电工学复习资料课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1.4,欧姆定律,U,、,I,参考方向相同时,U,、,I,参考方向相反时,R,U,+,I,R,U,+,I,表达式中有两套正负号：,(1) 式前的正负号由,U,、,I,参考方向的关系确定；,(2) U、I 值本身的正负那么说明实际方向与参考方向,之间的关系。,通常取,U,、,I,参考方向相同。,U,=,I R,U,= ,IR,解:,对图(a)有,U,=,IR,例: 应用欧姆定律对以下图电路列出式子，并求电阻R。,对图(b)有,U,= ,IR,R,U,6V,+,2A,R,+,U,6V,I,(a),(b),I,2A,电流的参考方向,与实际方向相反,电压与电流参,考方向相反,P10 P12,练习与思考：,3.,电源与负载的判别,U,、,I,参考方向不同，,P,=,UI, 0,，,P,=,UI, 0,，,负载。,U,、,I,参考方向相同，,P,=,UI, 0,，,P = UI, 0,，,(1),根据,U,、,I,的,实际方向判别,(2),根据,U,、,I,的,参考方向判别,电源：,U、I 实际方向相反，即电流从“+端流出，,发出功率,负载：,U、I 实际方向相同，即电流从“-端流出。,吸收功率,负载；,电源,。,电源,；,思考 P,17,作业 P,26,1. 6,基尔霍夫定律,支路：,电路中的每一个分支。,一条支路流过一个电流，称为支路电流。,结点：,三条或三条以上支路的联接点。,回路：,由支路组成的闭合路径。,网孔：,内部不含支路的回路。,I,1,I,2,I,3,1,2,3,b,a,+,-,E,2,R,2,+,-,R,3,R,1,E,1,基尔霍夫电流定律(,KCL定律),1定律,即:,入,=,出,在任一瞬间，流向某一结点的电流之和等于流出该结点的电流之和。,实质: 电流连续性的表达。,或: ,= 0,对结点,a,：,I,1,+,I,2,=,I,3,或,I,1,+,I,2,I,3,= 0,基尔霍夫电流定律KCL用来确定连接在同一结点上的各支路电流间的关系。,b,a,+,-,E,2,R,2,+,-,R,3,R,1,E,1,I,1,I,2,I,3,电流定律可以推广应用于包围局部电路的任一假设的闭合面。,2推广,I,=?,例:,I,= 0,I,A,+,I,B,+,I,C,= 0,2,+,_,+,_,I,5,1,1,5,6V,12V,I,A,I,B,I,CA,I,BC,I,AB,A,C,B,I,C,广义结点,在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。,基尔霍夫电压定律KVL定律),1,定律,即：,U,= 0,在任一瞬间，从回路中任一点出发，以顺时针或逆时针沿回路循行一周，那么在这个方向上电位升之和等于电位降之和。,对回路1,：,对回路2,：,E,1,=,I,1,R,1,+,I,3,R,3,I,2,R,2,+,I,3,R,3,=,E,2,或,I,1,R,1,+,I,3,R,3,E,1,= 0,或,I,2,R,2,+,I,3,R,3,E,2,= 0,1,2,基尔霍夫电压定律KVL 反映了电路中任一回路中各段电压间相互制约的关系。,I,1,I,2,I,3,b,a,+,-,E,2,R,2,+,-,R,3,R,1,E,1,1列方程前,标注,回路循行方向；,电位升 = 电位降,E,2,=,U,BE,+,I,2,R,2,U,= 0,I,2,R,2,E,2,+,U,BE,= 0,2应用 U = 0列方程时，项前符号确实定：,如果规定电位降取正号，那么电位升就取负号。,3. 开口电压可按回路处理,注意：,1,对回路1,：,E,1,U,BE,E,+,B,+,R,1,+,E,2,R,2,I,2,_,KVL 推广应用于假想的闭合回路,E,R,I,U,= 0,U,=,E,R,I,或,根据 KVL 可列出,E,I,U,R,+,_,+,_,A,B,C,U,A,+,_,U,AB,+,_,U,B,+,_,根据,U,= 0,U,AB,=,U,A,U,B,U,A,U,B,U,AB,= 0,1.7,电路中电位的概念及计算,电位：电路中某点至参考点的电压，记为“VX 。,通常设参考点的电位为零。,1.,电位的概念,电位的计算步骤:,(1),任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；,(2),标出各电流参考方向并计算；,(3),计算各点至参考点间的电压即为各点的电位,。,某点电位为正，说明该点电位比参考点高；,某点电位为负，说明该点电位比参考点低。,2.1,电阻串并联连接的等效变换,电阻的串联,特点:,(1)各电阻一个接一个地顺序相联；,两电阻串联时的,分压公式,：,R,=,R,1,+,R,2,(3)等效电阻等于各电阻之和；,(4)串联电阻上电压的分配与电阻成正比。,R,1,U,1,U,R,2,U,2,I,+,+,+,R,U,I,+,(2)各电阻中通过同一电流；,应用：,降压、限流、调节电压等。,等效电阻,2.1.2 电阻的并联,两电阻并联时的,分流公式,：,(3)等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和；,(4)并联电阻上电流的分配与电阻成反比。,特点:,(1)各电阻联接在两个公共的结点之间；,R,U,I,+,I,1,I,2,R,1,U,R,2,I,+,(2)各电阻两端的电压相同；,应用：,分流、调节电流等。,2.3,电源的两种模型及其等效变换,2.3.1,电压源模型,电压源模型,由上图电路可得:,U,=,E IR,0,I,R,L,R,0,+,-,E,U,+,电压源是由电动势,E,和内阻,R,0,串联的电源的电路模型。,理想电压源恒压源,(2) 输出电,压是一定值，恒等于电动势。,对直流电压，有,U,E,。,(3) 恒压源中的电流由外电路决定。,特点:,(1) 内阻,R,0,= 0,I,E,+,_,U,+,_,R,L,外特性曲线,I,U,E,O,2.3.2,电流源,模型,I,R,L,U,0,=,I,S,R,0,电流源的外特性,I,U,理想电流源,O,I,S,电流源是由电流,I,S,和内阻,R,0,并联的电源的电路模型。,由上图电路可得:,假设 R0 = ,理想电流源 :,I,I,S,假设 R0 RL ，I IS ，可近似认为是理想电流源。,电流源,电流源模型,R,0,U,R,0,U,I,S,+,理想电流源恒流源),(2) 输出电,流是一定值，恒等于电流,I,S,；,(3) 恒流源两端的电压,U,由外电路决定。,特点:,(1) 内阻,R,0,=, ；,R,L,外特性曲线,I,U,I,S,O,I,I,S,U,+,_,2.3.3,电源两种模型之间的等效变换,由图a：,U,=,E,IR,0,由图b：,U,=,I,S,R,0,IR,0,I,R,L,R,0,+,E,U,+,电压源,等效变换条件:,E,=,I,S,R,0,R,L,R,0,U,R,0,U,I,S,I,+,电流源,2.7,戴维宁定理与诺顿定理,二端网络的概念：,二端网络：具有两个出线端的局部电路。,无源二端网络：二端网络中没有电源。,有源二端网络：二端网络中含有电源。,无源二端网络,有源二端网络,b,a,E,+,R,1,R,2,I,S,R,3,R,4,b,a,E,+,R,1,R,2,I,S,R,3,a,b,R,a,b,无源二端网络,+,_,E,R,0,a,b,电压源,戴维宁定理,电流源,诺顿定理,a,b,有源二端网络,a,b,I,S,R,0,无源二端网络可化简为一个电阻,有源二端网络可化简为一个电源,戴维宁定理,任何一个有源二端,线性,网络都可以用一个电动势为,E,的理想电压源和内阻,R,0,串联的电源来等效代替。,有源,二端,网络,R,L,a,b,+,U,I,E,R,0,+,_,R,L,a,b,+,U,I,等效电源的内阻R0等于有源二端网络中所有电源均除去理想电压源短路，理想电流源开路后所得到的无源二端网络 a 、b两端之间的等效电阻。,等效电源的电动势,E,就是有源二端网络的开路电压,U,0,，,即将,负载断开后,a 、b,两端之间的电压,。,等效电源,例1：,电路如图，E1=40V，E2=20V，R1=R2=4， R3=13 ，试用戴维宁定理求电流I3。,注意：“等效是指对端口外等效,即,用等效电源替代原来的二端网络后，待求支路的电压、电流不变。,E,R,0,+,_,R,3,a,b,I,3,等效电源,有源二端网络,E,1,I,1,E,2,I,2,R,2,I,3,R,3,+,R,1,+,a,b,解：(1) 断开待求支路求等效电源的电动势,E,例1：电路如图，E1=40V，E2=20V，R1=R2=4，R3=13 ，试用戴维宁定理求电流I3。,E,1,I,1,E,2,I,2,R,2,I,3,R,3,+,R,1,+,a,b,R,2,E,1,I,E,2,+,R,1,+,a,b,+,U,0,E,也可用结点电压法、叠加原理等其它方法求。,E,=,U,0,=,E,2,+ I,R,2,= 20V +2.5,4,V= 30V,或：,E,=,U,0,=,E,1, I,R,1,= 40V 2.5,4,V,= 30V,解：(2) 求等效电源的内阻,R,0,除去所有电源,(理想电压源短路，理想电流源开路),例1：电路如图，E1=40V，E2=20V，R1=R2=4, R3=13 ，试用戴维宁定理求电流I3。,E,1,I,1,E,2,I,2,R,2,I,3,R,3,+,R,1,+,a,b,R,2,R,1,a,b,R,0,从a、b两端,看进去，,R,1,和,R,2,并联,实验法求等效电阻,R,0,=,U,0,/,I,SC,解：(3) 画出等效电路求电流,I,3,例1：电路如图，E1=40V，E2=20V，R1=R2=4， R3=13 ，试用戴维宁定理求电流I3。,E,1,I,1,E,2,I,2,R,2,I,3,R,3,+,R,1,+,a,b,E,R,0,+,_,R,3,a,b,I,3,第三章,结论,4.换路前, 假设uC(0-)0, 换路瞬间 (t=0+等效电路中), 电容元件用一理想电压源替代, 其电压为uc(0+); 换路前, 假设iL(0-)0 , 在t=0+等效电路中, 电感元件用一理想电流源替代，其电流为iL(0+)。,2.换路前, 假设储能元件没有储能, 换路瞬间(t=0+的等,效电路中)，可视电容元件短路，电感元件开路。,3.换路前电路已处于稳态，储能元件有储能 t=0-等效电路中： 电容元件视为开路；,电感元件视为短路。,1.换路前电路已处于稳态，储能元件没有储能 t=0-等效电路中值为0：电容元件视为短路；,电感元件视为开路。,：代表一阶电路中任一电压、电流函数,式中,初始值,-,（三要素）,稳态值,-,时间常数,-,在直流电源鼓励的情况下，一阶线性电路微分方,程解的通用表达式：,利用求三要素的方法求解暂态过程，称为,三要素法,。,一阶电路都可以应用三要素法求解，,在求得 、,和,的基础上,可直接写出电路的响应(电压或电流)。,3.6.3,RL,电路的全响应,1. 变化规律,(三要素法),+,-,R,2,R,1,4,6,U,12V,t,=0,-,时等效电路,t,=0,12V,+,-,R,1,L,S,1H,U,6,R,2,3,4,R,3,+,-,12V,+,-,R,1,L,S,U,6,R,2,3,4,R,3,t,=,时等效电路,+,-,R,1,L,6,R,2,3,4,R,3,1H,用三要素法求,2. 变化规律,+,-,R,1,1.2A,U,6,R,2,3,4,R,3,t,=0,+,等效电路,+,-,2,1.2,O,变化曲线,变化曲线,4,2.4,0,+,-,R,1,i,L,U,6,R,2,3,4,R,3,t,=,时,等效电路,+,-,用三要素法求解,解:,已知：S 在,t,=0时闭合，换路前电路处于稳态。求: 电感电流,例:,t,= 0,等效电路,2,1,3A,R,1,2,由,t,= 0,等效电路可求得,(1) 求,u,L,(0,+,) ,i,L,(0,+,),t,=0,3A,R,3,I,S,2,1,1H,_,+,L,S,R,2,R,1,2,由,t,= 0,+,等效电路可求得,(2) 求稳态值,t,= 0,+,等效电路,2,1,2A,R,1,2,+,_,R,3,R,2,t,=,等效电路,2,1,2,R,1,R,3,R,2,由,t,=,等效电路可求得,t,=0,3A,R,3,I,S,2,1,1H,_,+,L,S,R,2,R,1,2,(3) 求时间常数,起始值,-,4V,稳态值,2A,0,t,i,L, u,L,变化曲线,t,=0,3A,R,3,I,S,2,1,1H,_,+,L,S,R,2,R,1,2,2,1,R,1,2,R,3,R,2,L,第四章,4.1,正弦电压与电流,设正弦交流电流：,角频率：,决定正弦量变化快慢,幅值：,决定正弦量的大小,幅值、角频率、初相位成为正弦量的三要素。,初相位：,决定正弦量起始位置,I,m,2,T,i,O,4.2,正弦量的相量表示法,瞬时值表达式,波形图,.,正弦量的表示方法,重点,必须,小写,相量,u,O,？,正误判断,1.：,？,有效值,？,3.,已知：,复数,瞬时值,j45,？,最大值,？,？,负号,2.,已知：,4.,已知：,指出以下各式中哪些是对的，哪些是错的？,在电阻电路中：,在电感电路中：,在电容电路中：,【练习】,单一参数电路中的根本关系,小 结,参数,L,C,R,基本关系,阻抗,相量式,相量图,令,则,Z 的模表示 u、i 的大小关系，辐角阻抗角为 u、i 的相位差。,Z,是一个复数，不是相量，上面不能加点。,阻抗,复数形式的,欧姆定律,注意,根据,电路参数,与电路性质的关系：,阻抗模：,阻抗角：,当,X,L,X,C,时,，,0,，,u,超前,i,呈,感性,当,X,L,X,C,时 ，,0,感性),X,L,X,C,参考相量,由电压三角形可得:,电压,三角形,(,0,容性),X,L,X,C,R,j,X,L,-,j,X,C,+,_,+,_,+,_,+,_,2),相量图,由阻抗三角形：,电压,三角形,阻抗,三角形,2.,功率关系,(1) 瞬时功率,R,L,C,+,_,+,_,+,_,+,_,(2) 平均功率P 有功功率,单位: W,总电压,总电流,u,与,i,的夹角,cos,称为功率因数，用来衡量对电源的利用程度。,(3) 无功功率,Q,单位：var,总电压,总电流,u,与,i,的夹角,根据电压三角形可得：,电阻消耗的电能,根据电压三角形可得：,电感和电容与电源之间的能量互换,阻抗三角形、,电压三角形、,功率三角形,S,Q,P,将电压三角形的有效值同除,I,得到阻抗三角形,将电压三角形的有效值同乘,I,得到功率三角形,R,正误判断,？,？,？,？,在,RLC,串联电路中，,？,？,？,？,？,？,？,？,？,？,设,例1：,一般用相量式计算:,:,求:,+,-,V 读数为141V,求：A、V 的读数,：I1=10A、,UAB =100V，,A,B,C,1,V,A,第五章,Y,联结时：,联结时：,(2),负载,Y联结三相电路的计算,1),负载端的线电压电源线电压,2),负载的相电压电源相电压,3),线电流相电流,Y,联结时：,4),中线电流,负载 Y 联结带中性线时, 可将各相分别看作单相电路计算,+,N,N,+,+,Z,1,Z,2,Z,3,+,N,N,+,+,Z,1,Z,2,Z,3,负载对称时,中性线无电流,可省掉中性线。,(3),对称负载,Y 联结三相电路的计算,所以负载对称时，,三相电流也对称。,负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。,例,1,：,灯组，若,R,1,=,R,2,=,R,3,= 5, ，求线电流及中性线电流,I,N,;,若,R,1,=5, ,R,2,=10, ,R,3,=20, ,求线电流及中性,一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压 。负载为电,线电流,I,N,。,N,+,+,+,N,R,1,R,2,R,3,L,1,L,2,L,3,例2:,L,1,L,2,L,3,线电压,U,l,为380 V的三相电源上，接有两组对称,三相电源：一组是三角形联结的电感性负载，每相,阻抗 ; 另一组是星形联结的电阻性,负载，每相电阻,R,=10, 如图所示。试求：,三角形联结的,U,P,、,I,P,、,I,L,、,P,、,Q,、,S,；,(2),三角形联结的,U,P,、,I,P,、,I,L,、,P,、,Q,、,S,设,解：,