电工学知识点

1.电源与负载的判别
电源：U和I的实际方向相反，电流从“+”端流出，发出功率；负载：U与I实际方
向相同，电流从”+”端流入，取用功率。

2.额定值：各种电气设备的电压，电流及功率都有一个额定值。

额定值是制造厂为了使产
品能在给定的工作条件下正常运行而规定的正常容许值。

使用时，电压，电流和功率的实际值不一定等于他们的额定值。

3.耗能元件：电路中的纯电阻电器称为耗能元件。

转化遵循能量守恒定理。

非耗能元件：
4.基尔霍夫电流定律：此定律是用来确定连接在同一结点上各支路电流间关系的。

在任一
瞬时，流入某一结点的电流之和应该等于由该结点流出的电流之和。

在任一瞬时，一个结点上电流的代数和恒等于零。

基尔霍夫电压定律：此定律是用来确定回路中各段电压间关系的。

就是在任一瞬时，沿
任一回路循行方向(顺时针方向或逆时针方向)，回路中各段电压的代数和恒等于零。

戴维宁定理：等效电源的电动势E就是有源二端网络的开路电压U0，即将负载断开后a，b两端之间的电压。

等效电源的内阻R0等于有源二端网络中所有电源均除去（将各
个理想电压源短路，即其电动势为零；将各个理想电流源开路，即其电流为零）后所得
到的无源网络a，b两端之间的等效电阻。

电源等效：电压源的外特性和电流源的外特性是相同的。

因此，两者相互间是等效的，
可以等效变换。

电压源与电流源的等效关系只是对外电路而言，至于对电源内部则是不
等效的。

等效条件E=RoIs E/Ro=Is 理想电压源和理想电流源连着之间不存在等效变换
的条件。

叠加原理：对于线性电路，任何一条支路中的电流，都可以看成是由电路中各个电源分
别作用时，在此支路中所产生的电流的代数和。

换路定律：从t=0-到t=0+瞬间，电感元件中的电流和电容元件上的电压不能跃变，这
称为换路定则。

如果公式表示，则为，换路定则仅适用于换路瞬间，可根
据它来确定t=0+时电路中电压和电流之值，即暂态过程的初始值。

5.正弦交流电路：一个正弦量可以由频率（或周期），幅值（或有效值）和初相位三个特
征或称要素来确定。

感抗：具有对交流电流起阻碍作用的物理性质称为感抗，用XL=ωL=2 Fl。

电感线圈对
高频电流阻碍作用很大，而对直流可视作短路，即对直流讲，XL=0(注意，不是L=0，
而是f=0)感抗只与电压与电流的幅值或有效值之比，而不是他们的瞬时值之比。

在电
感元件电路中，平均功率p= ,也可叫有功功率。

无功功率
Q=UI=XLI2-
容抗：对电流起阻碍作用的物理性质，用XC代表。

XC=I/ωC=1/2 fC。

电容元件对高
频电流所呈现的容抗很小，而对直流（f=0）所呈现的容抗XC ，可视作开路。

电容
元件有隔断直流的作用。

平均功率P= 无功功率Q=
将电压与电流的有效值相乘则得视在功率S=UI=
6.变压器：与电源相连的称为一次绕组，与负载相连的称为二次绕组。

电压变换：一
次二次绕组的电压之比为：U1/U20=E1/E2=NI/N2=K 电流变换：电流之比：
I1/I2=N2/N1=1/K 稳压二极管：二极管的工作状态：稳压二极管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管。

由于它在电路中与适当的电阻配合后能起稳定电压的作用，故称为稳压二极管。

稳压二极管的伏安特性曲线与普通二极管类似，其差异是稳压
二极管的反向特性曲线比较陡。

稳压二极管工作于反向击穿区。

反向电压在一定范围内变化时，反向电流很小。

当反向电流增高到击穿电压时，反向电流突然剧增，稳压二极管反向击穿。

此后，电流虽然在很大范围内变化，但稳压二极管两端的电压变化很小。

利用这一特性，稳压二极管在电路中能起稳压的作用。

稳压二极管与一般二极管不一样，它的反向击穿是可逆的。

当去掉反向电压之后，稳压二极管又恢复正常。

但是，如果反向电流超过允许范围，稳压二极管将会发生热击穿而损坏。

主要参数：稳定电压，电压温度系数，动态电阻，稳定电流，最大允许耗散功率。

电压比较器：
7.反向比例远算：输出电压与输入电压是比例运算关系，或则说是比例反大关系。

如
果R1和RF的阻值足够精确，而且运算放大器的开环电压放大倍数很高，就可认为u0与u1间的关系只取决于R1和RF的比值而与运算放大器本身的参数无关。

这就保证了比例运算的精度和稳定性。

8.触发器：基本RS触发器有两个与非门交叉连接而成。

9.可控RS触发器：与非门G1和G2,组成基本触发器，与非门G3和G4组成导引电路。

JK触发器：有两个可控RS触发器串联而成，还有一个非门将两个触发器联系起来。

1.变压器铭牌上标出的额定容量是”千伏安”而不是“千瓦”，为什么？额定容量是指什
么？Φ
解：变压器二次绕组额定电压与额定电流的乘积称为变压器的额定容量，即
SN=U2NI2N~U1NI1N（单相）
变压器是按额定电压与额定电流设计的，而变压器所接负载的功率因数不同，则输出的有功功率不同，因此一般不标“千瓦”。

2.用一只额定值为110V100W的白炽灯和一只额定值为110V40W的白炽灯串联后接到220V的电源上，当将开关闭合时，（40W的灯丝烧毁）
3.在图中所示电路中，稳压二极管Dz1和DZ2的稳定电压分别为5V和7V，其正向压
降可忽略不计，则Uo为（5V）
4.功率因数提高后，线路电流减小了，瓦时计会走得慢些（省电）吗？
瓦时计是计量电能消耗的仪表，与电感性负载并联电容器后，有功率并未改变，因为电容器是不消耗电能的。

从教材图的相量图也可以看出，并联电容器前后电路的有功功率
P=UIcosψ=UI1cosψ1,并未改变，而电能和有功功率成正比，所以瓦时计不会走的慢些。

5.在图1.4.7中，方框代表电源或负载，已知U=220V，I=-1A，试问哪些方框是电源，哪些是负载？
(a)在图中，U的参考极性与实际极性相同，因为U=220V; I的参考方向与实际方向相
反，因为I=-1A.U和I的实际方向相反。

电流从“+”端流出，故为电源。

（b）U和I 的实际方向相同，电流从“+”端流入，故为负载。

（c）同（b），（d）同（a）
6.在电阻，电感与电容元件串联的交流电路中，已知R=30Ω,L=127mH,C=40Μf,电源
电压u=220√2sin(314t+20°)V.(1)求电流i及各部分电压Ur,Ul,uC;作相量图；（3）求功率P和Q
解：（1）Xl=ωl=314×127×10∧-3Ω=40Ω
Xc=1／ωC＝1／(314×40×10∧-6) Ω=80Ω
Z=R+j(Xl-Xc)=[30+j(40-80)] Ω=(30-j40) Ω=50∠-53°Ω U=220∠20°V
于是得I=U／Z=(220∠20°)/(50∠-53°)A=4,.4∠7.3°A i=4.4√2sin(314t+73°)A UR=RI=30×4.4∠73°V=132∠73°V uR=132√2sin(314t+73°)V
Ul=jXlI=j40×4.4∠73°V=176∠163°V Ul=176√2sin(314t+163°)V
Uc=-jXcI=-j80×4.4∠73°V=352∠-17°V Uc=352√2sin(314-17°)V
(3)P=UIcosψ=220×4.4×cos(-53°)W=220×4.4×0.6W=580.8W
Q=UIsinψ=220×4.4sin(-53°)var=220×4.4×(-0.8)var=-774.4var
7.在上列，（1）L1相短路时，(2)L1相短路而中性线又断开时，试求各相负载上的电
压
解（1）此时L1相短路电流很大，将L1相中的熔断器熔断，而L2相和L3相未受影响，其相电压仍为220V .(2)此时，负载中性点N’即为L1，因此负载各项电压为
U1’=0 U1’=0 U2’=U21 U2’=380V U3’=U31 U3’=380V 在这种情况下，L2相与L3相的点灯组上所加的电压都超过电灯的额定电压（220V），这是不容许的。

8.在上列，（1）L1相断开时。

（2）L1相断开而中性线也断开时，试求各相负载上的
电压
解:（1）L2相和L3相未受影响
（2）这时电路已成为单相电路，即L2相的电灯组和L3相的电灯组串联，接在线电压U23=380V的电源上，两相电流相同，至于两相电压如何分配，决定于两相的电灯组电阻。

如果L2组的电阻比L3相的电阻小，则其相电压低于电灯的额定电压。

这是不容许的
9.在图9.2.4中，输入端电位VA=＋3V,VB=0V,求输出端电位VY.电阻R接负电源-12V
解：因为VA高于VB,所以二极管DA优先导通。

如果二极管的正向压降是0.3V，则
VY=＋2.7V.当DA导通后，DB上加的是反向电压，因而截止。

在这里，DA起钳位作用，把输出端的电位钳住在＋2.7V.
10.在某电路中，i=100sin(6280t-π/4)Ma,(1)试指出它的频率，周期，角频率，幅值，
有效值及初相位各为多少？（2）画出波形图（3）如果i的参考方向选的相反，写出它的三角函数式，画出波形图，并问（1）中各项有无改变？
解：f=ω/2π=6280/(2×3.14)Hz=1000Hz T=1/f=1/1000s=0.001s Im=100mA I=100/(√2)mA=70.7mA ψ=--4/πrad=--45°
(3)i=100sin(6280t-4/π＋π)mA=100sin(6280t3/4π)mA
(1)中各项除初相位外，其余均未改变，初相位为3/4πrad
简答题
1.中性线的作用：在于使星形联结的不对称负载的相电压对称。

为了保证负载的相电压对
称，就不应让中性线断开。

因此，中性线内不接熔断器或闸刀开关。

2.日关灯为什么接地？
这样是为了安全用电，接地保护线（PE）接到灯这外壳上，是当灯管漏电时，电流可以通过它回流到大地的，它走的路径和零线是一样的，都是直接接到灯上的。

3.共发射极放大电路的组成：晶体管T,集电极电源电压Ucc,集电极负载电阻Rc,,偏执电
阻R-B,耦合电容C1和C2
4.日常生活中，你的开关接在火线还是零线上？答：火线上，由
于开关接在火线上，当拉开开关断开电路时，灯座或其它用电
器就脱离了火线，这时人接触灯座或其它用电器时就不会触电。

5.填空题：1、电源和负载的本质区别是：电源是把其它形式的
能量转换成电能的设备，负载是把电能转换成其它形式能
量的设备。

2、对电阻负载而言，当电压一定时，负载电阻越小，则负载越
大，通过负载的电流和负载上消耗的功率就越大；反之，负载电
阻越大，说明负载越小。

3、实际电路中的元器件，其电特性往往多元而复杂，而理想电
路元件的电特性则是单一和确切的。

5、常见的无源电路元件有电阻元件、电感元件和电容元件；
常见的有源电路元件是电压源元件和电流源元件。

6、元件上电压和电流关系成正比变化的电路称为线性电路。

此
类电路中各支路上的电压和电流均具有叠加性，但电路中的功
率不具有叠加性。

8、电源向负载提供最大功率的条件是电源内阻与负载电阻的数
值相等，这种情况称为电源与负载相匹配，此时负载上获得的最
大功率为U S2/4R S。

9、电压是产生电流的根本原因。

电路中任意两点之间电位的差
值等于这两点间电压。

电路中某点到参考点间的电压称为该点
的电位，电位具有相对性。

10、线性电阻元件上的电压、电流关系，任意瞬间都受欧姆定律
的约束；电路中各支路电流任意时刻均遵循KCL定律；回路上各
电压之间的关系则受KVL定律的约束。

这三大定律是电路分析中
应牢固掌握的三大基本规律。

1、正弦交流电的三要素是最大值、角频率和初相。

有效值可
用来确切反映交流电的作功能力，其值等于与交流电热效应相同
的直流电的数值。

2、已知正弦交流电压，则它的最大值是380V，有效值是380V，
频率为50 Hz，周期是0.02 s，角频率是314 rad/s，相位为314t-
60°，初相是60度，合π/3弧度。

3、实际电气设备大多为感性设备，功率因数往往较低。

若要提
高感性电路的功率因数，常采用人工补偿法进行调整，即在感性
线路（或设备）两端并联适当电容。

4、电阻元件正弦电路的复阻抗是R；电感元件正弦电路的复阻抗是j X L；电容元件正弦电路的复阻抗是－j X C；多参数串联电路
的复阻抗是R+j(X L-X C)。

伏安关系瞬时值表达式为，电容元件上伏安关系瞬时值表达式为，因此把它们称之为动态元件。

7、能量转换过程不可逆的电路功率常称为有功功率；能量转换
过程可逆的电路功率叫做无功功率；这两部分功率的总和称为视
在功率。

8、电网的功率因数越高，电源的利用率就越越充分，无功功率
就越越小。

9、只有电阻和电感元件相串联的电路，电路性质呈感性；只有
电阻和电容元件相串联的电路，电路性质呈容性。

1、对称三相交流电是指三个最大值相等、角频率相同、相位
上互差的三个单相正弦交流电的组合。

2、三相四线制供电系统中，负载可从电源获取线电压和相电压
两种不同的电压值。

其中线电压是相电压的倍，且相位上超前
与其相对应的相电压。

3、由发电机绕组首端引出的输电线称为火线，由电源绕组尾端
中性点引出的输电线称为零线。

火线与火线之间的电压是线电压，火线与零线之间的电压是相电压。

电源绕组作Y接时，其
线电压是相电压的倍；电源绕组作Δ接时，线电压是相电压的1倍。

对称三相Y接电路中，中线电流通常为零。

4、有一对称三相负载Y接，每相阻抗均为22Ω，功率因数为0.8，测出负载中的电流是10A，那么三相电路的有功功率等于1760W；无功功率等于1320Var；视在功率等于2200VA。

假如负载为感
性设备，其等效电阻是17.6Ω；等效电感量是42mH。

5、实际生产和生活中，工厂的一般动力电源电压标准为380V；
生活照明电源电压的标准一般为220V；36V伏以下的电压称为
安全电压。

6、三相三线制电路中，测量三相有功功率通常采用二瓦计法。

7、有功功率的单位是瓦特，无功功率的单位是乏尔，视在功
率的单位是伏安。

8、保护接地适用于系统中性点不接地的低压电网；保护接零适
用于系统中性点直接接地的电网。

9、根据一次能源形式的不同，电能生产的主要方式有火力发电、水力发电、风力发电和核能发电等。

10、三相负载的额定电压等于电源线电压时，应作Δ形连接，额
定电压约等于电源线电压的0.577倍时，三相负载应作Y形连接。

按照这样的连接原则，两种连接方式下，三相负载上通过的电流
和获得的功率相等。

6.变压器负载增加时，原绕组中的电流将随着负载的增加而增大。

若电源电压低于变压器的额定电压，输出功率应向下调整，以适应电源电压的变化。

若负载不变，就会引起线路上过流现象，严重时会损坏设备。

变压器是依据互感原理工作的，直流下不会引起互感现象，因此不能改变直流电压。

7、稳压管是一种特殊物质制造的面接触型硅晶体二极管，正常
工作应在特性曲线的反向击穿区。