電路基礎(chǔ)所有知識點PPT課件

1、燈泡燈泡電池電池開關(guān)負載負載電源電源UUSIR+_控制環(huán)節(jié)控制環(huán)節(jié)手電筒電路模型電路模型第1頁/共68頁小結(jié)：小結(jié)：1.1.實際電路或?qū)嶋H電路元件可以用理想電路元件或?qū)嶋H電路或?qū)嶋H電路元件可以用理想電路元件或理想電路元件組合的電路模型來表示。理想電路元件組合的電路模型來表示。2.2.電流、電壓均有實際方向和參考方向之分，后者原電流、電壓均有實際方向和參考方向之分，后者原則上可任意規(guī)定。同一支路二者參考方向有關(guān)聯(lián)參考則上可任意規(guī)定。同一支路二者參考方向有關(guān)聯(lián)參考方向和非關(guān)聯(lián)參考方向之分，一般無源元件取前者，方向和非關(guān)聯(lián)參考方向之分，一般無源元件取前者，有源元件取后者。有源元件取后者。 3.3.判

2、斷元件吸收還是發(fā)出功率，應(yīng)先根據(jù)其電壓、判斷元件吸收還是發(fā)出功率，應(yīng)先根據(jù)其電壓、電流參考方向是否關(guān)聯(lián)來正確地表達功率運算式，電流參考方向是否關(guān)聯(lián)來正確地表達功率運算式，然后由算出的結(jié)果進行然后由算出的結(jié)果進行判斷判斷。第2頁/共68頁關(guān)于參考方向幾點說明：（1）電流、電壓的實際方向是客觀存在的，而參考方向是人為選定的。（2）當(dāng)電流、電壓的參考方向與實際方向一致時，電流、電壓值取正號，反之取負號。（3）分析計算每一電流、電壓時，都要先選定其各自參考方向，否則計算得出的電流、電壓正負值是沒有意義的。（4）電路中某一支路或某一元件上的電壓與電流的參考方向的選定，可以選一致的參考方向，稱關(guān)聯(lián)參考方向

3、；也可選擇不一致的參考方向，稱非關(guān)聯(lián)參考方向。 第3頁/共68頁說明：說明：1.1.選用哪一種，原則上任意。習(xí)慣上：無源元件取選用哪一種，原則上任意。習(xí)慣上：無源元件取一致方向；有源元件取不一致方向。一致方向；有源元件取不一致方向。2.2.u、i 參考方向一經(jīng)確定，計算過程中不得改變。參考方向一經(jīng)確定，計算過程中不得改變。3.3.電路圖中標(biāo)出的方向均為參考方向。電路圖中標(biāo)出的方向均為參考方向。第4頁/共68頁3.電源特點理想電壓源的電壓恒定不變，電流隨外電路而變化。理想電流源的電流恒定不變，電壓隨外電路而變化。實際電源的電路模型有兩種：實際電壓源和實際電流源，它們分別為理想電壓源和電阻串聯(lián)組成

4、、理想電流源和電阻并聯(lián)組成。第5頁/共68頁小結(jié)小結(jié)：1.基爾霍夫定律2. 電路的三種狀態(tài) 電路有開路、短路和有載運行三種狀態(tài)。有載運行又有輕載、過載和額定工作三種狀態(tài)。選用電路元件時應(yīng)重點注意其額定值，使電路工作在額定工作狀態(tài)。電路在工作時應(yīng)防止發(fā)生短路故障。 基爾霍夫電流定律（KCL） i=0 基爾霍夫電壓定律（KVL）u=0第6頁/共68頁 第第2 2章章 直流電阻性電路直流電阻性電路的分析的分析第7頁/共68頁一、電阻的串聯(lián) 電路中若干個電阻依次聯(lián)接，各電阻流過同一電流，這種聯(lián)接形式稱為電阻的串聯(lián)。 設(shè)設(shè)n n個電阻串聯(lián)個電阻串聯(lián) UIReq+-UIR1R2Rn+-n1iin21eq)

5、(RRRRR1.等效電阻eqn21n21n21)(IRRRRIIRIRIRUUUU2-2 電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)電路 第8頁/共68頁電阻串聯(lián)時，每電阻上的電壓2.分壓作用URRIRUURRIRUURRIRUeqnnneq222eq111說明: 在串聯(lián)電路中，當(dāng)外加電壓一定時，各電阻端電壓的大小與它的電阻值成正比。 第9頁/共68頁二、電阻的并聯(lián) 電路中若干個電阻聯(lián)接在兩個公共點之間，每個電阻承受同一電壓，這樣的聯(lián)接形式稱為電阻的并聯(lián)。設(shè)設(shè)n n個電阻并聯(lián)個電阻并聯(lián) eqn21n21n21)111(RURRRURURURUIIIIUIReq+-IInI2R2IR1Rn+U第10頁/共68頁1.

6、等效電阻nRRRRR1iin21eq11111nGGGGG1iin21eq IInI2R2IR1Rn+UUIReq+-兩個電阻并聯(lián)時的等效：2112eqRRRRR第11頁/共68頁二、兩種實際電源模型的等效變換U UsIRs1U外外電電路路IRs2I Is s外外電電路路U 實際電流源模型 實際電壓源模型 s1sIRUUs2sRUIIRs1=Rs2=Rs s1s1sRURUI或1.推證sssRUI 若兩個電路相互等效，即U=U 、 I=I 則有第12頁/共68頁1.當(dāng)實際電壓源等效變換為實際電流源時2.當(dāng)實際電流源等效變換為實際電壓源時4.利用電源等效變換可以簡化電路。結(jié)論：另外，兩種電源模型

7、等效變換時，還應(yīng)注意：2.理想電壓源（Rs=0）與理想電流源（Rs= ）之間不能等效變換。3.等效變換時應(yīng)注意電壓源的Us和電流源的Is參考方向相反。1sssRUI Rs2=Rs12sssRIU Rs1=Rs21.電源等效變換是對外電路而言，電路內(nèi)部并不等效。第13頁/共68頁二、兩種實際電源模型的等效變換U UsIRs1U外外電電路路IRs2I Is s外外電電路路U 實際電流源模型 實際電壓源模型 s1sIRUUs2sRUIIRs1=Rs2=Rs s1s1sRURUI或1.推證sssRUI 若兩個電路相互等效，即U=U 、 I=I 則有第14頁/共68頁1.當(dāng)實際電壓源等效變換為實際電流源

8、時2.當(dāng)實際電流源等效變換為實際電壓源時4.利用電源等效變換可以簡化電路。結(jié)論：另外，兩種電源模型等效變換時，還應(yīng)注意：2.理想電壓源（Rs=0）與理想電流源（Rs= ）之間不能等效變換。3.等效變換時應(yīng)注意電壓源的Us和電流源的Is參考方向相反。1sssRUI Rs2=Rs12sssRIU Rs1=Rs21.電源等效變換是對外電路而言，電路內(nèi)部并不等效。第15頁/共68頁RR31YY3RR 特例對稱三角形聯(lián)結(jié)或星形聯(lián)結(jié)：若 Ra=Rb=Rc=RY ，則有若 R12=R23=R31=R，RRRRR31Ycba則有R12=R23=R31=R=3RY注：電阻星形聯(lián)結(jié)有時又稱為T形電阻，電阻三角形聯(lián)

9、結(jié)也稱為形電路。 第16頁/共68頁練習(xí)：若將Y（如下圖），情況如何。aR5R4R3R2R1dcbadReqeqRbdbdRadadRababR2R5abdReqeqadReqab 說明說明: :使用-Y 等效變換公式前，應(yīng)先標(biāo)出3個端子標(biāo)號，再套用公式計算,切記在-Y變換時標(biāo)出的3個端子不要變沒了。 第17頁/共68頁1.1.定義：取電路中某一點為參考點，則電路中點定義：取電路中某一點為參考點，則電路中點a 到參考點的電壓稱為到參考點的電壓稱為a a點的電位。表為點的電位。表為Va。電位的單位與電壓的單位相同。2-4 電位BAABVVU.電壓與電位的關(guān)系：.方向：電位的參考方向規(guī)定為從某點指

10、向參考點。 說明：電位是可正、可負的。例如：V0 ，表示點電位高于參考點電位。說明：參考點的選擇是任意的。參考點的電位為零。工程上常選大地或機殼為參考點。第18頁/共68頁小結(jié)2.串聯(lián)電路的等效電阻等于各電阻之和；并聯(lián)電路的等效電導(dǎo)等于各電導(dǎo)之和；混聯(lián)電路的等效電阻可由電阻串并聯(lián)計算得出。1.等效網(wǎng)絡(luò)的概念：一個N端網(wǎng)絡(luò)的端口電壓電流關(guān)系與另一個N端口網(wǎng)絡(luò)的端口電壓電流關(guān)系相同，這兩個網(wǎng)絡(luò)對外部而言稱為等效網(wǎng)絡(luò)。第19頁/共68頁3.串聯(lián)電阻具有分壓作用，電阻越大，分壓越高；并聯(lián)電阻具有分流作用，電阻越小，分流越大。SSSSSRIURR,215.實際電壓源和實際電流源可以相互等效變換,其等效變

11、換關(guān)系式為4.電阻Y聯(lián)接和聯(lián)接可以等效變換，對稱情況下等效變換條件：R=3RY第20頁/共68頁 確定電路中各點的電位時必須選定參考點。若參考點不同，則各點的電位值就不同。在一個電路中只能選一個參考點。電路中任意兩點間的電壓值不隨參考點而變化，即與參考點無關(guān)。6. 電位分析第21頁/共68頁2-6 網(wǎng)孔電流法 方法： 以假想的網(wǎng)孔電流為未知量，應(yīng)用KVL列出網(wǎng)孔方程，聯(lián)立方程求得各網(wǎng)孔電流，再根據(jù)網(wǎng)孔電流與支路電流的關(guān)系式，求得各支路電流。 第22頁/共68頁I2R2baI1I3Us1Us3R1R3Il1Il223 21211 llllIIIIIII電路分析 網(wǎng)孔電流Il1、Il2是假想的，網(wǎng)

12、孔電流與支路電流的關(guān)系選取網(wǎng)孔繞行方向與網(wǎng)孔電流參考方向一致，根據(jù)KVL可列網(wǎng)孔方程： 0033s32222s111RIURIRIURI整理得： )(- )( s323212 1s22121UIRRIRUIRIRRllll可以概括為如下形式 s22222121s11212111UIRIRUIRIRllll第23頁/共68頁規(guī)律：（1）R11、R12分別稱為網(wǎng)孔1、2的自電阻之和，其值等于各網(wǎng)孔中所有支路的電阻之和，它們總?cè)≌?，R11=R1+R2，R22=R2+R3。（2）R12、R21 稱為網(wǎng)孔1、2之間的互電阻，R12=-R2，R21=-R2，可以看出，R12=R21，其絕對值等于這兩個網(wǎng)

13、孔的公共支路的電阻。當(dāng)兩個網(wǎng)孔電流流過公共支路的參考方向相同時，互電阻取正號，否則取負號。（3）Us11、Us22分別稱為網(wǎng)孔1、2中所有電壓源的代數(shù)和，Us11=Us1、Us22=-Us3。當(dāng)電壓源電壓的參考方向與網(wǎng)孔電流方向一致時取負號，否則取正號。smmmmm2m21m122sm2m222121s11m1m212111UIRIRIRUIRIRI RUIRIRIRlllllllll 一般形式：第24頁/共68頁網(wǎng)孔電流法的一般步驟如下：（1）選定網(wǎng)孔電流的參考方向，標(biāo)明在電路圖上，并以此方向作為網(wǎng)孔的繞行方向。m個網(wǎng)孔就有m個網(wǎng)孔電流。（2）按上述規(guī)則列出網(wǎng)孔電流方程。（3）聯(lián)立并求解方程

14、組，求得網(wǎng)孔電流。（4）根據(jù)網(wǎng)孔電流與支路電流的關(guān)系式，求得各支路電流或其他需求的電量。第25頁/共68頁106) 64 (21llII例2-13 用網(wǎng)孔電流法求圖示電路電流I。 電路中含有電流源，選取網(wǎng)取電流Il1、Il2如圖示。Il1唯一流過含電流源的網(wǎng)孔電流，且參考方向與電流源電流方向相反，所以Il2=1A。列左邊網(wǎng)孔方程為將Il2代入，并整理得A4 . 1A) 1(4 . 0A4 . 0A10) 1(610106102121llllIIIII1A+10V4Il2IIl164例2-13電路圖解:第26頁/共68頁小結(jié)1. 支路電流法是電路分析中最基本的方法之一。以支路電流為未知量，直接應(yīng)

15、用基爾霍夫定律列方程求解。2. 網(wǎng)孔電流法是以網(wǎng)孔電流為未知量，應(yīng)用KVL列回路電壓方程，求出網(wǎng)孔電流后再利用支路電流與網(wǎng)孔電流的關(guān)系求支路電流及其他。第27頁/共68頁3. 結(jié)點電位法是以結(jié)點電位為未知量，應(yīng)用KCL列回路電壓方程，求出結(jié)點電位后再利用支路電流與結(jié)點電位的關(guān)系求支路電流及其他。4.結(jié)點電位的特例是彌爾曼定理，它適用于只有一個獨立結(jié)點的電路。第28頁/共68頁三種方法的比較三種方法的比較支路：支路：b=4，結(jié)點：，結(jié)點：n=2，網(wǎng)孔：，網(wǎng)孔：m=3 支路電流法直接應(yīng)用基爾霍夫定律列方程求解，方法簡單。但對于多支路情況所需方程的個數(shù)較多，求解麻煩。如： 網(wǎng)孔電流法應(yīng)用基爾霍夫電壓

16、定律列回路電壓方程，適合回路數(shù)少的電路。 結(jié)點電位法應(yīng)用基爾霍夫電流定律列結(jié)點電流方程，適合結(jié)點數(shù)少的電路。支路法：支路法：方程數(shù)b=4結(jié)點法：結(jié)點法：方程數(shù)=n-1=1網(wǎng)孔法：網(wǎng)孔法：方程數(shù)m=33) 1(11nbmnab第29頁/共68頁 第第3 3章章 電路的基本定理電路的基本定理第30頁/共68頁（1）疊加定理僅適用于線性電路，不適用于非線性電路。（2）當(dāng)一個獨立電源單獨作用時，其他的獨立電源不起作用，即獨立電壓源用短路代替，獨立電流源用開路代替，其他元件的聯(lián)接方式都不應(yīng)有變動。應(yīng)用疊加定理時要注意以下幾點：第31頁/共68頁（3）疊加時要注意電流和電壓的參考方向。若分電流（或電壓）與

17、原電路待求的電流（或電壓）的參考方向一致時，取正號；相反時取負號。（4）疊加定理不能用于計算電路的功率，因為功率是電流或電壓的二次函數(shù)。第32頁/共68頁二、戴維南定理二、戴維南定理注意：注意：“等效等效”是指對端口外等效是指對端口外等效概念：概念：有源二端網(wǎng)絡(luò)用實際電壓源模型等效。 有源二端網(wǎng)絡(luò)RbaUocReq+_Rba第33頁/共68頁 任何一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，都可以用一個理想電壓源和電阻串聯(lián)的電路模型來等效替代。理想電壓源的電壓等于線性有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電路Uoc；電阻等于有源二端網(wǎng)絡(luò)變成無源二端網(wǎng)絡(luò)后的等效電阻Req，這就是戴維南定理，該電路模型稱為戴維南等效電路。表

18、述:第34頁/共68頁有源二端網(wǎng)絡(luò)RabUOCReq+_Rab 電阻等于有源二端網(wǎng)絡(luò)除源后的等效電阻等于有源二端網(wǎng)絡(luò)除源后的等效電阻電阻Req 。（方法：電壓源短路線替代，電流源斷（方法：電壓源短路線替代，電流源斷路替代）路替代）無源二端網(wǎng)絡(luò)（N0）ababeqRR 理想電壓源的電壓理想電壓源的電壓等于有源二端網(wǎng)絡(luò)的等于有源二端網(wǎng)絡(luò)的開端電壓開端電壓Uoc；有源二端網(wǎng)絡(luò)（Ns）abUababocUU 第35頁/共68頁（1）戴維南定理只適用線性電路。（2）應(yīng)用戴維南定理分析電路時，一般需要畫出求Uoc、Req及戴維南等效電路圖，并注意電路變量的標(biāo)注。注意：第36頁/共68頁小結(jié)小結(jié) 1.疊加定

19、理只適用于線性電路，任一支路電流或電壓都是電路中各獨立電源單獨作用時在該支路產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。當(dāng)獨立電源不作用時，理想電壓源短路，理想電流源開路。內(nèi)電阻要保留，同時注意疊加是代數(shù)和。 2.戴維南定理說明了線性有源二端網(wǎng)絡(luò)可以用一個實際電壓源等效替代，該電壓源的電壓等于網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc，而等效電阻Req等于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部獨立電源不起作用時從端口上看進的等效電阻，該實際電壓源又稱戴維南等效電路。諾頓定理可以用兩種實際電源等效變換從戴維南定理中推得。 3.最大功率傳輸定理表達了有源二端網(wǎng)絡(luò)Ns向負載RL傳輸功率，當(dāng)RL=Req時，負載RL才能獲得最大功率，其功率 4.替代定理說明具有唯一解的電

20、路，某支路的電壓或電流可用同值的理想源來替代。eq2ocmax4RUP第37頁/共68頁 第第4 4章章 正弦交流電路正弦交流電路第38頁/共68頁 3. 3. 幾個重要關(guān)系4.正弦量可以用解析式（瞬時值）、波形圖、相量、相量圖四種表達方式。對于同頻率的正弦量用相量表示后可以應(yīng)用復(fù)數(shù)計算方法對其進行計算。IIm22. 同頻率的正弦量可以比較相位差。Tf1fT22 1. 正弦量的三要素（幅值、頻率、初相位）可以唯一確定一個正弦量。第39頁/共68頁3.初相位與相位差t t 初相位初相位 ：t = 0 時的相位，稱為初相位說明：說明：Im反映了正弦量變化的幅度，反映了正弦量變化的幅度，反映了正弦反

21、映了正弦量變化的快慢量變化的快慢, ,反映了正弦量在反映了正弦量在t =0=0時的狀態(tài)，要時的狀態(tài)，要完整的確定一個正弦量，必須知道它的完整的確定一個正弦量，必須知道它的Im 、，稱這三個量為正弦量的，稱這三個量為正弦量的三要素三要素。 ）（t 相位相位：正弦波的相位相位差 ：兩個同頻率 正弦量間的初相位之差。 第40頁/共68頁注意 ： 1. 1. 只有正弦量只有正弦量才能用相量表示，非正弦量不可以。才能用相量表示，非正弦量不可以。2. 2. 只有只有同頻率同頻率的正弦量才能畫在一張相量圖上，的正弦量才能畫在一張相量圖上， 不同頻率不行。不同頻率不行。3. 在符號使用上要遵循規(guī)定：瞬時值瞬時

22、值 - - 小寫小寫u、i有效值有效值 - - 大寫大寫U、I最大值最大值 - - 大寫大寫+ +下標(biāo)下標(biāo)、mUmI相量相量 - - 大寫大寫 + + 點點、UI第41頁/共68頁單一元件的電壓電流關(guān)系表單一元件的電壓電流關(guān)系表iRudtdiLudtduCi相量關(guān)系U=LIU=RI有效值關(guān)系瞬時值關(guān)系CLR元件IRUILjUICjU1ICU1第42頁/共68頁3.單一元件的功率 電阻、電感、電容的瞬時功率tUIUIuipR2costUIuipL2sintUIuipC2sin 電阻消耗能量其功率為有功功率： WRURIUIP22 電感進行能量交換的規(guī)模為無功功率： VarLLLXUXIUIQ22

23、 電容進行能量交換的規(guī)模為無功功率： VarCCCXUXIUIQ22第43頁/共68頁jXRXXjRZIUCL)(復(fù)阻抗 CLXXX電抗 電阻阻抗的單位為歐姆（）IZU相量形式的歐姆定律 RXtgXRjXRIUIUZiu122RXtgXRZ122其中：結(jié)論：的模為電路總電壓和總電流有效值之比，而的幅角則為總電壓和總電流的相位差。第44頁/共68頁電路性質(zhì)的分析RXXtgCLiu1阻抗角阻抗角 0XU RUU LU CU LU CU 0 I 當(dāng)當(dāng)XLXC時，時， 0 表示表示 u 超前超前 i 電路呈感性電路呈感性當(dāng)當(dāng)XLXC時，時， 0，感性； 0，容性；RXtgXRZ122第52頁/共68頁

24、.21ZZZ 阻抗串聯(lián) 阻抗并聯(lián) .11121ZZZ 阻抗串聯(lián)分壓，阻抗并聯(lián)分流。 阻抗的串聯(lián)與并聯(lián)jBGZY1 由并聯(lián)電路引出復(fù)導(dǎo)納的概念第53頁/共68頁相量法的一般步驟： （1）作出相量模型圖，將電路中的電壓、電流都寫成相量形式，每個元件或無源二端網(wǎng)絡(luò)都用復(fù)阻抗或復(fù)導(dǎo)納表示。（2）應(yīng)用第二章所介紹的定律、定理、分析方法進行計算，得出正弦量的相量值。（3）根據(jù)需要，寫出正弦量的解析式或計算出其它量。相量法舉例：第54頁/共68頁QPSUIS sinUIQ cosUIP 功率 有功功率 W 無功功率 Var 視在功率 VA1. 功率因數(shù)cosSP 感性負載并聯(lián)電容器可提高功率因數(shù)。小結(jié)第55

25、頁/共68頁2.相量法 將正弦電路的激勵和響應(yīng)用相量表示,每一個無源的二端網(wǎng)絡(luò)(包含無源的二端元件)用阻抗或?qū)Ъ{表示,那么直流電路的分析計算方法可以類推到正弦交流電路。首先要把正弦電路的模型用相量模型表示。然后選用合適的方法分析計算。第56頁/共68頁 第第5 5章章 三相交流電路三相交流電路第57頁/共68頁三相四線制供電三相四線制供電 將三個末端接在一起，從始端引出三根導(dǎo)線，這種聯(lián)結(jié)方法稱為星形聯(lián)結(jié)。 中線（零線）中線（零線）相線（火線）相線（火線）CeWuVuUWVNUu+-+-相線（火線）相線（火線）相線（火線）相線（火線）第58頁/共68頁線電壓和相電壓的關(guān)系線電壓和相電壓的關(guān)系VUVUUVUUUUU303UUVUUVUUVU3030 UUVUWU第59頁/共68頁5-2 三相負載的連接 星形星形聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)UWV NZZZ三角形三角形聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)UWVZZZ 三相負載也有星形聯(lián)結(jié)與三角形聯(lián)結(jié)兩種連接方式：。 第60頁/共68頁UIVINIWIUWVNWUCeVUUU+-ZNNUINWINVIZUZVZWUVWN三相負載星形聯(lián)結(jié)時，線電流與相應(yīng)相電流相等