电工学复习要点讲解

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1、电工学（上）复习参考电工学（上）复习参考 第一章、第一章、 电路的基本概念和基本定律电路的基本概念和基本定律 一、基本概念： 1、 电路：电流的通路。作用：实现电能的转传输和转换；传递和处理信号。 2、 电源：供应电能的设备。将其它形式的能量转换成电能 3、 负载：取用电能的设备。将电能转换为其它形式的能量。 4、 中间环节：连接电源和负载的部分。起传输和分配电能的作用。 5、 电路分析：在已知电路结构和元件参数的条件下，讨论电路的激励与响应之间的关系。 6、 激励：电源或信号源的电压或电流叫激励。 7、 响应：由于激励在电路各部分产生的电压和电流叫响应。 8、 电路模型：由一些理想电路元件所

2、组成的电路，称电路模型，简称电路。 9、 电压和电流的方向： （1）电流的方向： 实际方向：规定正电荷定向运动的方向或负电荷定向移动的反方向为电流的实际 方向。 参考方向：在电路分析和计算时，可任意选定某一方向作为电流的方向，称为参 考方向，或称为正方向。 在电流的参考方向选定后，凡实际电流（电压）的方向与参考方向相同时，为正 值；凡实际电流（电压）的方向与参考方向相反时，为负值 （2）电压的实际方向：规定由高电位（“+”极）端指向低电位（“-”极）端，即为 电位降低的方向。 电源电动势的实际方向：规定在电源内部由低电位端指向高电位端，即电位升高的 方向。 注：电路图上所标的电流、电压、电动势

3、的方向，一般都是参考方向。电流的参考方 向通常用箭头表示；电压的参考方向除用“+” 、 “”表示外，还常用双下标表示。 例： 表示 a 点的参考极性为“+” ，b 点的参考极性为“-” 。故有： 10、1V 的含义：表示当电场力把 1C 的电荷从一点移动到另一点所做的功为 1J 时，这两 点间的电压为 1V. 11、电位：两点间的电压就是两点的电位差。计算电位时，必须选定电路中某一点作为参 考点，它的点位称为参考电位，通常设参考电位为零。比参考电位高的为正，低点 为负。参考点在电路图上通常标上“接地”符号 。 二、基本规律： 1、 .部分电路欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，即：

4、 式中 R 为该段电路的电阻。利用欧姆定律列式计算时要注意： （1）电压和电流的方向（实际方向和参考方向） 。列式时注意 参考方向，计算时注意实际方向。 （2）遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，其伏安特性曲线为直线。 ab U babaab UU UU R U I 电工学（上）复习参考电工学（上）复习参考 .闭合电路欧姆定律：闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与电路的总电阻成 反比。即： 其中： R0为电源内阻，R 负载电阻 。 负载两端的电压为： 故有： 功率平衡方程为 其中： 是电源产生的功率 是电源输出的功率 是电源内阻上消耗的功率 （1）当负载电阻 R 无穷大（或开关断开）时，电源处

5、于开路（空载）状态，电源 不输出电能，此时电源的端电压等于电源电动势。 （2）当负载电阻 R 等于零（或电源两端由于某种原因连在一起）时，电流不通过 负载，此电流称为短路电流，此时电源所产生的电能全被内阻所消耗。 （3）电源与负载的判断电源与负载的判断：端电压 U 与 I 的实际方向相反，电流从“+”流出，发出 功率的是电源；端电压 U 与 I 的实际方向相同，电流从“+”流入，取用功率 的是负载。如图示 E1是电源，E2是负载。 2、 .基尔霍夫电流定律：在任一瞬间，流向某一节点的电流之和应该等于由该节点流出 的电流之和。如图示：对节点 a 有 或 （1）规定参考方向向着节点的电流取正，背着

6、节点的电流取负。 （2）电流定律通常应用于节点，也可应用于包围部分电路的 任一假设的闭合面。如图示： 以上三式相加得： .基尔霍夫电压定律：任一瞬时沿任一回路循行方向（顺时钟方向或逆时钟方向） ， RR E I 0 IRU 0 IREU 0 2R IIEIU IEPE IUP 0 2R IP 321 III 0I 321 II 0IA CAAB II 0IB BCAB II 0IC CABC II 0IA CB II 电工学（上）复习参考电工学（上）复习参考 回路中各段电压的代数和恒等于零。如图示：按照虚线所示方向循行一周，则根据电压的电压的 参考方向与循行方向相同取正，相反取负参考方向与循行

7、方向相同取正，相反取负，即： 若规定：电位降为正，电位升为负电位降为正，电位升为负，则： 或 即在任一瞬时沿任一回路循行方向上， 回路中电动势的代数和等于电阻上电压电动势的代数和等于电阻上电压 降的代数和。降的代数和。在这里，凡是电动势的方向 与所选回路的循行方向相反者取正号，相 同者取负号；凡电流的参考方向与回路的循行方向相反者，该电阻上的电压降取正号，相 同者取负号。即升高的电压等于降低的电压。 电压定律通常应用于闭合回路，也可应用于回路的部分电路。如图示： t 对图 a： 对图 b： 注：（1）基尔霍夫两定律具有普遍性，适用于各种不同元件所构成的电路，也适用 于 任一瞬间对任何变化的电流

8、和电压。 (2)列式时不论是应用基尔霍夫定律还是欧姆定律，首先要在电路图上标出电流、 电压或电动势的参考方向 0UU-U 4321 U 0IE-E 221121 RRI )(EIR 0UU- AB BA U 0IR-EU 电工学（上）复习参考电工学（上）复习参考 第二章第二章 电路的分析方法电路的分析方法 一、电阻串并联的等效变换： 1、电阻的串联： 如图示： 两个串联的电阻 R1和 R2可用一个等效电阻 R 来代替。等效的条件是：在同一电压 U 的作用下，电流 I 保持不变。从而有： （1）等效电阻等于各个串联电阻之和，即 （2）串联电阻上电压与电阻成正比，即 （3）串联电阻上消耗的电功率与

9、电阻成正比，即 2、电阻的并联： 如图示： 两个并联的电阻 R1和 R2可用一个等效电阻 R 来代替。 （1）等效电阻的倒数等于个电阻倒数之和，即 或 其中 G 称为电导，是电阻的倒数，单位：西门子 (2)通过并联电阻的电流与电阻成反比，即 （3）并联电阻上消耗的电功率与电阻成反比，即 （4）并联的电阻越多，总电阻越小，电路中的电流和总功率越大，但每个负载的电流 和功率不变。 3、电阻的星形联接与三角形联接的等效变换： 如图示 21 RRR I RR U U R U 2 2 1 1 2 2 2 1 1 R P I R P R P 21 1 R 1 R 1 R 21 GGG UIRRR 2211

10、 II 2 2211 PPUPRRR 电工学（上）复习参考电工学（上）复习参考 （1） Y 等效为时： 当 （2）等效为 Y 时： 当 二、电源的两种模型及等效变换： 1、电压源模型： 如图所示：为电压源模型，简称电压源。 当 ，是一定值， 其中的电流由负载电阻 RL及电压 U 本身决定， 这样的电源称理想电压源或恒压源。 2、电流源模型： 如图所示：为电流源模型，简称电流源。 当 是一定值， 其两端的电压由负载电阻 RL及电流 Is本身决定， 这样的电源称理想电流源或恒流源。 c accbba ab R RRRRRR R a accbba bc R RRRRRR R b accbba ca

11、R RRRRRR R cabcab acba a RRR RR R cabcab bcba b RRR RR R cabcab acbc c RRR RR R 时 ca R b RR R3R 时 caa R bcb RR R 3 1 R 时0R0EU 时 0 R s II 电工学（上）复习参考电工学（上）复习参考 3、两种电源模型之间的等效变换： 如图所示： 电压源与电流源的等效关系是对外电路而言的：当电压源和电流源都开路时，外电 路电流 I=0，电压源内阻上不损耗功率，电流源内阻上有功率损耗；当电压源和电流源都 短路 时，两者对外电路是等效的：U=0， , 但电压源内阻上有功率损耗，电流源内

12、阻 上无损耗， 电路分析时，与理想电压源并联的电阻可以除去（断开） ，并不影响该并联电路两端 的电压；与理想电流源串联的电阻可以除去（短接） ，并不影响该支路中的电流。 如图示： 0 s I R E 0 s I R E 电工学（上）复习参考电工学（上）复习参考 三、支路电流法： 凡不能用电阻的串并联等效变换化简的电路，称为复杂电路，在计算复杂电路的各种 方法中，支路电流法是最基本的。它是应用基尔霍夫电流定律和电压定律对结点和回路列 出所需要的方程，而后求解。 列方程时，必须在电路图上选定好未知支路电流及电压或电动势的参考方向。 一般地说：（1）对有 n 个结点的电路，应用电流定律只能列出 n-

13、1 个独立方程； （2）对有 b 个回路的电路，应用电压定律可对单孔回路列出 b-(n-1)个方程。 即总共可列出 b 个独立方程，解出 b 个支路电流。 例： 电压和电流的参考方向如图所示： 由电流定律得： 由电压定律得： 四、结点电压法： 如果电路中只有两个结点，则每个支路两点的电压就称为结点电压。只要求出结点电 压，就可求出各支路的电流。这种方法称为结点电压法。如图示： 规定：电动势与结点 电压的参考方向相反时取 正，相同时取负。电阻上 电流参考方向与典雅参考 方向相反取负。 有： 0I-II 321 33111 IRIER 33222 IRIER 111 RI-EU 222 RI-EU

14、 333 RIEU 44R IU 0I-I-II 4321 电工学（上）复习参考电工学（上）复习参考 可得： 五、叠加定理： 对于线性电路，任何一条支路中的电流，都可以看成是各个电源（电压源或电流源） 分别存在时，在此支路中所产生的电流的代数和。这就是叠加定理。如图示： 从而有： 其中： 六、有源二端网络： R R E RRRR R E R E 11111 R E U 4321 3 3 2 2 1 1 1 11 III 2 22 III 3 33 III 32 32 1 1 1 R E I RR RR 1 32 3 2 1 11 2 R I-E II RR RR 1 31 2 3 R R II

15、 R 31 31 2 2 2 R E I RR RR 2 32 3 1 R R II R 2 32 1 3 R R II R 电工学（上）复习参考电工学（上）复习参考 有些情况下，只需要计算一个复杂电路中某一支路的电流，常应用等效电源的方法。 1、有源二端网络：具有两个出线端的部分电路，其中含有电源。可以是简单的或任意 复杂的电路。 2、有源二端网络一定可以简化为一个等效电源。 （一） 、戴维宁定理： 任何一个有源二端网络都可以等效成为一个电动势为 E 的理想电压源与一个内阻 R0串 联的电源。等效电源的电动势 E 就是有源二端网络开路时的开路电压 U0,等效电源的内阻 R0等于有源二端网络中所有电源除去（将理想电压源短路，将理想电流源开路）后所得到 的无源二端网络两端点之间的等效电阻。这就是戴维宁定理。如图示： 例：如图示，计算通过电阻 R3的电流。 等效电路及计算等效电动势和内阻的电路如下所示： 电工学（上）复习参考电工学（上）复习参考 由于： （二） 、若顿定理： 任何一个有源二端网络都可以等效成为一个电流为 Is的理想电流源与一个内阻 R0并 联的电源