電路原理總復(fù)習(xí)講解課件

1、總電路復(fù)習(xí)電壓、電流的參考方向設(shè)定（表達(dá)方式）電壓、電流一致的參考方向（關(guān)聯(lián)的參考方向）KCL定律、KVL定律的表達(dá)瞬時功率的表達(dá)獨(dú)立源（激勵源）四種受控源電橋平衡電阻電路線性電路的疊加定理戴維寧定理，諾頓定理：等效電阻的計(jì)算（特別是含有受控源的情況），有伴電源的等效變換（獨(dú)立源和受控源均適用。等效電流源的方向應(yīng)從等效電壓源的正極性端流出）。電阻（阻抗）等效變換：星三角變換節(jié)點(diǎn)（電壓）分析法：本質(zhì)為KCL的應(yīng)用，物理意義，無伴電壓源的處理方法回路（電流）分析法：本質(zhì)KVL，無伴電流源的處理最大功率，發(fā)出功率，吸收功率電阻電路電容、電感的元件特性表達(dá)式電容、電感的能量計(jì)算單位階躍函數(shù)輸入輸出方程

2、初始狀態(tài)，初始條件（首選電容電壓，電感電流的初值），原始狀態(tài)，電容電壓和電感電流的不跳變，（36節(jié)）一階電路對階躍激勵的全響應(yīng)（特別是三要素法）（44節(jié)）動態(tài)電路正弦量的表達(dá)：三個要素及其意義，相位差正弦量的平均功率，有效值正弦量的相量表示法：相量的本質(zhì)基本定律，電路元件的相量形式，阻抗的聯(lián)接形式相量圖，參考相量的選擇相量分析正弦電路中的功率：平均功率，無功功率，視在功率，復(fù)功率，功率因數(shù)，阻抗角串聯(lián)諧振，并聯(lián)諧振的判斷及其特點(diǎn)理想變量器正弦電路三相電路的聯(lián)接，表達(dá)對稱三相電路的星形接法和三角形接法的電壓電流關(guān)系（特別是兩個相量圖）三相電路的功率計(jì)算（特別是有功功率、電壓、電流、功率因數(shù)、功率

3、因數(shù)角之間的關(guān)系和計(jì)算）非正弦周期激勵的響應(yīng)（疊加定理）非正弦周期信號的有效值、平均功率、功率因數(shù)（非）正弦電路 1、實(shí)際電路元（部）件：電阻器、干電池、電容器、電感線圈等（見下頁）。發(fā)生在實(shí)際電路元件中的電磁現(xiàn)象按性質(zhì)可分為： （1）消耗能量 （2）供給能量 （3）儲存電場能量 （4）儲存磁場能量 2、理想電路元件：在一定條件下能夠足夠準(zhǔn)確的反映實(shí)際元件主要電磁性能的抽象模型。 將每一種性質(zhì)的電磁現(xiàn)象用一理想電路元件來表征，有如下幾種基本的理想電路元件： 關(guān)于電路模型1、指定參考方向是電路分析的前提2、電流、電壓的參考方向可以任意指定；但是一經(jīng)規(guī)定，在計(jì)算過程中便不得隨意改變。3、指定參考方

4、向的用意是把電流（電壓）看成代數(shù)量。在指定的參考方向下，電流（電壓）值的正和負(fù)就可以反映出電流的實(shí)際方向。4、理解參考方向的一致性（關(guān)聯(lián)性），關(guān)系到功率的計(jì)算，元件特性關(guān)系的表達(dá)關(guān)于參考方向 1. 當(dāng)元件的電壓和電流為關(guān)聯(lián)參考方向時： P 0, 元件吸收功率，為負(fù)載。 P 0, 元件發(fā)出功率，為電源。 P 0, 元件吸收功率，為負(fù)載。 3. 在電路中，功率是平衡的，即： 電源發(fā)出的功率負(fù)載吸收的功率 關(guān)于電功率和能量p(t)u(t)i(t) 關(guān)于受控電源受控源分為四類，分別如下圖所示： 電壓控制電壓源（VCVS）電壓控制電流源（VCCS）電流控制電壓源（CCVS） 電流控制電流源（CCCS）1

5、. 受控源并不是真正的電源，受控電壓源的電壓和受控電流源的電流均受另一支路的電壓或電流（即控制變量）的控制;2. 受控源不能起激勵的作用，沒有獨(dú)立源受控源無法工作。3. 對含有受控源的線性電路，仍遵循KCL，KVL定律。4. 在含受控源的電路中，受控源的處理與電阻元件相同，均須保留，但其控制變量將隨激勵不同而改變； 在含有多個激勵源的線性電路中，任一支路的電流（或電壓）等于各激勵源單獨(dú)作用時，在該支路中產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和。適合電源數(shù)少且對稱的電路。 注意：a.當(dāng)某一獨(dú)立源單獨(dú)作用時，其他獨(dú)立源置零。關(guān)于疊加定理 b.畫分圖，標(biāo)方向。c.受控源不參與疊加 ，功率不能采用疊加定理。求含受

6、控源的Req，常采用兩種方法：關(guān)于戴維寧定理和 諾頓定理本質(zhì)：求解任一復(fù)雜含源一端口網(wǎng)絡(luò)等效電路的方法。三個圖：1.開路電壓uoc ，等效電阻Req ，所求電流或電壓 。2.短路電流isc ，等效電阻Req ，所求電流或電壓 。電流源isc(t)的方向是電壓源uoc(t)電位升的方向。戴維寧定理和諾頓定理都只能適用于線性電路，不適用于非線性電路。在含有受控源的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)用戴維寧定理或諾頓定理時，受控源的控制支路和受控支路不能一個在含源二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，而另一個在外電路中。求開路電壓uoc(t) （或短路電流isc(t) ）、等效電阻Req的工作條件、工作狀態(tài)不同，對應(yīng)的電路圖不同，應(yīng)分別畫出對應(yīng)求

7、解電路圖。 求開路電壓時，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的獨(dú)立源必須保留，注意等效電壓源的極性由開路電壓的方向決定。求短路電流時，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的獨(dú)立源必須保留，電流源isc(t)的方向是短路電流流過網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的方向（短路是指外部短路）（以教材P47例241，課件PPT24例1）。 等效電阻時，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的獨(dú)立源必須置零。若有源二端網(wǎng)絡(luò)中含有受控源，求Req時應(yīng)采用求輸出電阻的方法，即在對應(yīng)的無獨(dú)立源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端外接電源，按定義計(jì)算： Req端口電壓/端口電流 或關(guān)于最大功率傳輸問題 當(dāng)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)外接電阻R可變時，R為何值時可以獲得最大功率？滿足最大功率條件后，Pmax=?因此，最大功率傳輸條件為此時獲得的最大功率為

8、或123關(guān)于電阻（阻抗）星三角等效變換理想電源的等效I = IsIsIR1.理想電壓源和任何元件的并聯(lián)可等效成一個理想電壓源。2.理想電流源和任何元件的串聯(lián)可等效成一個理想電流源。關(guān)于電源等效U=UsUsIs+注意：列KVL方程時，與理想電流源串連的電阻兩端電壓不能忽略。有伴電源的等效變換 凡電流源和電阻并聯(lián)的結(jié)構(gòu)均稱之為有伴電流源 (或諾頓模型)。 凡電壓源和電阻串聯(lián)的結(jié)構(gòu)均稱之為有伴電壓源 (或戴維寧模型)；有伴電壓源有伴電流源變換時應(yīng)注意電流源的方向和電壓源的極性一致。注意：2. 無伴電壓源和無伴電流源不能進(jìn)行等效變換；1. 電壓源并聯(lián)電阻和電流源串聯(lián)電阻不是有伴電源，因此它們之間不存在

9、上述變換關(guān)系。 3. 這種變換對外電路是等效的。但若要計(jì)算被變換電路內(nèi)部的相關(guān)量，則必須返回到原電路中進(jìn)行; 受控電壓源、電組的串聯(lián)組合與受控電流源、電導(dǎo)的并聯(lián)可以用上述同樣的方法進(jìn)行變換。用回路分析法求解電路的步驟確定獨(dú)立回路數(shù)目（對平面網(wǎng)絡(luò)，獨(dú)立回路數(shù)網(wǎng)孔數(shù)），選定回路參考方向；列規(guī)范的回路方程；利用回路分析法求解電路時，如果電路中含有無伴電流源（含無伴受控電流源）支路，則對含有此電流支路的回路不能直接套用公式列寫回路方程。此時須采用下列兩種處理方法： （1）選適當(dāng)?shù)幕芈罚乖撾娏髟粗分粚儆谀骋粋€回路，則此回路的回路電流為已知量，該回路不再列寫回路方程；（首選） （2）增設(shè)電流源兩端電壓

10、為未知變量，將此電壓當(dāng)作電壓源電壓一樣列寫回路方程，并增加此電流源電流與相應(yīng)回路電流關(guān)系的補(bǔ)充方程。 電路中若含有受控源，先將其按同類型的獨(dú)立源處理，以上步驟均相同，只是最后增加將受控源的控制變量用回路電流表示的補(bǔ)充方程。對于電壓源與電阻并聯(lián)的支路，該電阻忽略，不在方程中出現(xiàn)；用節(jié)點(diǎn)分析法求解電路的步驟確定獨(dú)立節(jié)點(diǎn)數(shù)目；列規(guī)范的節(jié)點(diǎn)方程；若含有無伴電壓源支路(1)選電壓源的一端節(jié)點(diǎn)作為參考節(jié)點(diǎn)，則該電壓源的另一端節(jié)點(diǎn)電壓為已知，該節(jié)點(diǎn)不再列寫節(jié)點(diǎn)方程（首選）；(2)用廣義節(jié)點(diǎn)方程求解；對于電流源與電阻串聯(lián)，電壓源與電阻并聯(lián)的支路，該電阻忽略，不在方程中出現(xiàn)；電路中若含有受控源，先將其按同類型的

11、獨(dú)立源處理，以上步驟均相同，只是最后增加將受控源的控制變量用節(jié)點(diǎn)電壓表示的補(bǔ)充方程。 利用節(jié)點(diǎn)分析法求解電路時，如果電路中含有無伴電壓源（含無伴受控電壓源）支路，則對聯(lián)接此支路的兩個節(jié)點(diǎn)不能直接套用公式列寫方程。此時有下列幾種處理方法： 1. 選電壓源的一端節(jié)點(diǎn)作為參考節(jié)點(diǎn)，則該電壓源的另一端節(jié)點(diǎn)電壓為已知，只須對其它節(jié)點(diǎn)列寫節(jié)點(diǎn)方程即可；（推薦） 2. 將連接此電壓源的兩個節(jié)點(diǎn)作為一個廣義節(jié)點(diǎn)列寫節(jié)點(diǎn)方程，再增加一個與電壓源相聯(lián)接節(jié)點(diǎn)的電壓差等于電壓源電壓的補(bǔ)充方程； 3. 增設(shè)電壓源的電流為未知變量，并將此電流當(dāng)作電流源電流列寫節(jié)點(diǎn)方程，再增加一個與電壓源相聯(lián)接節(jié)點(diǎn)的電壓差等于電壓源電壓的

12、補(bǔ)充方程。一階電路響應(yīng)小結(jié)三要素法：RC電路RL電路換路定則確定初始值:uC(0+)=uC(0-)iL(0+)=iL(0-)=ReqC=L/Req時間常數(shù)：零輸入響應(yīng)：零狀態(tài)響應(yīng)：全響應(yīng)=零輸入響應(yīng)+零狀態(tài)響應(yīng) 全響應(yīng):注意：1、零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)是全響應(yīng)的特例，都可采用三要素法進(jìn)行求解；2、以uc(t)和iL(t)為第一求解變量；3、三要素法只能用于求解一階電路的響應(yīng)； 全響應(yīng)的初始值、穩(wěn)態(tài)解和電路的時間常數(shù)，稱為一階線性電路全響應(yīng)的三要素。求出初始值、穩(wěn)態(tài)值和時間常數(shù)即可按上式直接寫出全響應(yīng)的函數(shù)式。這種方法就叫做三要素法（直覺求解）。三要素法的求解過渡過程要點(diǎn)：分別求初始值、穩(wěn)態(tài)值和

13、時間常數(shù)將以上結(jié)果代入過渡過程通用表達(dá)式畫出過渡過程曲線（由三大要素繪制）關(guān)于正弦電流、電壓的有效值 周期電流的有效值定義為與周期電流的平均作功能力等效的直流電流的值。（通用定義，物理含義）有效值又可稱為方均根值只適于正弦量* 區(qū)分電壓、電流的瞬時值、最大值、有效值的符號。1.正弦量的三要素幅值(amplitude) 、頻率和初相位。2.正弦量的三種復(fù)數(shù)式以及它們之間的相互轉(zhuǎn)換。 A=a+jbrcos+jrsin r其中 r = arctan3.電阻、電感、電容元件的相量式和相量圖 i=Im cos(t +i)相量法注意：在表示相量時，在同一電路分析中，只能選用一種系統(tǒng)。要么用sin系統(tǒng)，要么

14、用cos系統(tǒng)4.旋轉(zhuǎn)因子: 正弦量的微分：正弦量的積分： 3.電阻、電感、電容元件的相量式和相量圖 用相量解析法分析正弦穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的思路：1 畫出與時域電路相對應(yīng)的電路相量模型； 相量模型：與原正弦穩(wěn)態(tài)電路具有相同的拓樸結(jié)構(gòu)，電壓電流采用相量形式，電路中各個元件分別用阻抗或?qū)Ъ{替換。2 采用電阻電路的各種分析方法建立相量形式的電路方程，求解響應(yīng)的相量；3 將求得的相量變換為對應(yīng)的時域函數(shù)形式。正弦交流電路的分析 相量圖法 用作相量圖的方法求出未知的電壓、電流。1. 依據(jù)兩類約束：VCR; KCL, KVL。2. 有向線段的長度反映各相量模的大小，有向線段的方位反映角度的大小和正負(fù)。3. 參考相量

15、：并聯(lián)（電壓）、串聯(lián)（電流）、混聯(lián)（靈活） 綜合已知條件。4. 平行四邊形法作相量圖，借助相量圖可以簡化電路計(jì)算 。+1相量圖：相量在復(fù)平面內(nèi)的有向線段未知結(jié)果，定性分析各相量，作圖求解和分析以電流為參考相量 交流電路的有功功率、無功功率和視在功率所代表的意義不同，其單位也不同，不可混淆。P=UIcos （W） Q=UIsin (var) S=UI (VA)由于 P+ Q=(UI)(cos+ sin)=S 故P、Q、S的關(guān)系也可以用一個直角三角形功率三角形來表示，它與阻抗三角形、電壓三角形均為相似三角形（對同一電路），如圖所示，但只有電壓三角形表示的是相量，而其它兩個三角形表示的是復(fù)數(shù)。關(guān)于正

16、弦電路的功率 上式表明：電路中的有功功率、無功功率和復(fù)功率分別守恒，但電路中的視在功率不守恒。功率守恒 ： = UIcos+jUIsin=P+jQ復(fù)功率 (V.A)：小結(jié)：瞬時功率是時間的函數(shù)，它說明正弦電流電路中能量并非單方向傳送。平均（有功）功率是常數(shù)，表示二端網(wǎng)絡(luò)實(shí)際消耗的功率，可用功率表測量。無功功率表示二端網(wǎng)絡(luò)與電源之間能量往返交換的最大速率，可用無功功率表測量。視在功率常用于表示電源設(shè)備的容量，他既是平均功率的最大值，也是無功功率的最大值。復(fù)功率是功率分析中的輔助計(jì)算量，他可以將平均功率、無功功率、視在功率及功率因數(shù)角聯(lián)系起來。負(fù)載獲得最大功率的條件 Xi + X = 0 即X =

17、 Xi 要使P最大，則 由得負(fù)載吸收最大功率的條件為 RLC串聯(lián)諧振與并聯(lián)諧振特性比較串聯(lián)諧振并聯(lián)諧振電路圖諧振頻率等效阻抗Z(j)Z(j0)=R最小Y(j0)=G最小諧振電流 最大與電源電壓同相位最大 與電源電流同相位串聯(lián)諧振并聯(lián)諧振突出特點(diǎn)品質(zhì)因數(shù)理想變壓器 理想變壓器可實(shí)現(xiàn)電壓變換、電流變換和阻抗變換。阻抗變換:三相制的聯(lián)接法與計(jì)算三相電源的聯(lián)接Y（星）形聯(lián)接（三角）形聯(lián)接三相負(fù)載的聯(lián)接從相入手(Y/ )：Y:對稱三相電路（電源對稱、負(fù)載對稱）只需計(jì)算一相：方法2：將 Y，化成對稱的Y-Y三相電路。1. 丫丫連接可直接計(jì)算。三相電路2. 其它的連接方式方法1：無線路阻抗Zl時直接用以上公

18、式計(jì)算。相電壓與線電壓的關(guān)系 線電壓超前對應(yīng)的相電壓30o 線電壓的相位角之間互差120o 負(fù)載對稱（ZAB=ZBC=ZCA=Zp）相電流與線電流的關(guān)系： 線電流滯后對應(yīng)相電流30o 對稱三相電路 對于Y形聯(lián)接對稱三相電路對于形聯(lián)接對稱三相電路 無論是用相電壓和相電流計(jì)算功率還是用線電壓和線電流計(jì)算功率，均指某一相電壓超前于同一相電流的相角。注意：也是每相負(fù)載的阻抗角。功率因數(shù)步驟：1、將周期性激勵分解為傅里葉級數(shù)；2、根據(jù)疊加定理，分別計(jì)算激勵的直流分量和各次諧波分量單獨(dú)作用時在電路中產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)；3、將直流分量和各諧波激勵所產(chǎn)生的時域響應(yīng)疊加，即得線性電路對非正弦周期性激勵的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。 a.電感的感抗和電容的容抗隨頻率而變。對k次諧波，感抗XL=KL，容抗Xc=1/(KC)。b.求響應(yīng)時，不能把各諧波相量進(jìn)行疊加。 非正弦電路分析小結(jié) (1) 當(dāng)激勵函數(shù)中的直流分量單獨(dú)作用時，電容相當(dāng)于開路，電感相當(dāng)于短路。判斷電路是否發(fā)生諧振(3) 激勵函數(shù)中各次諧波分別作用時求得的頻域響應(yīng)，必須變成時域響應(yīng)才能進(jìn)行疊加。也就是說，只能用各次諧波的時域函數(shù)進(jìn)行加減，而不可用它們的相量