电路基础

许振周

目录

  • 1 第一单元
    • 1.1 万用表的使用
  • 2 安全用电
  • 3 二极管及发光二极管实验
  • 4 第二单元
    • 4.1 项目一
    • 4.2 色环电阻的识别
    • 4.3 电阻的串并联研
    • 4.4 电路的基本概念
    • 4.5 电路的作用与组成
    • 4.6 理想电路元件与电路模型
    • 4.7 电路的基本物理量
    • 4.8 电流及其参考方向
    • 4.9 电压、电位与电动势及其参考方向
    • 4.10 电功率和电能
    • 4.11 基尔霍夫定律
    • 4.12 电路结构的有关术语
    • 4.13 基尔霍夫电流定律
    • 4.14 基尔霍夫电压定律
  • 5 电路元件和电路的等效变换
    • 5.1 电阻元件及其串、并联的等效变换
    • 5.2 电阻星形连接和三角形连接的等效变换
    • 5.3 电容元件和电感元件
    • 5.4 有源元件及实际电源的等效变换
    • 5.5 电阻元件
    • 5.6 电阻的串联和并联
    • 5.7 电阻的混联
    • 5.8 电阻的星形连接和三角形连接
    • 5.9 电阻星形连接和三角形连接的等效变换
    • 5.10 电容元件
    • 5.11 电感元件
    • 5.12 电容元件与电感元件的连接
    • 5.13 电压源
    • 5.14 电流源
    • 5.15 受控源
    • 5.16 实际电源的等效变换
  • 6 电阻电路的一般分析与电路定理
    • 6.1 支路电流法
    • 6.2 网孔电流法
    • 6.3 节点电位法
    • 6.4 叠加定理
    • 6.5 替代定理
    • 6.6 等效电源定理
    • 6.7 最大功率传输定理
    • 6.8 含受控源电路的分析
    • 6.9 支路电流法
    • 6.10 支路电流法的应用
    • 6.11 网孔电流法
    • 6.12 网孔电流法的应用
    • 6.13 节点电位法
    • 6.14 节点电位法的应用
    • 6.15 弥尔曼定理
    • 6.16 叠加定理
    • 6.17 叠加定理的应用
    • 6.18 替代定理
    • 6.19 替代定理的应用
    • 6.20 戴维南定理
    • 6.21 诺顿定理
    • 6.22 负载获得最大功率的条件
    • 6.23 最大功率传输定理的应用
    • 6.24 含受控源电路的特点分析
    • 6.25 受控源电路实例
  • 7 单相正弦交流电路
    • 7.1 正弦交流电路的基本概念
    • 7.2 正弦量的相量表示法
    • 7.3 电路元件的电压电流关系
    • 7.4 电阻、电感、电容串联电路
    • 7.5 电阻、电感、电容并联电路
    • 7.6 无源二端网络的等效复阻抗和复导纳
    • 7.7 正弦交流电路的功率
    • 7.8 功率因数的提高
    • 7.9 相量法分析正弦交流电路
    • 7.10 电路的谐振
    • 7.11 互感电路
    • 7.12 正弦量及其三要素
    • 7.13 正弦量的有效值
    • 7.14 相位差
    • 7.15 复数及其表示形式
    • 7.16 正弦量的相量表示
    • 7.17 用相量法求正弦量的和与差
    • 7.18 基尔霍夫定律的相量形式
    • 7.19 正弦交流电路中的电阻元件
    • 7.20 正弦交流电路中的电感元件
    • 7.21 正弦交流电路中的电容元件
    • 7.22 电压与电流的关系
    • 7.23 复阻抗
    • 7.24 电压与电流关系
    • 7.25 复导纳
    • 7.26 电路的三种情况
    • 7.27 无源二端网络的等效复阻抗和复导纳
    • 7.28 复阻抗和复导纳的等效变换
    • 7.29 复阻抗和复导纳的串并联电路
    • 7.30 正弦交流电路的瞬时功率
    • 7.31 有功功率
    • 7.32 无功功率
    • 7.33 视在功率
    • 7.34 复功率
    • 7.35 提高功率因数的经济意义
    • 7.36 提高功率因数的方法
    • 7.37 相量法
    • 7.38 谐振
    • 7.39 串联谐振
    • 7.40 并联谐振
    • 7.41 互感的基本概念
    • 7.42 具有互感的电路
  • 8 三相正弦交流电路
    • 8.1 三相电源
    • 8.2 三相负载的连接及其电压电流关系
    • 8.3 对称三相电路的计算
    • 8.4 不对称三相电路的分析
    • 8.5 三相电路的功率
    • 8.6 三相对称电源
    • 8.7 三相电源的连接
    • 8.8 三相负载的星形连接
    • 8.9 三相负载的三角形连接
    • 8.10 三相电路的功率
    • 8.11 三相电路总瞬时功率的特点
    • 8.12 三相电路功率的测量
  • 9 非正弦周期电流电路
    • 9.1 非正弦周期量
    • 9.2 非正弦周期量的谐波分析
    • 9.3 非正弦周期量的有效值、平均值和平均功率
    • 9.4 非正弦周期电流电路的计算
    • 9.5 非正弦周期量概述
    • 9.6 非正弦周期量的产生
    • 9.7 非正弦周期量的合成
    • 9.8 非正弦周期量的分解
    • 9.9 周期信号的频谱
    • 9.10 非正弦周期量的对称性
    • 9.11 有效值
    • 9.12 平均值、整流平均值
    • 9.13 平均功率
  • 10 线性电路的过渡过程
    • 10.1 电路的过渡过程与换路定律
    • 10.2 一阶电路的零输入响应
    • 10.3 一阶电路的零状态响应
    • 10.4 一阶电路的全响应
    • 10.5 RLC串联电路的零输入响应
    • 10.6 电路的过渡过程
    • 10.7 换路定律
    • 10.8 初始条件的计算
    • 10.9 RC电路的零输入响应
    • 10.10 RL电路的零输入响应
    • 10.11 RC电路的零状态响应
    • 10.12 RL电路的零状态响应
    • 10.13 经典法求全响应
    • 10.14 全响应的两种分解
    • 10.15 一阶电路的三要素法
    • 10.16 方程和特征根
    • 10.17 RLC串联电路的零输入响应
  • 11 磁路和铁芯线圈
    • 11.1 磁场的基本物理量和基本定律
    • 11.2 铁磁物质的磁化
    • 11.3 磁路的基本定律
    • 11.4 恒定磁通磁路的计算
    • 11.5 交流铁芯线圈中的波形畸变与磁损耗
    • 11.6 电磁铁
    • 11.7 磁感应强度
    • 11.8 磁通
    • 11.9 磁场强度和磁导率
    • 11.10 磁通连续性原理
    • 11.11 安培环路定律
    • 11.12 铁磁物质的磁化
    • 11.13 铁磁物质的磁滞回线
    • 11.14 基本磁化曲线
    • 11.15 磁路
    • 11.16 磁路定律
    • 11.17 磁路和电路的比较
    • 11.18 有关磁路计算的一些概念
    • 11.19 无分支磁路的计算
    • 11.20 对称分支磁路的计算
    • 11.21 线圈感应电动势与磁通的关系
    • 11.22 正弦电压作用下磁化电流的波形
    • 11.23 正弦电流作用下的磁通波形
    • 11.24 交流铁芯线圈的损耗
    • 11.25 直流电磁铁
    • 11.26 交流电磁铁
非正弦周期电流电路的计算

对于电路中含有多个不同频率的正弦量激励作用时,不能像分析含有多个同频率正弦激励的电路那样用同一电路模型运用相量法进行求解,而是要用线性的叠加定理分别求解各个正弦量分别单独作用在电路中产生的分响应(电压或电流),再将其转换为对应的时域表达式,然后叠加就可以得到电路在非正弦周期激励下的总响应。这种方法称为谐波分析法。

非正弦周期电路的谐波分析法具体步骤如下:

1.将给定的非正弦周期的激励(电压或电流)或外施信号信号按照傅里叶级数形式展开,对于信号的谐波次数取到那一项为止,需要根据精度要求而定。

2.计算激励源的直流分量及各次谐波单独作用时产生的响应。

(1)用电阻电路的分析方法求解直流分量(ω=0)单独作用时电路的响应。

当直流分量单独作用时电容元件相当于开路、电感元件相当于短路,画出等效电路模型,此时电路为电阻电路,可以用所学过的线性直流电路的任一分析方法进行求解。

(2)用正弦交流电路的相量法分析各次谐波分量单独作用时电路的响应。

   当各次谐波分量单独作用时电路成为正弦交流电路,应用计算正弦电流电路的相量法进行求解。

3.应用叠加原理,把步骤2所计算出的响应结果的时域表达式进行叠加得到电路中待求的总响应。

例题6-6

图6-9(a)示电路,,ωL=2Ω,,求电容电压的有效值。

解:

(1)当直流分量单独作用时,电感相当于短路,电容相当于开路,其等效电路如图6-9(b)所示。

 (2)当单独作用时,其等效电路为图6-9(c)所示。  

RLC串联电路的等效阻抗

(3)当单独作用时,其等效电路如图6-9(d)所示, 

RLC串联电路的等效阻抗

(4)电容电压有效值

温馨提示:

1.电感元件和电容元件对于不同频率的谐波呈现不同的电抗。

2.注意:当各次谐波分量单独作用在电路中用的相量法进行求解的响应的相量需转换为时域形式。

3.不同频率的各次谐波响应是不能画在同一个相量图上,也不能出现在同一个相量表达式中。

4.对表示不同频率的正弦电压相量或电流相量直接求和是毫无意义的,最终的响应是关于时间的函数表达式。