一級結構工程師職業(yè)資格考試輔導資料電氣與信息

一級結構工程師職業(yè)資格考試輔導電氣與信息

注冊工程師職業(yè)資格考試輔導2023/2/61內容：

電場與磁場電路分析方法電機及拖動基礎模擬電子技術數字電子技術信號與信息/*計算機知識2023/2/628.1電磁學概念 庫侖定律 電場強度高斯定理 安培環(huán)路定理磁路的歐姆定律電磁運動是物質的基本運動形式之一，理解和掌握電磁運動規(guī)律在理論和實踐上有重要的意義！當然也是我們電路電子學科的基礎。2023/2/63㈠、庫侖定律___靜止點電荷相互作用的關系方向：沿著兩個點電荷的連線方向 （同性相斥，異性相吸）大?。赫扔陔姾伤鶐щ娏看笮〉某朔e

反比于兩點距離的平方2023/2/64㈡、電場強度---電場中某點的電場強度等于單位試驗電荷在該點所受的電場力。定義：場源是電量為q的點電荷，在觀測點p的電場強度為：

+qi+q2q0-q1電場強度疊加原理:點電荷系電場中，任意點的電場強度等于各點電荷單獨存在時在該點產生的電場強度的矢量和例8-12023/2/65Sr+Q-Q例1A2023/2/66㈢、高斯定理---電場強度的分布與場源電荷的關系

真空中通過任意閉合曲面的電通量等于該曲面所包圍的自由電荷的代數和除以真空介電常數。C設真空中點電荷+q1和點電荷+q2相距2a，且q2=2q1，以+q1為中心，a為半徑形成封閉球面，則通過該球面的電通量為（）

：（A）3q1（B）2q1（C）q1（D）0例22023/2/67㈣、電場力做功靜電場中ａ，ｂ兩點的電勢差Uａｂ在數值上等于把單位正電荷從ａ點移動到ｂ點時，靜電場力所做的功。１、電勢差：２、電場力做功：用電勢差表示：ａ，ｂ兩點的電勢差Uａｂ叫做電壓。2023/2/68磁路：主磁通所經過的路徑。線圈通入電流后，產生磁通，分主磁通和漏磁通。：主磁通：漏磁通i線圈㈤、磁通、磁感應強度和磁場強度①、磁通靜止的電荷產生靜電場，運動的電荷不僅產生電場還會產生磁場。2023/2/69②、磁感應強度B與磁場方向相垂直的單位面積上通過的磁通（磁力線）③、磁場強度H磁場強度是磁場計算的物理量，其大小為磁感應強度和導磁率之比。2023/2/610一般材料的磁導率和真空中的磁導率之比，稱為這種材料的相對磁導率，則稱為磁性材料，則稱為非磁性材料*磁導率：表征各種材料導磁能力的物理量（亨/米）真空中的磁導率()為常數2023/2/611高斯定理的積分形式對任意閉合曲面，穿入的磁感應線條數與穿出的磁感應線條數相同，因此，通過任何閉合曲面的磁通量為零。和靜電場中的高斯定理比較：磁場→無源場電場→有源場＊.磁場的高斯定理通過有限曲面的磁通量為：2023/2/612㈥、安培力

磁場中載流導體受到磁場力的作用。例：長為Ｌ的通電導線在勻強磁場中受力為例8-32023/2/613㈦、安培環(huán)路定律任何閉合回路磁場強度的線積分I1I2I3電流方向和磁場強度的方向符合右手定則取正號；否則取負號。通過這個閉合路徑內電流的代數和。=2023/2/614例：無分支的均勻磁路（磁路的材料和截面積相同，各處的磁場強度相等）中，安培環(huán)路定律可寫成：磁路長度L線圈匝數NIxHL：稱為磁壓降NI：稱為磁動勢。用F

表示為：F=NI分析:2023/2/615對于均勻磁路磁路的歐姆定律磁路的歐姆律：則：INSL注：由于磁性材料是非線性的，磁路歐姆定律多用作定性分析，不做定量計算。令：Rm

稱為磁阻2023/2/616磁路歐姆定律磁阻磁感應強度安培環(huán)路定律磁路IN電路歐姆定律電阻電流密度克氏電壓定律克氏電流定律磁路與電路的比較電路R+_EI2023/2/6178.2電路的基本概念和基本定律8.2.1、電路作用8.2.2、電路基本元件：有源（電源）元件

無源（負載）元件8.2.3基本定律歐姆定律 基爾霍夫定律2023/2/6188.2.2、電路基本元件㈠、電源元件

1、電壓源模型

2、電流源模型

3、兩種電源的等效變換

aUS+-bIUabRORL2023/2/6191電壓源模型20由上圖電路可得:U=ＵＳ

–IR0

若R0=0理想電壓源:U

ＵＳUO=ＵＳ

電壓源的外特性IUIRLR0+-ＵＳU+–電壓源是由電壓ＵＳ和內阻R0串聯的電源的電路模型。若R0<<RL，UＵＳ

，可近似認為是理想電壓源。理想電壓源O2023/2/620理想電壓源（恒壓源）例3：21(2)輸出電壓是一定值，恒等于電動勢。對直流電壓，有U

ＵＳ。(3)恒壓源中的電流由外電路決定。特點:(1)內阻R0

=0IＵＳ+_U+_設ＵＳ

=10V，接上RL

后，恒壓源對外輸出電流。RL

當RL=1時，U=10V，I=10A

當RL=10時，U=10V，I=1A外特性曲線IUO電壓恒定，電流隨負載變化ＵＳ2023/2/6212電流源模型22IRLU0=ISR0

電流源的外特性IU理想電流源OIS電流源是由電流IS和內阻R0并聯的電源的電路模型。若R0=理想電流源:I

IS

若R0>>RL，I

IS

，可近似認為是理想電流源。電流源電流源模型R0UR0UIS+－2023/2/622理想電流源（恒流源)例4：23(2)輸出電流是一定值，恒等于電流IS；(3)恒流源兩端的電壓U由外電路決定。特點:(1)內阻R0

=；設

IS=10A，接上RL

后，恒流源對外輸出電流。RL當RL=1時，I=10A，U=10V當RL=10時，I=10A，U=100V外特性曲線

IUISOIISU+_電流恒定，電壓隨負載變化。2023/2/6233電源兩種模型的等效變換24由圖a：

U=ＵＳ－IR0由圖b：U=ISR0–IR0IRLR0+–U+–電壓源等效變換條件:ＵＳ

=ISR0RLR0UR0ISI+–電流源ＵＳ2023/2/62425(2)等效變換時，兩電源的參考方向要一一對應。(3)理想電壓源與理想電流源之間無等效關系。(1)電壓源和電流源的等效關系只對外電路而言，對電源內部則是不等效的。

注意事項：當RL=時，電壓源的內阻R0

中不損耗功率，而電流源的內阻R0

中則損耗功率。(4)任何一個電動勢ＵＳ

和某個電阻R串聯的電路，都可化為一個電流為IS和這個電阻并聯的電路。R0+–ＵＳabISR0abR0–+ＵＳabISR0ab2023/2/625例5:26求下列各電路的等效電源解:+–abU25V(a)++–abU5V(c)+(c)a+-2V5VU+-b2+(b)aU5A23b+(a)a+–5V32U+a5AbU3(b)+2023/2/626271電阻元件描述消耗電能的性質根據歐姆定律:即電阻元件上的電壓與通過的電流成線性關系線性電阻

金屬導體的電阻與導體的尺寸及導體材料的導電性能有關，表達式為：表明電能全部消耗在電阻上，轉換為熱能散發(fā)。電阻的能量Ru+_

㈡、負載元件2023/2/627在電壓和電流的關聯方向下u=i·R在電壓和電流非關聯方向下u=-i·RRi+_uRi+_u伏安特性

以電壓和電流為坐標， 畫出電壓和電流的關系曲線。Oui2023/2/628電容元件定義+u-+q-qCi特性方程電容元件儲存的能量電容元件在任何時刻t所儲存的電場能量2023/2/629電感元件的特性方程+-uiL電感元件儲存的磁場能量

3、電感元件2023/2/630㈢.電路的基本定律

1、歐姆定律

2、基爾霍夫定律

⑴、電流定律

⑵、電壓定律

I=02023/2/6311

基爾霍夫電流定律(KCL定律)

在任一瞬間，流向任一結點的電流等于流出該結點的電流。Ｉ=0對結點a：I1+I2–I3=0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。2

基爾霍夫電壓定律（KVL定律)即：U=0I1R1+I3R3–Ｕ1=0I2R2+I3R3–Ｕ2=012I1I2I3ba+-Ｕ2R2+

-R3R1Ｕ12023/2/632電流定律可以推廣應用于包圍部分電路的任一假設的閉合面。推廣I=?例:I=0IA+IB+IC=02+_+_I51156V12VIAIBICAIBCIABACBIC廣義結點2023/2/6332005年.圖示電路U=12V、UE=10V,R=0.4kΩ.則電流I等于多少?(A) 0.055A(B) 0.03A(C) 0.025A(D) 0.005A習題62023/2/634習題7： 圖示電路，S斷開后，A點電位VAo； S閉合后，A點電位Uas分別是

（a）-4v,3.6v （b）6v,0v （c）4v,-2.4v （d）-4v,2.4v

2023/2/635注意：應用于線性電路。

［獨立電源和線性元件構成的電路］直接應用VCR,KVL,KCL列電路方程

1

、支路電流法

2、電源變換法

3、疊加原理

4、戴維南定理8.3電路的基本分析方法

8.3.1直流電路分析

2023/2/636 支路電流法是最基本的解題方法。它直接應用基爾霍夫電流定律和電壓定律分別對結點和回路列出所需要的方程組，而后解出各未知支路電流。1

支路電流法解題步驟:1.選定支路并標出各支路電流的參考方向，并對選定 的回路標出回路循行方向。2.應用KCL列出(n－1)個獨立的結點電流方程。3.應用KVL列出b－(n－1)個獨立的回路電壓方程。4.聯立求解b

個方程，求出各支路電流。2023/2/637習題8：2023/2/638電壓源模型的外特性和電流源模型的外特性相同。我們可以利用兩種電源的模型互相等效求解電路。注意的是：電源變換關系只對外電路等效，對電源內部則不等效。2

電源變換法應用[習題9]用電源變換法求圖示電路的電流I=?2023/2/639[習題3]

用電源變換法求圖示電路的電流I=?2023/2/6403

疊加原理

疊加原理：對于線性電路，任何一條支路的電流，都可以看成是由電路中各個電源（電壓源或電流源）分別作用時，在此支路中所產生的電流的代數和。+=原電路R1(a)R3I1I3ＵS1+–+–R2I2ＵS2I′1I′2ＵS1

單獨作用R1(b)R3I′3+–R2ＵS1ＵS2單獨作用R2(c)R3+–R1I1I2I3ＵS22023/2/641①疊加原理只適用于線性電路。③不作用電源的處理：

US

=0，即將電壓源短路；

Is=0，即將電流源開路

。②功率P不能用疊加原理計算。

注意事項：④解題時要標明各支路電流、電壓的參考方向。

若分電路中電壓電流與原電路中電流、電壓的 參考方向相同為正，否則為負。2023/2/642習題10：＝＋＋Ｉ”Ｉ’Ｉ’”Ｉ＝Ｉ’＋Ｉ”＋（－Ｉ”’）2023/2/643習題11:電路如圖所示，(用疊加定理求)電阻RL上消耗的功率為【 】（a）1/24W（b）3/8W（c）1/8W（d）12Wa2023/2/644任何一個有源二端線性網絡都可以用一個電壓為US的理想電壓源和內阻R0串聯的電源來等效代替。有源二端網絡RLab+U–IUSR0+_RLab+U–I

等效電源的內阻R0等于有源二端網絡中所有電源均除去后所得到的無源二端網絡a、b兩端之間的等效電阻Rab。

等效電源的電壓是有源二端網絡的開路電壓U0。等效電源4、戴維南定理2023/2/645習題12：用戴維寧定理定理將圖示電路等效為電壓源。2023/2/646習題13：圖示電路中,電壓為【 】

A.30V B.9V C.10V D.6V

C2023/2/647有儲能元件（L、C）的電路在電路狀態(tài)發(fā)生變化時（如：電路接入電源、從電源斷開、電路參數改變等）存在過渡過程；沒有儲能作用的電阻（R）電路，不存在過渡過程。

電路中的

u、i在過渡過程期間，從“舊穩(wěn)態(tài)”進入“新穩(wěn)態(tài)”，此時u、i

都處于暫時的不穩(wěn)定狀態(tài)，所以過渡過程又稱為電路的暫態(tài)過程。產生過渡過程的電路及原因?

8.3.2、電路的暫態(tài)過程分析

2023/2/648（僅適用一階電路直流激勵）tof(t)f(∞)f(0+)tof(t)f(∞)f(0+)三要素法初始值f(0+)穩(wěn)態(tài)值f(∞)時間常數τ三要素2023/2/649、uc(0+)

與iL(0+)

按換路定則求出，如果：換路前電路處于穩(wěn)態(tài)

C視作開路iL(0+)=iL(0-)(2)其它電路變量的初始值1．初始值f(0+)的計算應畫出t=0+的等效電路，然后按電阻電路計算L視作短路uc(0+)=uc(0-)2023/2/650在t→∞的等效電路中，因為直流作用電感視作短路2．穩(wěn)態(tài)值f(∞)的計算當t→∞，作出t→∞的等效電路，然后按電阻電路計算電容視作開路所以2023/2/651習題１４：用三要素法求解解：電路如圖，t=0時合上開關S，合S前電路已處于穩(wěn)態(tài)。試求電容電壓

。(1)確定初始值由t=0-電路可求得由換路定則t=0-等效電路9mA+-6k

RS9mA6k2F3kt=0+-C

R2023/2/652(2)確定穩(wěn)態(tài)值由換路后電路求穩(wěn)態(tài)值(3)由換路后電路求時間常數

t∞電路9mA+-6k

R3kS9mA6k2F3kt=0+-C

R2023/2/653三要素uC的變化曲線如圖18V54VuC變化曲線tO2023/2/654習題１５（2007年）2023/2/6558.3.3、正弦交流電路分析

1、正弦交流電的三要素

2、正弦交流電的表示法

Tut2023/2/656波形圖瞬時值相量圖復數符號法正弦量的三個要素及四種表示法

Ti2023/2/657+j+1Abar0正弦量的相量表示(1)代數式A=a+jb式中:(2)指數式

(3)極坐標式2023/2/658正誤判斷？1.已知：？有效值？3.已知：復數瞬時值j45?？最大值？？負號2.已知：4.已知：2023/2/659例16:已知有效值I=16.8A求：8.3.4單相交流電路2023/2/6601單一參數正弦交流電路的基本關系

電路參數電路圖（正方向）復數阻抗電壓、電流關系瞬時值有效值相量圖相量式功率有功功率無功功率Riu設則u、i

同相LiuCiu設則u領先i90°設則u落后i90°000基本關系2023/2/6612、R-L-C串聯交流電路RLC令2023/2/662關于復數阻抗Z

的討論由復數形式的歐姆定律可得：結論：Ｚ的模為電路總電壓和總電流有效值之比，而Ｚ的幅角則為總電壓和總電流的相位差。----Z和總電流、總電壓的關系2023/2/663有功功率P有功功率等于電路中各電阻有功功率之和，或各支路有功功率之和。無功功率Q等于電路中各電感、電容無功功率之和，或各支路無功功率之和。或或RLC2023/2/664阻抗三角形、電壓三角形、功率三角形SQP將電壓三角形的有效值同除I得到阻抗三角形將電壓三角形的有效值同乘I得到功率三角形R2023/2/665

a.下列各圖中給定的電路電壓、阻抗是否正確？兩個阻抗串聯時,在什么情況下:成立。U=14V?U=70V?(a)34V1V2

6V8V+_6830V40V(b)V1V2+_習題172023/2/666+-d.圖示電路中,已知則該電路呈感性?c.圖示電路中,已知A1+-A2A3電流表A1的讀數為3A,試問(1)A2和A3的讀數為多少?(2)并聯等效阻抗Z為多少?習題182023/2/667正弦交流電路的分析和計算若正弦量用相量表示，電路參數用復數阻抗（

)表示，則直流電路中介紹的基本定律、定理及各種分析方法在正弦交流電路中都能使用。相量形式的基爾霍夫定律相量（復數）形式的歐姆定律

電阻電路純電感電路純電容電路一般電路2023/2/668一般正弦交流電路的解題步驟1.根據原電路圖畫出相量模型圖(電路結構不變)2.根據相量模型列出相量方程式或畫相量圖3.用相量法或相量圖求解4.將結果變換成要求的形式2023/2/669習題19：.圖示電路,正弦電流i2的有效值I2=lA.電流i3的有效值I3=2A,因此電流I1的有效值等于多少?(A).(B).1+2=3A(C).2-l=lA(D).不能確定2023/2/670習題20：圖示電路,u=141sin(314t-30°)V,i=14.lsin(314t-60°)A,這個電路的有功功率P 等于多少?(A).500w(B).866W(C).l000W(D).1988W2023/2/671習題21、兩阻抗Z1和Z2串聯，施加一正弦電壓u，今測得兩阻抗的電壓u1，u2波形如圖所示。求：(1)電源電壓u=?++--+-2023/2/6728.3.5、三相交流電路分析

---為相電壓

---為線電壓在日常生活與工農業(yè)生產中，多數用戶的電壓等級為ACBN1、三相電源：2023/2/673相量圖波形圖相量表示U2U1

.

.120°120°120°U3

.三相電壓瞬時表示式uOu1u2u32120°240°360°2023/2/674負載形接法對稱負載下：負載Y形接法ACBZZZ???ACB

NZZZ2、三相負載：2023/2/675ACBNZAZBZC負載星形接法時的一般計算方法解題思路：一般線電壓為已知，然后根據相電壓和負載求電流。2023/2/676討論：若一樓（A相）斷開，二樓（B相）三樓（C相）接通。但兩層樓燈的數量不等（設二樓燈的數量為三層的1/4）結果如何？結果：二樓燈泡上的電壓超過額定電壓，燈泡被燒。ACBR2R3分析如果采用三項四線制（有中線），結果如何。2023/2/677習題22：2023/2/678ACBZZZ???ACB

NZZZ習題2３2023/2/679習題2４、圖示對稱三相電路中，已知電源線電壓為380v，，，三相負載功率P是【 】 A.1341wB.775wC.2323wD.4023w2023/2/680*安全用電常識1.電氣事故的原因1)違章操作2)施工不規(guī)范3)產品質量不合格4)偶然條件2023/2/6812.觸電方式A.接觸正常帶電體

(1)電源中性點接地的單相觸電通過人體電流:式中:

UP:電源相電壓(220V)Ro:接地電阻4Rb:人體電阻1000這時人體處于相電壓下，危險較大。R02023/2/682(2)電源中性點不接地系統(tǒng)的單相觸電R'對地絕緣電阻Ib人體接觸某一相時，通過人體的電流取決于人體電阻Rb與輸電線對地絕緣電阻R'的大小。若輸電線絕緣良好，絕緣電阻R'較大，對人體的危害性就減小。但導線與地面間的絕緣可能不良(R‘較小)，甚至有一相接地，這時人體中就有電流通過。2023/2/683(3)雙相觸電雙相觸電觸電后果更為嚴重通過人體的電流：B.接觸正常不帶電的金屬體當電氣設備內部絕緣損壞而與外殼接觸，將使其外殼帶電。當人觸及帶電設備的外殼時，相當于單相觸電。大多數觸電事故