，在正弦穩(wěn)態(tài)情況下，電壓(diny)、電流方程可用相量形式表示:

14、共九十二頁六、耦合系數(shù)(xsh)工程上為了定量(dngling)地描述兩個耦合線圈的耦合緊疏程度，把兩線圈的互感磁通鏈與自感磁通鏈的比值的幾何平均值定義為耦合因數(shù)，記為kk的大小與兩個線圈的結(jié)構(gòu)、相互位置以及周圍磁介質(zhì)有關(guān)。改變或調(diào)整它們的相互位置有可能改變耦合因數(shù)的大小。共九十二頁含有耦合電感(din n)電路的計算一、兩個互感線圈的串聯(lián)1、反向(fn xin)串聯(lián)（互感起“削弱”作用）R1L1R2L2Mu1u2u共九十二頁R1L1R2L2Mu1u2uu1u2R1R2L1-ML2-Mu無互感(hgn)等效電路共九十二頁u1u2R1R2L1-ML2-Mu對正弦(zhngxin)穩(wěn)態(tài)電路，可采用

15、相量形式表示為共九十二頁u1u2R1R2L1-ML2-Mu共九十二頁每一條耦合電感支路(zh l)的阻抗和電路的輸入阻抗分別為：u1u2R1R2L1-ML2-Mu共九十二頁反向串聯(lián)時，每一條耦合電感支路阻抗和輸入阻抗都比無互感時的阻抗小（電抗變?。@是由于互感的削弱作用，它類似于串聯(lián)電容的作用，常稱為(chn wi)互感的“容性”效應(yīng)。u1u2R1R2L1-ML2-Mu共九十二頁2、順向(shn xin)串聯(lián)每一耦合電感(din n)支路的阻抗為：而R1L1R2L2Mu1u2u共九十二頁二、并聯(lián)(bnglin)R1R201R1R211、同側(cè)并聯(lián)(bnglin)去耦等效電路01j(L1-M)j

16、Mj(L2-M)共九十二頁R1R201R1R2102、異側(cè)并聯(lián)(bnglin)去耦等效電路-jMj(L1+M)j(L2+M)共九十二頁5j7.53j6j12.5K+-例：電壓(diny)U=50V，求當(dāng)開關(guān)K打開和閉合時的電流。解：當(dāng)開關(guān)(kigun)打開時兩個耦合電感是順向串聯(lián)=1.52 / -75.96A共九十二頁5j7.53j6j12.5K+-當(dāng)開關(guān)閉合時兩個耦合電感相當(dāng)于異側(cè)并聯(lián)利用(lyng)去耦法，原電路等效為53+-j13.5- j6j18.57.79 / -51.50A共九十二頁53+-j13.5- j6j18.55j7.53j6j12.5K+-計算(j sun)AB兩點間的電

17、壓ABABB共九十二頁理想(lxing)變壓器共九十二頁空心(kng xn)變壓器一、變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器是電工、電子(dinz)技術(shù)中常用的電氣設(shè)備，它是由兩個耦合線圈繞在一個共同的心子上制成。1、原邊回路（或初級回路）一個線圈作為輸入，接入電源后形成的一個回路。2、副邊回路（或次級回路）另一線圈作為輸出，接入負(fù)載后形成另一個回路。3、心子空心變壓器的心子是非鐵磁材料制成的。共九十二頁R1R21122二、空心(kng xn)變壓器的電路模型負(fù)載(fzi)設(shè)為電阻和電感串聯(lián)。RLjXL+_+2、電路方程1、電路模型共九十二頁3、原邊等效電路令Z11 = R1+jL1，稱為(chn wi)原邊回路

18、阻抗 Z22 = R2+jL2+RL+jXL，稱為副邊回路阻抗 ZM = jM Y11= 1/Z11 Y22= 1/Z22 R1R21122RLjXL+_共九十二頁 Z11 = R1+jL1 Z22 = R2+jL2+RL+jXL ZM = jMY11= 1/Z11 Y22= 1/Z22 +共九十二頁第一個式子(sh zi)中的分母是原邊的輸入阻抗(sh r z kn)其中稱為引入阻抗，它是副邊的回路阻抗通過互感反映到原邊的等效阻抗。引入阻抗的性質(zhì)與Z22相反，即感性（容性）變?yōu)槿菪裕ǜ行裕?。共九十二?-Z11原邊等效電路共九十二頁4、從副邊看進(jìn)去(jn q)的含源一端口的一種等效電路得到此

19、含源一端口在端子2-2的開路(kil)電壓戴維寧等效阻抗Zeq=R2 + jL2 + (M)2Y11RLjXL+-(M)2Y1122共九十二頁 一、理想(lxing)變壓器的電路模型u1u2n:1i1i2N1N21、電路(dinl)模型理想變壓器共九十二頁u1u2n:1i1i2N1N2N1 i1 + N2 i2 = 02、原、副邊電壓(diny)和電流的關(guān)系上式是根據(jù)(gnj)圖中所示參考方向和同名端列出的。n = N1 / N2，稱為理想變壓器的變比。共九十二頁二、理想(lxing)變壓器的功率即輸入理想(lxing)變壓器的瞬時功率等于零，所以它既不耗能也不儲能，它將能量由原邊全部傳輸?shù)捷?/p>

20、出，在傳輸過程中，僅僅將電壓電流按變比作數(shù)值變換。N1 i1 + N2 i2 = 0將理想變壓器的兩個方程相乘得u1 i1 + u2 i2 = 0共九十二頁空心變壓器如同時(tngsh)滿足下列3個條件，即經(jīng)“理想化”和“極限化”就演變?yōu)槔硐胱儔浩?。?）空心變壓器本身無損耗（2）耦合因數(shù) k = 1（3）L1、L2和M均為無限大，但保持三、空心變壓器轉(zhuǎn)變(zhunbin)為理想變壓器共九十二頁四、阻抗(zkng)變換理想變壓器對電壓、電流按變比變換(binhun)的作用，還反映在阻抗的變換(binhun)上。在正弦穩(wěn)態(tài)的情況下，當(dāng)理想變壓器副邊終端2-2接入阻抗ZL時，則變壓器原邊1-1的輸

21、入阻抗n2ZL即為副邊折合至原邊的等效阻抗，如副邊分別接入R、L、C時，折合至原邊將為n2R、n2L、也就是變換了元件的參數(shù)。共九十二頁 最大功率(gngl)傳輸含源一端口向終端負(fù)載Z傳輸功率，當(dāng)傳輸?shù)墓β瘦^?。ㄈ缤ㄓ嵪到y(tǒng)，電子電路中），而不必計較傳輸效率時，常常要研究使負(fù)載獲得最大功率（有功(yu n)）的條件。Ns+_Z11+_Z+_11戴維寧定理共九十二頁獲得(hud)最大功率的條件為即有此時獲得(hud)的最大功率為上述獲得最大功率的條件稱為最佳匹配。設(shè)則負(fù)載吸收的有功功率為共九十二頁1.2 電流和電壓的參考(cnko)方向 共九十二頁任意指定一個(y )方向作為電流的方向。把電流看成

22、代數(shù)量。若電流的參考方向與它的實際方向一致，則電流為正值；若電流的參考方向與它的實際方向相反，則電流為負(fù)值。2、參考(cnko)方向：1、實際方向：正電荷運動的方向。一、電流共九十二頁3、電流(dinli)參考方向的表示方法ABi箭頭(jintu)或雙下標(biāo)共九十二頁二、電壓(diny)1、實際方向：高電位指向低電位的方向。2、參考方向：任意(rny)選定一個方向作為電壓的方向。當(dāng)電壓的參考方向和它的實際方向一致時，電壓為正值；反之，當(dāng)電壓的參考方向和它的實際方向相反時，電壓為負(fù)值。共九十二頁正負(fù)號u_+ABUAB（高電位(din wi)在前，低電位(din wi)在后） 雙下標(biāo)(xi bio)

23、箭 頭uAB3、電壓參考方向的表示方法：UAB=A- B共九十二頁電流的參考方向與電壓 的參考方向一致，則把電流和電壓的這種參考方向稱為關(guān)聯(lián)(gunlin)參考方向;否則為非關(guān)聯(lián)參考方向。元件i+_u三、關(guān)聯(lián)(gunlin)參考方向共九十二頁1、“實際方向”是物理中規(guī)定的，而“參考方向”是人們在進(jìn)行電路分析計算時，任意假設(shè)的。2、在以后的解題過程(guchng)中，注意一定要先假定“正方向” (即在圖中表明物理量的參考方向)，然后再列方程計算。缺少“參考方向”的物理量是無意義的。 注意(zh y)共九十二頁1.3 基爾霍夫定律(dngl) 用來描述電路中各部分(b fen)電壓或各部分(b f

24、en)電流間的關(guān)系，其中包括基氏電流和基氏電壓兩個定律。名詞注釋結(jié)點(node)：三個或三個以上支路的聯(lián)結(jié)點支路(branch)：電路中每一個分支回路(loop)：電路中任一閉合路徑共九十二頁支路(zh l)數(shù)b=5結(jié)點(ji din)數(shù)n=3回路數(shù)l =6R1R2R3R4R5+_+_uS1uS2共九十二頁1、內(nèi)容：在集總電路中，任何時刻，對任一結(jié)點，所有與之相連支路電流(dinli)的代數(shù)和恒等于零。2、公式：3、說明：規(guī)定流入結(jié)點的電流前面取“+”號，流出結(jié)點的電流前面取“-”號。電流是流出結(jié)點還是流入結(jié)點按電流的參考方向(fngxing)來判斷。一、基爾霍夫電流定律（KCL）共九十二頁R1R2R3R4R5+_+_uS1uS2對結(jié)點(ji din)a：=0+-任何時刻，流入任一結(jié)點(ji din)的支路電流必等于流出該結(jié)點的支路電流對結(jié)點b：=0+-共九十二頁I4=?+-10V335-3A4AI4ABCI1I2I3I5對結(jié)點(ji din)B對結(jié)點(ji din)C共九十二頁KCL對包圍幾個結(jié)點(ji din)的閉合面也適用?；鶢柣舴螂娏鞫墒请姾?dinh)守恒的體現(xiàn)。4、推廣形式= -3 + 4 -2 = -1A+-10V335-3A4AI4ABCI1I2I3I5共九十二頁1、內(nèi)容(nirng)：在集總電路中，任何時