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
实际电源的等效变换

实际电源

(1)实际电压源

根据和欧姆定律,可得实际电压源端口电压、电流关系为:

 U = Us- IRs

内阻越小的电压源质量就越好,内阻为零的实际电压源就是理想电压源。

(2)实际电流源


根据和欧姆定律,可得实际电流源端口电压、电流关系为:

 


内阻越大的电流源质量就越好,内阻为无穷大的实际电流源就是理想电流源。

简单的等效关系

(1)电压源的串联与电流源的并联 





多个电压源串联时,其等效电压源的电压等于各个电压源电压的代数和。




多个电流源并联时,其等效电流源的电流等于各个电流源电流的代数和。



(2)电压源的并联与电流源的串联 


电压源并联必须满足大小相等、极性相同这一条件,否则将会违背KVL。

电流源串联同样必须满足大小相等、方向相同这一条件,否则将会违背KCL。

(3)电源与网络串并联 结论:


① 和电压源并联的元件(或网络)对外电路而言不起作用,可看作开路;


② 和电流源串联的元件(或网络)对外电路而言不起作用,可看作短路。

两种实际电源模型的等效互换








温馨提示:

这种等效只是对外电路等效,即这两种模型接相同的外电路后,在外电路上产生的电压、电流是完全相同的,但对电源内部并不等效。

有源二端网络的等效化简 

有源二端网络的等效化简仍然是依据基尔霍夫定律及实际电源的压流关系。

(1)电源互换法

运用实际电压源和实际电流源等效互换关系化简有源二端网络的方法称为电源互换法。

应用电源互换法分析电路应注意这样几点:

① 电源模型的等效变换只是对外电路等效,对电源模型内部是不等效的;

② 理想电压源与理想电流源不能等效互换; 

③ 电源互换等效的方法可以推广运用,如果理想电压源与外接电阻串联,可把外接电阻看作内阻,即可转换为电流源形式。如果理想电流源与外接电阻并联,可把外接电阻看作内阻,转换为电压源形式。

④ 不能将待求支路参与到电源互换中,否则待求量会在等效电路中消失。

(2)端口压流法

根据基尔霍夫定律和欧姆定律列出有源二端网络端口的电压、电流方程,将方程化简后对应出有源二端网络的等效电源模型的方法,称为端口压流法。

结论:


一个有源二端网络,不论其内部结构多么复杂,对外电路而言,最终都可以等效为一个实际电压源(理想电压源串联电阻)或者实际电流源(理想电流源并联电阻)的形式。

重点串联