電工學(xué)復(fù)習(xí)資料

備案第一部份：直流電路的基本概念、定律電路是電流所通過的路徑，由電路元件按一定方式組合而成。簡單的實際電路是由供給電能的電源、取用電能的負(fù)載和中間環(huán)節(jié)三部份組成。電源是將非電能轉(zhuǎn)化成電能的裝置；負(fù)載是將電能轉(zhuǎn)化成非電能的用電設(shè)備；中間環(huán)節(jié)是把電源與負(fù)載連接起來的部份，起著傳輸和分配電能的作用。電路的功能大致分為兩類：①電能的傳輸與轉(zhuǎn)換；②信號的傳遞預(yù)處理。電流與電壓的參考方向：電流的實際方向是指正電荷運動的方向或者負(fù)電荷運動的反方向。電壓的方向是從高電位”極性)端指向低電位(“”極性)端，即電位降低的方向。電功率表達式：①若電路元件上的電壓與電流的參考方向一致，元件上的功率為當(dāng)功率時，說明元件為負(fù)載；當(dāng)時，說明元件為電源。②若電路元件上的電壓與電流的參考方向相反，元件上的功率為當(dāng)功率時，說明元件為負(fù)載；當(dāng)時，說明元件為電源。電流源與電壓源有源元件分為獨立元件和受控源兩大類。電壓源：能夠獨立產(chǎn)生電壓的電路元件。理想電壓源，用符號表示，具有以下特點：()電源的端電壓為定值，即，且不受流過電流的影響；()流過理想電壓源的電流不由它本身確定，而由其相關(guān)聯(lián)的外電路確定。電壓源：理想電壓源串聯(lián)一內(nèi)電阻組合表示。其端電壓與電流的關(guān)系：理想電流源，用符號表示，具有以下特點：()產(chǎn)生并輸出一定值電流，即輸出電流與其端電壓無關(guān)；()端電壓的大小不由電壓源確定，而與其相連的外電路來確定。電流源：用理想電流源與一內(nèi)電阻并聯(lián)組合表示。其輸出電流為電壓源和電流源的等效變換等效理想電壓源的電動勢等于個串聯(lián)電動勢的代數(shù)和，即U=U+U+...+U=>uSS1S2 Sn Sii=1等效理想電流源的電動勢等于個并聯(lián)電流的代數(shù)和，即I=I+I+...+I=I。ISS1S2 Sn Sii=1不對稱負(fù)載三角形連接的三相電路三相電路的功率有功功率:P=J3UIcos(pLL無功功率:有功功率:P=J3UIcos(pLL無功功率:p=>/3UJLSin<p視在功率:P=v3UILL實驗五：三相電路實驗電壓源與電流源之間的等效變換它們之間的等效變換條件或者等效變換圖象參見課本第頁。注意:()理想電壓源和理想電流源本身之間不能進行等效變換；只能說相對于外電路注意:而言，電壓源和電流源相互等效的。()理想電壓源與元件并聯(lián)時,()理想電流源與元件串聯(lián)時,()第頁圖和圖電路的基本連接方式： 串聯(lián)兩個串聯(lián)電阻分壓作用并聯(lián)的元件都可以斷開不予考慮。串聯(lián)的元件都可以視為短路。()理想電壓源與元件并聯(lián)時,()理想電流源與元件串聯(lián)時,()第頁圖和圖電路的基本連接方式： 串聯(lián)兩個串聯(lián)電阻分壓作用并聯(lián)的元件都可以斷開不予考慮。串聯(lián)的元件都可以視為短路。要記住。并聯(lián)=R|=R1—uR+R1 2D=R[= 2—UR+R1兩個并聯(lián)電阻分流作用R2+R+1R2+R+1R1R-- I2RI-R1Rr--u-R1UR2--12電源的開路、短路和有載工作TOC\o"1-5"\h\z電源開路特征： 1=0\U=U0=UsP=p=o p為電源的輸出功率。US2v2絕大多數(shù)情況下，電路是允許開路的，但有的電路如電流互感器的副邊電路是不允許開路的。電源短路特征： U=01=1=U/RS0P=△P=R|2p=op為電源的輸出功率。R為電源內(nèi)阻。US 0 2 2 0電路中某元件短接(區(qū)別電源短路)：為了某種需要，將局部電路短路。如電流互感器、電焊變壓器等，是在短路或者接近短路情況下工作的。CU電源有載工作特征： o+RU=RI=US-ROIP=P,-△P△P=R12 △P為電源內(nèi)部的功率損耗。DU2Pmax=4旨最大功率傳輸：當(dāng)電路中外電阻等于電源內(nèi)阻，即R=R,電路獲得最大功率即 。o電路的基本定理： 歐姆定律(局部電路定律) 基爾霍夫定律(全局電路定律)歐姆定律大學(xué)解釋：由于所選電壓和電流的參考方向的不同，歐姆定律的表示式可帶有正號或者負(fù)號。當(dāng)電壓與電流的參考方向一致時，得U=RI當(dāng)兩者參考方向相反時，得U=-此正、負(fù)號表示的是方向?；鶢柣舴蚨桑夯鶢柣舴螂娏鞫桑↘CL）在任何瞬間流入任意節(jié)點的電流總和等于流出該節(jié)點的電流總和。即Zl=0o基爾霍夫電壓定律（KVL）在任何瞬間電路中任一回路沿循行方向的各段電壓的代數(shù)和為零。 即ZU=0o注意：不管是應(yīng)用基爾霍夫定律還是歐姆定律寫電路方程時，首先要在電路圖上標(biāo)出電流、電壓或者電動勢的參考方向。因為所列寫方程中各項前的“+”、“一”號是由它的參考方向決定的。電位：①電路中某一點的電位等于該點與參考點之間的電壓。②電路的電位視參考點而定，參考點選擇不同，電位也不同。所以電位高低是相對的。實驗一：基爾霍夫定律的驗證第二部份：電路（指多回路的復(fù)雜電路）的分析方法簡單的單回路電路或者可利用串并聯(lián)法化簡的單回路電路可利用歐姆定律、基爾霍夫定律計算。I、支路電流法定義：以支路電流為未知量，根據(jù)和 列出節(jié)點電流獨立方程和回路電壓獨立方程，然后聯(lián)立求解各支路電流的方法。II、疊加原理線性電路性質(zhì)：齊次性、可加性疊加原理是線性電路的基本原理。所謂線性電路，是指由線性元件和獨立電源組成并滿足線性性質(zhì)的電路。在考慮某一獨立電源單獨作用時，其他獨立電源均按零值處理：理想電壓源相當(dāng)于“短路”，理想電流源相當(dāng)于“開路”。注意：疊加原理只用于計算電路中的電流和電壓，不能用于功率和能量的計算。III＞戴維南定理和諾頓定理凡是具有兩個輸出端的部份電路，不管它是簡單電路還是復(fù)雜電路，都成為二端網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)部含有電源（電壓源或者電流源）的二端網(wǎng)絡(luò)，稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)。戴維南定理是對外部電路而言的。任何一個有源二端網(wǎng)絡(luò)，可以用一個等效電壓源來代替。等效電壓源的電動勢為有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，內(nèi)阻為有源二端網(wǎng)絡(luò)除源后得到的無源網(wǎng)絡(luò)、兩端之間的等效電阻。諾頓定理：任意有源二端線性網(wǎng)絡(luò)均可等效為一電流源。電流源的電流等于有源二端線性網(wǎng)絡(luò)的短路電流，即將待求支路兩端短接后其中的電流。等效電源的內(nèi)阻等于有源二端網(wǎng)絡(luò)中所有電源均被除去后所得到的無源網(wǎng)絡(luò)、兩端的等效電阻。IV、結(jié)點電壓法電路中任意兩個節(jié)點的電位之差稱為節(jié)點電壓。以節(jié)點電壓為未知量的電路分析方法稱為節(jié)點電壓法。實驗二：戴維南定理驗證第三部份：電路的應(yīng)用①電路暫態(tài)分析電感元件電感：是描述線圈通過電流時產(chǎn)生磁場，儲存磁場能量的性質(zhì)。?9NO電感的計算式： 丁一「?」SN2L.電感的決定式： ?M是磁導(dǎo)率,di=-L——自感電動勢eL表達式：1dt.diU=—6=L——電感兩端電壓：Ldt直流電路中，穩(wěn)定時電感相當(dāng)于短路。電感元件內(nèi)儲存的能量：Wl=1/2Li2電容元件電容：是描述電容兩端加電源后，其兩極板上分別會萃等量異號電荷，在介質(zhì)中建立電場,并儲存電場能量的性質(zhì)。電容的計算式：c=q/u18SC=電容的決定式： 471kddui=c-電路的電流： 出 直流電路，穩(wěn)定時電容相當(dāng)于開路。電容元件內(nèi)儲存的能量：Wc=1/2Cu2換路定則在含有儲能元件的電路發(fā)生換路時，電路會浮現(xiàn)過渡過程。在換路瞬間，電容元件上的電壓和電感元件中的電流不能躍變，這稱為換路定則。假設(shè)為換路瞬間，用表示換路前的終了瞬間，用 表示換路后的初始瞬間?！竨（0）=u（0）C- C+可表示為： 1串.）=0換路定則只合用于換路瞬間。產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)過程的必要條件：①電路中含有儲能元件；②電路發(fā)生換路。換路前，若儲能元件沒有儲能，換路瞬間（ ）可視為電容元件短路，電感元件開路。換路前，若電容已儲能（W）、電感已儲能（W）換路瞬間可視為電容理想電壓源，其電壓為；電感元件理想電流源，其電流為。一階電路的零輸入響應(yīng)電源或者信號源的電壓和電流稱為激勵，有激勵產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應(yīng)。由于換路后電路中沒有外加激勵的作用，電路中的響應(yīng)是由儲能元件的初始值單獨作用引起的，所以稱為零輸入響應(yīng)。零輸入響應(yīng)（電路圖參見課本第頁圖 ）T零輸入響應(yīng)（電路圖參見課本第頁圖 ）T/能產(chǎn)生過電壓，原因：線圈與電源斷開后，電路中的電流將急劇下降，這是電流變化率很die=L大，導(dǎo)致自感電動勢（。比）很大，由于開關(guān)兩觸頭間隙很小，高電感電動勢擊穿空氣形成火花或者電弧，燒壞開關(guān)。電弧維持了電流的流通，延緩了電流的中斷，使儲存在電路中的磁場能量逐漸釋放，轉(zhuǎn)換為熱能。如何避免：可以連接一個低值泄放電阻印或者連接續(xù)流二極管。（電路圖參見課本第頁圖）一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)由于換路前電路中的儲能元件均未儲能，即電路中的儲能元件初始值為零，電路的響應(yīng)由電源的激勵產(chǎn)生，故稱為零狀態(tài)響應(yīng)。電路零狀態(tài)響應(yīng)（電路圖參見課本第頁圖）電路零狀態(tài)響應(yīng)（電路圖參見課本第 頁圖）一階電路的全響應(yīng)如果電源的激勵和儲能元件的初始儲能均不為零，此時的電路的響應(yīng)稱為全響應(yīng)，也就是零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)兩者的疊加。f（t）=f（oo）+[f（0）—f（oc）]e-T00穩(wěn)態(tài)值為-階電路的全響應(yīng)的三要素：fQ）J（00）粒實驗三：電路的暫態(tài)分析②安全用電觸電事故單線觸電和雙線觸電。單線觸電的危害比雙線觸電的危害要小。電流對人體的危害因素①觸電電流的類型及大小；②電流流經(jīng)人體的部位；③觸電時間。觸電急救與防護措施內(nèi)容參見課本第 頁至頁。保護接地和保護接零在電源中性點不接地系統(tǒng)中，將電氣設(shè)備的金屬外殼接地，稱為保護接地。在電源中性點接地的三相四線制系統(tǒng)中，將電氣設(shè)備的金屬外殼與中性線連接，稱為保護接零。單相三眼插座接法：左零右火上接地（零）第四部份：交流電路初步正弦交流電路是指含有正弦電源（激勵）且在電路各部份產(chǎn)生的電壓和電流（響應(yīng)）按正弦規(guī)律變化的電路，簡稱交流電路。正弦交流電的優(yōu)點：①有利于電氣設(shè)備的運行；②便于傳輸，易于交換；③便于運算。缺點：不能直接存儲起來。3（P正弦量的三要素：幅值、頻率和初相位。幅值與有效值的關(guān)系：（ ）V式可表示為：

正弦量的相量表示三角式:I=I(cos(p+jsinip)三角式:I=I(cos(p+jsinip)指數(shù)式:：=lejp極坐標(biāo)式:f=IH(p①單相正弦交流電路單一元件的正弦交流電路電阻元件交流電路電壓與電流的關(guān)系可見電阻上的電壓與電流均為同頻率的正弦量，而且初相角相同，即兩者同相位。相量表示：U=R7電阻功率：瞬時功率p=UI（1-cos2（nt）平均功率：p=UI=R|2=U2/R由此平均功率代表電阻實際消耗的功率，故又稱為實用功率。電感元件交流電路電壓與電流的關(guān)系U.vU.v=coL=X1 LX的單位為歐姆,L感抗惟獨對正弦交流電才故意義。*l對交流電流起妨礙作用，故稱為感抗。舸。=jX舸。=jXI電壓超前電流9Ooo平均功率：p=0相量表示：?電感功率，瞬時功率：p=Ulsin2u）t由此在交流電路中電感元件與電源惟獨能量交換，而無能量消耗。電容元件交流電路電壓與電流的關(guān)系X°xc的單位為歐姆，?對交流電流起妨礙作用，故稱為容抗。容抗惟獨對正弦交流電才故意義。UU?—=一e—j9oo=jxII C相量表示：I 電流超前電壓900o電容功率，瞬時功率：p=-Ulsin2（nt平均功率：p=0由此在交流電路中電容元件與電源惟獨能量交換，而無能量消耗。串聯(lián)交流電路電壓與電流的關(guān)系Z=R+jaiL—jJL=R+j(X—X)(1)0 LCz=|z匚卬[z=#+（x—x）2阻抗三角形（參見課本第135頁圖4.4.2）u=J（ri）2+[（x—3OiF=|Z|I、 LC 11相量表示：U=R7+j（X人Z7即:U即:U叫+UjUc電壓三角形（參見課本第137電壓三角形（參見課本第137頁圖4.4.4）功率關(guān)系 瞬時功率平均功率（實用功率）無功功率 （P<P視在功率功率三角形（參見課本第頁圖視在功率功率三角形（參見課本第頁圖視在功率也可以表示:并聯(lián)交流電路下面只講兩個并聯(lián)之路電壓與電流的關(guān)系功率關(guān)系UU一ZZ

功率關(guān)系UU一ZZ

1 2瞬時功率平均功率無功功率視在功率ZZ12Z+Z

1 2諧振由于感抗和容抗值都與電源頻率有關(guān)，如果改變電源的頻率或者改變電路的參數(shù)，可使電路中的電壓和電流同相位，這種現(xiàn)象稱為諧振。串聯(lián)諧振（又叫電壓諧振）條件：UL=Uc=QUr=QU即：x=xLC1f= /諧振頻率：2njLC串聯(lián)諧振特點：（1）電路的阻抗最小，即R；（2）電路中電流最大，即l=U/R；（3）coL1~~wCRcoL1~~wCRoQ=其中:Q為品質(zhì)因數(shù)，是電感或者電容與電阻的比值，即其中:并聯(lián)諧振（又叫電流諧振）諧振頻率:并聯(lián)諧振特點：（1）阻抗最大；（2）總電流最?。唬?）各支路電流是總電流的Q倍。功率因數(shù)PRCOS（P=—=—S|Z|提高功率因數(shù)意義：不僅可以提高供電設(shè)備的利用率，而且可以減少電能在傳輸中的損耗。提高功率因數(shù)的方法：在電感性負(fù)載上并聯(lián)電容。實驗四：日光燈電路實驗②三相正弦交流電路三相交流電路比單相交流電路：三相交流機電比同容量的單相交流機電省材料、成本低、性能好、效率高；三相輸電比單相輸電經(jīng)濟；三相交流電路的瞬時功率不隨時間變化。三相正弦交流電動勢瞬時表達式：3003對稱三相電動勢：最大值相同、頻率相同和相位互差 。（）三相電源的連接三相