[PPT]注冊(cè)結(jié)構(gòu)考試之電路基礎(chǔ)部分

1、注冊(cè)電氣工程師考試輔導(dǎo)電路基礎(chǔ)部分1一、電路的基本概念和基本定律2考試點(diǎn)1、掌握電阻、獨(dú)立電壓源、獨(dú)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31.1 掌握電路諸元件的 定義、性質(zhì)4電阻元件一、歐姆定律流過(guò)電阻的電流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(xiě)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+_u51、定義G=1/R2、單位S（西門(mén)子）電阻的單位為(歐姆)，計(jì)量高電阻時(shí)，則以k 和M 為單位。二、電導(dǎo)6三、電阻元件的伏安特

2、性以電壓和電流為坐標(biāo)，畫(huà)出電壓和電流的關(guān)系曲線(xiàn)。Oui7電容元件一、電容的定義 + u -+q -qCi二、電容的特性方程8三、電容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)O9四、電容元件儲(chǔ)存的能量電容元件在任何時(shí)刻t 所儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量10 電感元件+-ui一、線(xiàn)圈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(xiàn)性電感元件的自感磁通鏈與元件中電流有以下關(guān)系11二、電感元件的特性方程+-uiL三、電感元件特性方程的積分形式四、電感元件儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量12 電壓源和電流源一、電壓源1、特點(diǎn)（1）電壓u(t)的函數(shù)是固定的，不會(huì)因

3、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。+-只用來(lái)表示直流OttO既可以表示直流也可以表示交流2、圖形符號(hào)13+-+-i = 0+-i+-外電路3、電壓源的不同狀態(tài)空載有載4、特殊情況電壓為零的電壓源相當(dāng)于短路。14伏安特性標(biāo)準(zhǔn)電壓源模型IUEUIRO+-ERo越大斜率越大15理想電壓源 （恒壓源）: RO= 0 時(shí)的電壓源.特點(diǎn)：(1）輸出電 壓不變，其值恒等于電動(dòng)勢(shì)。 即 Uab E； （2）電源中的電流由外電路決定。IE+_abUab伏安特性IUabE16恒壓源中的電流由外電路決定設(shè): E=10VIE+_abUab2R1當(dāng)R1 R2 同時(shí)接入時(shí)： I=1

4、0AR22例 當(dāng)R1接入時(shí) ： I=5A則：17恒壓源特性中不變的是：_E恒壓源特性中變化的是：_I_ 會(huì)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)EUababR181、特點(diǎn)（1）電流i(t)的函數(shù)是固定的，不會(huì)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(hào)二、電流源19+-u=0i外電路i短路有載4、特殊情況電流為零的電流源相當(dāng)于開(kāi)路。+-u3、電流源的不同狀態(tài)20標(biāo)準(zhǔn)電流源模型ISROabUabIIsUabI外特性 電流源模型RORO越大特性越陡21理想電流源 （恒流源): RO=

5、 時(shí)的電流源. 特點(diǎn)：（1）輸出電流不變，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。22恒流源兩端電壓由外電路決定IUIsR設(shè): IS=1 A R=10 時(shí)， U =10 V R=1 時(shí)， U =1 V則:例23恒流源特性小結(jié)恒流源特性中不變的是：_Is恒流源特性中變化的是：_Uab_ 會(huì)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abIUabIsR24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：Is不能變，E 不能變。電壓源中的電流 I= IS恒

6、流源兩端的電壓25恒壓源與恒流源特性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，外電路負(fù)載對(duì) Uab 無(wú)影響。IabUabIsI = Is （常數(shù)）I 的大小、方向均為恒定，外電路負(fù)載對(duì) I 無(wú)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26受控電源一、電源的分類(lèi)電源獨(dú)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(hào)時(shí)，在電路中起“激勵(lì)”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(shí)間函數(shù)，而是受電路中某部分的電流或電壓控制的。

7、又稱(chēng)為非獨(dú)立電源。27二、以晶體管為例BEC三、受控 源 的類(lèi)型、電壓控制電壓源(VCVS)2、電壓控制電流源(VCCS)283、電流控制電壓源(CCVS)4、電流控制電流源（CCCS）BECR1R2等效電路模型29受控源分類(lèi)U1壓控電壓源+-+-E壓控電流源U1I2流控電流源I2I1I1+-流控電壓源+-E30含有耦合電感電路的計(jì)算 -預(yù)備知識(shí)一、互感+_112231+_11221、自感磁通鏈 線(xiàn)圈1中的電流產(chǎn)生的磁通在穿越自身的線(xiàn)圈時(shí)，所產(chǎn)生的磁通鏈。中的一部分或全部交鏈線(xiàn)圈2時(shí)產(chǎn)生的磁通鏈。2、互感磁通鏈32磁通（鏈）符號(hào)中雙下標(biāo)的含義：第1個(gè)下標(biāo)表示該磁通（鏈）所在線(xiàn)圈的編號(hào)，第2個(gè)下

8、標(biāo)表示產(chǎn)生該磁通（鏈）的施感電流所在線(xiàn)圈的編號(hào)。同樣線(xiàn)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）+_112233這就是彼此耦合的情況。耦合線(xiàn)圈中的磁通鏈等于自感磁通鏈和互感磁通鏈兩部分的代數(shù)和，如線(xiàn)圈1 和2 中的磁通鏈分別為則有+_112234二、互感系數(shù)當(dāng)周?chē)臻g是各向同性的線(xiàn)性磁介質(zhì)時(shí)，每一種磁通鏈都與產(chǎn)生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(chēng)為互感系數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)互感?；ジ杏梅?hào)M表示，單位為H。可以證明，M12=M21，所以當(dāng)只有兩個(gè)線(xiàn)圈有耦合時(shí)，可以略去M的下標(biāo)，即可令M=M12=M2135兩個(gè)耦合線(xiàn)圈的磁通鏈可表示為：= L1i1

9、 M i2= M i1 +L2i2上式表明，耦合線(xiàn)圈中的磁通鏈與施感電流成線(xiàn)性關(guān)系，是各施感電流獨(dú)立產(chǎn)生的磁通鏈疊加的結(jié)果。36M前的號(hào)是說(shuō)明磁耦合中，互感作用的兩種可能性?！?”號(hào)表示互感磁通鏈與自感磁通鏈方向一致，稱(chēng)為互感的“增助”作用；“-”號(hào)則相反，表示互感的“削弱”作用。為了便于反映“增助”或“削弱”作用和簡(jiǎn)化圖形表示，采用同名端標(biāo)記方法。三、同名端1、同名端的引入1 = L1i1 M i22 = M i1 +L2i2372、同名端對(duì)兩個(gè)有耦合的線(xiàn)圈各取一個(gè)端子，并用相同的符號(hào)標(biāo)記，這一對(duì)端子稱(chēng)為“同名端”。當(dāng)一對(duì)施感電流從同名端流進(jìn)（或流出）各自的線(xiàn)圈時(shí)，互感起增助作用。*+_11

10、2238i1i2L1L2u1u21122M1= L1 i1 + M i22= M i1 + L2 i2*+_112239四、互感電壓如果兩個(gè)耦合的電感L1和L2中有變動(dòng)的電流，各電感中的磁通鏈將隨電流變動(dòng)而變動(dòng)。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40u12是變動(dòng)電流i2在L1中產(chǎn)生的互感電壓，u21是變動(dòng)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(hào)的正確選取是寫(xiě)出耦合電感端電壓的關(guān)鍵說(shuō)明自感電壓互感電壓41如果互感電壓 “+”極性端子與產(chǎn)生它的電流流進(jìn)的端

11、子為一對(duì)同名端，互感電壓前應(yīng)取 “+ ”號(hào)，反之取 “-”號(hào)。Mi2u12ML1L2u21i1選取原則可簡(jiǎn)明地表述如下：42五、互感電壓的等效受控源表示法當(dāng)施感電流為同頻正弦量時(shí)，在正弦穩(wěn)態(tài)情況下，電壓、電流方程可用相量形式表示:43六、耦合系數(shù)工程上為了定量地描述兩個(gè)耦合線(xiàn)圈的耦合緊疏程度，把兩線(xiàn)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(gè)線(xiàn)圈的結(jié)構(gòu)、相互位置以及周?chē)沤橘|(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。44含有耦合電感電路的計(jì)算一、兩個(gè)互感線(xiàn)圈的串聯(lián)1、反向串聯(lián)（互感起“削弱”作用）R1L1R2L2Mu1u2u45R1L1R2L2

12、Mu1u2uu1u2R1R2L1-ML2-Mu去耦等效電路46u1u2R1R2L1-ML2-Mu對(duì)正弦穩(wěn)態(tài)電路，可采用相量形式表示為47u1u2R1R2L1-ML2-Mu48每一條耦合電感支路的阻抗和電路的輸入阻抗分別為：u1u2R1R2L1-ML2-Mu49反向串聯(lián)時(shí)，每一條耦合電感支路阻抗和輸入阻抗都比無(wú)互感時(shí)的阻抗?。娍棺冃。?，這是由于互感的削弱作用，它類(lèi)似于串聯(lián)電容的作用，常稱(chēng)為互感的“容性”效應(yīng)。u1u2R1R2L1-ML2-Mu502、順向串聯(lián)每一耦合電感支路的阻抗為：而R1L1R2L2Mu1u2u51二、并聯(lián)R1R201R1R211、同側(cè)并聯(lián)去耦等效電路01j(L1-M)jMj

13、(L2-M)52R1R201R1R2102、異側(cè)并聯(lián)去耦等效電路-jMj(L1+M)j(L2+M)535j7.53j6j12.5K+-例：電壓U=50V，求當(dāng)開(kāi)關(guān)K打開(kāi)和閉合時(shí)的電流。解：當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)兩個(gè)耦合電感是順向串聯(lián)=1.52 / -75.96A545j7.53j6j12.5K+-當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)兩個(gè)耦合電感相當(dāng)于異側(cè)并聯(lián)利用去耦法，原電路等效為53+-j13.5- j6j18.57.79 / -51.50A5553+-j13.5- j6j18.55j7.53j6j12.5K+-計(jì)算AB兩點(diǎn)間的電壓ABABB56含耦合電感電路分析的常用方法（1）去耦等效法（2）用受控源表示耦合關(guān)系（3）原邊

14、（副邊）等效法（1）去耦等效是對(duì)耦合電感端子以外的電路等效；（2）其等效電感參數(shù)不但與兩耦合線(xiàn)圈的自感系數(shù)L1、L2和互感系數(shù)M有關(guān)，而且與同名端的位置有關(guān)。注意57異側(cè)同側(cè)5859 一、理想變壓器的電路模型u1u2n:1i1i2N1N21、電路模型理想變壓器60u1u2n:1i1i2N1N2N1 i1 + N2 i2 = 02、原、副邊電壓和電流的關(guān)系上式是根據(jù)圖中所示參考方向和同名端列出的。n = N1 / N2，稱(chēng)為理想變壓器的變比。61二、理想變壓器的功率即輸入理想變壓器的瞬時(shí)功率等于零，所以它既不耗能也不儲(chǔ)能，只是將能量由原邊全部傳輸?shù)捷敵?，在傳輸過(guò)程中，僅僅將電壓電流按變比作數(shù)值變

15、換。N1 i1 + N2 i2 = 0將理想變壓器的兩個(gè)方程相乘得u1 i1 + u2 i2 = 062三、阻抗變換理想變壓器對(duì)電壓、電流按變比變換的作用，還反映在阻抗的變換上。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(shí)，則變壓器原邊1-1的輸入阻抗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(shí)，折合至原邊將為n2R、n2L、也就是變換了元件的參數(shù)。63 最大功率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(jì)較傳輸效率時(shí)，常常要研究使負(fù)載獲得最大功率（有功）的條件。Ns+_Z11+_Z+_11戴維寧定理64獲得最大功

16、率的條件為即有此時(shí)獲得的最大功率為上述獲得最大功率的條件稱(chēng)為最佳匹配。設(shè)則負(fù)載吸收的有功功率為651.2 電流和電壓的參考方向 66任意指定一個(gè)方向作為電流的方向。把電流看成代數(shù)量。若電流的參考方向與它的實(shí)際方向一致，則電流為正值；若電流的參考方向與它的實(shí)際方向相反，則電流為負(fù)值。2、參考方向：1、實(shí)際方向：正電荷運(yùn)動(dòng)的方向。一、電流673、電流參考方向的表示方法ABi箭頭或雙下標(biāo)68二、電壓1、實(shí)際方向：高電位指向低電位的方向。2、參考方向：任意選定一個(gè)方向作為電壓的方向。當(dāng)電壓的參考方向和它的實(shí)際方向一致時(shí)，電壓為正值；反之，當(dāng)電壓的參考方向和它的實(shí)際方向相反時(shí)，電壓為負(fù)值。69正負(fù)號(hào)u_

17、+ABUAB（高電位在前，低電位在后） 雙下標(biāo)箭 頭uAB3、電壓參考方向的表示方法：UAB=A- B70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(chēng)為關(guān)聯(lián)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)參考方向711、“實(shí)際方向”是物理中規(guī)定的，而“參考方向”是人們?cè)谶M(jìn)行電路分析計(jì)算時(shí)，任意假設(shè)的。2、在以后的解題過(guò)程中，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(jì)算。缺少“參考方向”的物理量是無(wú)意義的。 注意721.3 基爾霍夫定律 用來(lái)描述電路中各部分電壓或各部分電流間的關(guān)系，其中包括基氏電流和基氏電壓兩個(gè)定律。名詞注釋結(jié)點(diǎn)(n

18、ode)：三個(gè)或三個(gè)以上支路的聯(lián)結(jié)點(diǎn)支路(branch)：電路中每一個(gè)分支回路(loop)：電路中任一閉合路徑73支路數(shù)b=5結(jié)點(diǎn)數(shù)n=3回路數(shù)l =6R1R2R3R4R5+_+_uS1uS2741、內(nèi)容：在集總電路中，任何時(shí)刻，對(duì)任一結(jié)點(diǎn)，所有與之相連支路電流的代數(shù)和恒等于零。2、公式：3、說(shuō)明：規(guī)定流入結(jié)點(diǎn)的電流前面取“+”號(hào)，流出結(jié)點(diǎn)的電流前面取“-”號(hào)。電流是流出結(jié)點(diǎn)還是流入結(jié)點(diǎn)按電流的參考方向來(lái)判斷。一、基爾霍夫電流定律（KCL）75R1R2R3R4R5+_+_uS1uS2對(duì)結(jié)點(diǎn)a：=0+-任何時(shí)刻，流入任一結(jié)點(diǎn)的支路電流必等于流出該結(jié)點(diǎn)的支路電流對(duì)結(jié)點(diǎn)b：=0+-76I4=?+-10V335-3A4AI4ABCI1I2I3I5對(duì)結(jié)點(diǎn)B對(duì)結(jié)點(diǎn)C77KCL對(duì)包圍幾個(gè)結(jié)點(diǎn)的閉合面也適用。基爾霍夫電流定律是電荷守恒的體現(xiàn)。4、推廣形式= -3 + 4 -2 = -1A+-10V335-3A4AI4ABCI1I2I3I5781、內(nèi)容：在集總電路中，任何時(shí)刻，沿任一回路，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。2、公式：3、說(shuō)明：先任意指定一個(gè)回路的繞行方向，凡支路電壓的參考方向與回路的繞行方向一致者，該電壓前面取“+”號(hào)，支路電壓的參考方向與回路的繞行方向相反者，該電壓前面取“-”號(hào)。二、基爾霍夫電壓定律（KVL）79R1R2R3R4R5+_+_uS1uS2+-+-