电工学简明教程-第一章总结

(2)叠加定理 ) 叠加定理内容 叠加定理内容 在多个电源共同作用的线性电路中，某一支路的电压 线性电路中 电压( 在多个电源共同作用的线性电路中，某一支路的电压(电 等于每个电源单独作用，在该支路上所产生的电压 电流) 电压( 流)等于每个电源单独作用，在该支路上所产生的电压(电流) 的代数和。 的代数和。
(4)电源的工作状态、开路与短路 )电源的工作状态、 负载的大小和增减是指负载消耗的功率的大小和增减， 负载的大小和增减是指负载消耗的功率的大小和增减 ， 不要误解为负载电阻阻值的大小和增减。 不要误解为负载电阻阻值的大小和增减。 在一个完整的电路中，产生的功率与消耗的功率的相等。 在一个完整的电路中，产生的功率与消耗的功率的相等。 额定值表示电气设备正常的工作条件和工作能力， 额定值表示电气设备正常的工作条件和工作能力 ， 使用 时应遵照额定值的规定， 时应遵照额定值的规定 ， 以免出现不正常的情况甚至发生事 故。 2．基尔霍夫定律 ． 基尔霍夫定律适用于由各种不同元件构成的电路中任一瞬 任何波形的电压和电流。 时、任何波形的电压和电流。 (1)基尔霍夫电流定律(KCL)，即 ∑I = 0，它反映了电路 )基尔霍夫电流定律( ) ， 中某一结点各支路电流间互相制约的关系。 中某一结点各支路电流间互相制约的关系。 KCL通常应用于结点，也可以推广应用到假设的封闭面。 通常应用于结点，也可以推广应用到假设的封闭面。 通常应用于结点 (2)基尔霍夫电压定律(KVL)，即 ∑U = 0，它反映了一 )基尔霍夫电压定律( ) ， 回路中各段电压间互相制约的关系。 回路中各段电压间互相制约的关系。
(3)无源元件 R、L、C ) 、 、 u = Ri R是耗 是耗 能元件
di u= L dt L是储 是储 能元件
du i=C dt
C是储 是储 能元件
4．电路分析方法 ． 由于电路是由各种元件以一定的连接方式组成的， 由于电路是由各种元件以一定的连接方式组成的，每一个 元件要遵循它两端的电压电流关系伏安关系， 元件要遵循它两端的电压电流关系伏安关系，而与结点相连的 各条支路电流及回路中各部分电压分别受( 各条支路电流及回路中各部分电压分别受 (KCL) 和 (KVL) 的 ) ) 约束。因此，基尔霍夫定律和元件的伏安关系是分析电路的依 约束。因此，基尔霍夫定律和元件的伏安关系是分析电路的依 据。 分析电路的方法有支路电流法 叠加定理、戴维宁定理等。 支路电流法、 分析电路的方法有支路电流法、叠加定理、戴维宁定理等。 在计算电路时选用哪一种方法应视要求解的问题及电路 具体结构和参数。 具体结构和参数。
注意
电压源与电流源模型的等效变换关系仅对 外电路而言，至于电源内部则是不相等的。 外电路而言，至于电源内部则是不相等的。
5．电路的暂态分析 ． 电路的暂态分析是对电路从一个稳定状态变化到另一个稳 定状态时中间经历的过渡状态的分析。 定状态时中间经历的过渡状态的分析。 电路中产生暂态过程的原因是由于电路的接通、断开、短 电路中产生暂态过程的原因是由于电路的接通、断开、 电路参数改变等——即换路时，储能元件的能量不能跃变 即换路时， 路、电路参数改变等 即换路时 而产生的。 而产生的。 (1)换路定则与电压、电流初始值的确定 )换路定则与电压、 换路定则用来确定暂态过程中电压、电流的初始值， 换路定则用来确定暂态过程中电压、电流的初始值，其理 论根据是能量不能跃变。 论根据是能量不能跃变。 在换路瞬间储能元件的能量不能跃变， 在换路瞬间储能元件的能量不能跃变，即 1 2 电感元件的储能 W L = Li L 不能跃变 2 1 2 电容元件的储能 WC = CuC 不能跃变 2 否则将使功率达到无穷大
第1章
电路及其分析方法
1.1 基本要求
1．了解电路模型及理想电路元件的意义； ．了解电路模型及理想电路元件的意义； 2．理解电压、电流参考方向的意义； ．理解电压、电流参考方向的意义； 3．了解电源的有载工作 、 开路与短路状态 ， 并能理解电 ．了解电源的有载工作、开路与短路状态， 功率和额定值的意义； 功率和额定值的意义； 4．掌握 R、L、C 电路元件的伏安关系； ． 、 、 电路元件的伏安关系； 5．理解基尔霍夫定律并能正确应用； ．理解基尔霍夫定律并能正确应用； 6．掌握用支路电流法、叠加定理、戴维宁定理分析电路 ．掌握用支路电流法、叠加定理、 的方法； 的方法； 7．了解实际电源的两种模型及其等效变换； ．了解实际电源的两种模型及其等效变换； 8．了解电路的暂态与稳态以及暂态过程的分析方法。 ．了解电路的暂态与稳态以及暂态过程的分析方法。
(3)戴维宁定理 ) 戴维宁定理内容 内容： 戴维宁定理内容： 任意线性有源二端网络 N，可以用一个恒压源与电阻串联 ， 的支路等效代替。 的支路等效代替。其中恒压源的电动势等于有源二端网络的开 路电压， 路电压，串联电阻等于有源二端网络所有独立源都不作用时由 端钮看进去的等效电阻。 端钮看进去的等效电阻。 戴维宁定理是本章的重点之一，但不是难点。 戴维宁定理是本章的重点之一，但不是难点。 戴维宁定理把复杂的二端网络用一个恒压源与电阻串联的 支路等效代替，从而使电路的分析得到简化。 支路等效代替，从而使电路的分析得到简化。此法特别适用于 只需求解复杂电路中某一支路的电流(电压) 只需求解复杂电路中某一支路的电流(电压)，尤其是这一支路 的参数经常发生变化的情况。 的参数经常发生变化的情况。 运用戴维宁定理应注意： 运用戴维宁定理应注意： 戴维宁定理只适用于线性电路，但对网络外 戴维宁定理只适用于线性电路，但对网络外的电路没有任 何限制；等效是对外部电路而言的。 何限制；等效是对外部电路而言的。
(4)电源模型的等效变换 ) 运用电压源与电流源模型的等效变换也可以简化电路的 计算。 计算。 电源模型等效变换的条件如下图： 电源模型等效变换的条件如下图： a 内阻改并联 + E + I IS = E_ R0 U RL IS R0 _ E = IS R0 b 内阻改串联 I U R0 R0 + U – RL
注意
计算功率时不能应用叠加定理 计算功率时 不能应用叠加定理。 在叠加过程 不能 应用叠加定理。 中当电压源不作用时应视其短路， 中当电压源不作用时应视其短路， 而电流源不作 用时则应视其开路。但电源内阻仍需保留。 用时则应视其开路。但电源内阻仍需保留。
在应用叠加定理计算复杂电路时， 在应用叠加定理计算复杂电路时 ， 由于每个电源单独作 用在电路中， 因此使得电路较为简单。 用在电路中 ， 因此使得电路较为简单 。 但当原电路中电源数 目较多时， 计算就变得很繁琐。 所以， 目较多时 ， 计算就变得很繁琐 。 所以 ， 只有当电路的结构较 为特殊时才采用叠加定理来求解。 为特殊时才采用叠加定理来求解。 叠加定理的重要性不在于用它计算复杂电路， 叠加定理的重要性不在于用它计算复杂电路，而在于它是 分析线性电路的普遍原理。 电流的参考方向 )电压、 在计算和分析电路时，必须任意选定某一方向为电压、 在计算和分析电路时，必须任意选定某一方向为电压、电 流的参考方向，或称正方向。 流的参考方向，或称正方向。当选择的正方向与其实际方向一 致时则电压或电流为正值；反之，则为负值。 致时则电压或电流为正值；反之，则为负值。 注意：参考方向选定之后，电压、电流的正、负才有意义； 注意：参考方向选定之后，电压、电流的正、负才有意义； 在讨论某个元件的电压、电流关系时，常采用关联参考方向。 在讨论某个元件的电压、电流关系时，常采用关联参考方向。 (3)电路中电位的概念 ) 由于电路中某一点的电位是指由这一点到参考点的电压， 由于电路中某一点的电位是指由这一点到参考点的电压， 所以电路电位的计算与电压的计算并无本质的区别。 所以电路电位的计算与电压的计算并无本质的区别。但要注意 电路中某一点的电位与参考点的选取有关， 电路中某一点的电位与参考点的选取有关，而电路中某两点之 间的电压则与参考点无关。 间的电压则与参考点无关。 (4)电源的工作状态、开路与短路 )电源的工作状态、 学习时注意理解三种状态的特点及判断电路中某一元件 处于电源状态还是负载状态。 处于电源状态还是负载状态。
(1)理想电压源(恒压源) )理想电压源(恒压源) 特点： 是由它本身确定的定值， 身确定的定值 特点：输出电压 U 是由它本身确定的定值，而输出电流 I 是任意的，是由输出电压和外电路决定。 是任意的，是由输出电压和外电路决定。 注意：与理想电压源并联的元件， 注意：与理想电压源并联的元件，其两端的电压等于理想 电压源的电压 电压。 电压源的电压。 (2)理想电流源(恒流源) )理想电流源(恒流源) 特点： 是由它本身确定的定值， 身确定的定值 特点： 输出电流 I 是由它本 身确定的 定值， 而输出电压 U 是任意的，是由输出电流和外电路决定。 是任意的，是由输出电流和外电路决定。 注意： 与理想电流源串联的元件， 注意 ： 与理想电流源串联的元件 ， 其电流等于理想电流 源的电流 电流。 源的电流。 (3)无源元件 R、L、C ) 、 、 在电压、电流参考方向一致的前提下， 、 、 在电压、电流参考方向一致的前提下， R、L、C 两端的 电压、 电压、电流关系分别为
(1)支路电流法 ) 支路电流法是以支路电流( 电压) 为求解对象， 支路电流法是以支路电流 ( 电压 ) 为求解对象 ， 直接应用 KCL 和 KVL 列出所需方程组，而后解出各支路电流(电压)。 列出所需方程组，而后解出各支路电流(电压) 它是计算复杂电路最基本的方法。但是， 它是计算复杂电路最基本的方法。但是，当电路中支路数较多 联立求解的方程数也就较多，因此计算过程一般繁。 时，联立求解的方程数也就较多，因此计算过程一般繁。所以 只有当电路不是特别复杂而且又要求出所有支路电流(或电压) 只有当电路不是特别复杂而且又要求出所有支路电流(或电压) 才采用支路电流法。 时，才采用支路电流法。 用支路电流法解题的步骤 假定各支路电流的参考方向； * 确定支路数 b ，假定各支路电流的参考方向； * 应用 KCL 对结点 A 列方程 个结点的电路， 对于有 n 个结点的电路，只能列出 (n – 1) 个独立的 KCL 方程式。 方程式。 方程； * 应用 KVL 列出余下的 b – (n – 1) 方程； * 解方程组，求解出各支路电流。 解方程组，求解出各支路电流。