电工技术复习2.doc

一、电路基本概念和定律教学基本要求1. 理解电压与电流参考方向的意义；2. 能正确应用电路的基木定律；3. 了解电路的三种状态及额定值的意义；4. 会计算电路中某点的电位；5. 树立电流源的概念，并能与电压源进行等效变换；6. 掌握支路电流法、结点电压法、叠加原理和藪维宁定理等电路的基本分析方法；7. 建立暂态和稳态的概念，了解过渡过程对电路产生的不利影响和在实际中的应用；8. 掌握换路定律及初始值的确定；9. 掌握一阶电路的零输入响应、零状态响应、全响应的含义及其变化规律；10. 熟练掌握三要索法学习要点1. 概念1） 电流、电压的参考方向参考方向是在分析与计算电路时，任意假设的电压或电流方向一般在电路图中标出的电圧 或电流方向均为参考方向在分析与计算电路时按所选参考方向列方程2） 参考方向与实际方向的关系当选定参考方向之后，电压或电流值才有正负Z分：当所选参考方向与电压或电流实际方向一致时，电压或电流值为正值；当所选参考方向与电压或电流实际方向相反时，电压或电流值为负值3） 电源与负载若元件的电压与电流的实际方向相反，则元件为电源，发出功率若元件的电压与电流的实际方向相同，则元件为负载，取用功率。

4） 负载的大小负载的大小指负载取用功率的多少负载取用的功率越大则负载越大通常负载都是与电源并联的若电源端电压基木恒定，当负载增加时，负载取用的电流和功 率都增加在此种情况下，负载增加即指负载电流增加或负载电阻减小；负载大即指负载电流人 或负载电阻小5） 电位电路中某点的电位等于该点与参考点（电位为零）Z间的电压在分析电子线路时经常用到电位的概念计算某点的电位就是计算某点与参考点之间的电压6） 理想电压源（恒压源）与理想电流源（恒流源）理想电压源（恒压源）：内阻Ro=o的电压源特点：①输出电圧恒定；②输岀电流山外电路决定理想电流源（恒流源）：内阻Ro=8 的电流源特点：①输出电流恒定；②输出电压山外电路决定2. 基本定律和定理1）欧姆定律若取电压与电流的参考方向一致，则有U二IR若取电压与电流的参考方向相反，则有U二-IR2） 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律57 =,反映了电路中任一结点处各支路电流间相互制约的关系基尔霍夫电流定律通常应用于结点，也可推广应用于闭合的封闭面3） 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 J ,反映了电路中任一冋路中各段电压间相互制约的关系基尔霍夫电压定律通常应用于闭合冋路，也可推广应用于开口电路，本课程许多章节都要用 到基尔霍夫电压定律。

基尔霍夫电压定律的儿种表述方式：y c/ = o%1 表达式 J沿冋路绕行一周，冋路中各段电压的代数和等于零电压的参考方向与冋路绕行方向一致时取正号（即电位降取正号）电压的参考方向与冋路绕行方向相反时取负号（即电位升取负号）1 表达式EZ7? = Sfi，沿冋路绕行一周，冋路中电阻压降的代数和等于冋路中电动势的代数和电流或电动势的参考方向与回路绕行方向一致时取正号电流或电动势的参考方向与冋路绕行方向相反时取负号1 表达式电位升Z和二电位降Z和沿冋路绕行一周，则电位升之和等于电位降之和4） 叠加原理在多个独立电源共同作用的线性电路中，任何一条支路的电流（或电压）等于各个电源分别 作用时在此支路所产生的电流（或电压）的代数和5） 戴维宁定理任何一个线性有源二端网络都可以用一个电压源来代替等效电压源的电动势E等于该冇 源二端网络的开路电压;内阻Ro等于该有源二端网络中所有电源除去（即将各理想电压源短路、 各理想电流源开路）后的无源二端网络端口间的等效电阻3. 基本分析方法1） 电源的等效变换法利用电压源和电流源的等效变换条件，化简电路后进行计算2） 支路电流法以支路电流为求解对象，直接应用基尔霍夫定律，分别对结点和冋路列出所需的方程组，然 后解出各支路电流。

解题步骤（设支路数为b,结点数为n）:%1 在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的冋路标出绕行方向1 应用KCL对结点列出（n-1 ）个独立的结点电流方程1 应用KVL对冋路列出b-（ n-1 ）个独立的回路电圧方程（通常可取网孔列出）1 联立求解b个方程，求出各支路电流3）结点电圧法（只含两个结点的电路）式中：当E和TS的参考方向与结点电压的参考方向相反时取正，当E和TS的参考方向与 结点电压的参考方向相同时取负分母是各支路电导Z和（不包禽与恒流源串联的电阻）4）叠加法（应用叠加原理计算线性电路中支路电流或电压）利用叠加原理可以将一个多电源的电路简化成若干个单电源的电路在应用叠加原理时应注意以下儿点：%1 叠加定理只能用于分析计算线性电路电流或电压，但不能用来计算功率Po%1 不作用电源的处理：电压源E短路，即令E=0；电流源Is开路，即令Is=0但其内 阻保留在原支路中1 叠加时，若单个电源单独作用时的电流和电压分量的参考方向与总电流和电压的参考方 向一致时项前取正号；不一致时项前取负号5）当只需要计算复杂电路中的某一条支路电流（或电压）时，常采用戴维宁定理在计算等效电压源的电动势和等效内阻时,一定要将待求支路断开04. 暂态分析要点1. 当电路的参数、结构和输入信号的突然改变或电路的接通和断开即换路时，会引起电路稳定状态的变化，电路从一种稳定状态变化到另一种稳定状态的过程称为过渡过程。

产生过渡过 程的根本原因在于能量不能突变2. 换路定律：Jz（+）=Jz（0-）表明在换路瞬间电容电压和电感电流不能突变，可用于确定叱及花变化过程的初始值其它量的初始值则根据换路后的 电路利用欧姆定律及KCL. KCV确定若换路 叱工叱（8丿后，表明电路发生了电 场能变化；若“（爲幻If00丿表明电路发生了磁场能变化3. 任何只含有一个储能元件的线性电路，或可等效为一储能元件的线性电路，都可用一阶 常系数微分方程，故称为一阶电路，其暂态分析可用经典法或三要索法4. 一阶零输入响应为储能元件储能作用的结果，各响应随时间按指数规律衰减；步状态响 血为外施激励作用的结果，各响应随时间按指数规律增长；全响应为外诞激励和储能元件储能共 同作用的结果，各响应随时间的变化规律将山初始值和稳态值的比较决定5・三要素法是求解暂态过程的三个要索：f（c^和时间常数，然后代入一般解 的表达式，即：八使用三要索法应注意以下问题，暂态过程 中的任何响应都可用三要素法分析，只是确定初始值"cWJ，如可山换路定律得到，其 它量的初始值则根据换路后电路求得；对非单冋路的一阶电路求时间常数时，要先求出储能元 件以外的有源二端网络的戴维宁等效电路中的电阻R,然后再求RC电路的时间常数二RC,或R1. 电路中的时间常数=L/Ro常见问题解答1・在应用基尔霍夫电压定律时应注意哪些问题?答：1）首先要选定电压、电流或电动势的参考方向。

对某一元件的电压、电流一般取参考方向一致对直流电动势一般取其实际方向作为电动势的参考方向，而电动势两端电压的参考方向则从电动势的正极指向负极2） 其次选定冋路绕行方向因冋路电压方程中各项前的符号由各元件电压、电流或电动势 的参考方向与回路绕行方向的关系确定3） 沿冋路绕行一周，冋路中有儿个元件，方程中就应包含儿项，注意不能漏写理想电流源 的端电压如在下例中不论对冋路1还是对冋路2列冋路电压方程，所列方程均应包含4项例：2. 在确定回路电压方程中各项前的符号时应注意哪些问题？答：1）使用表达式験=出对回路 1,由 KVL 有:I1R1-I2R2 = E1-E2对回路 2, ill KVL 有:I2R2+I3R3+US = E2等式一边为电阻压降Z和，等式的另一边为电动势Z和 —燉规定：电动势E和电流I的参考方向与冋路绕行方向一致者取正号 电动势E和I的参考方向与冋路绕行方向不一致者取负号2）使用表达式一般规定：电压的参考方向与冋路绕行方向一致者取正号电压的参考方向与冋路绕行方向不一致者取负号对回路 1, ill KVL 有:I1R1-I2R2+E2-E1= 0对回路 2,由 KVL 有:I2R2+I3R34-US-E2= 0式中电阻的电压可用电流和电阻的乘积表示，取电压与电流的参考方向一致。

电动势两端电压 的参考方向从电动势的正极指向负极与电动势的参考方向相反3）使用表达式數=別一般规定：电流或电动势的参考方向与冋路绕行方向一致者取正号电流或电动势的参考方向与冋路绕行方向不一致者収负号在列写方程时冋路中所有的电阻电压都写在等式的一边，而冋路中所有的电动势都写在等 式的另一边对回路 1, ill KVL 有：I1R1-I2R2 = E1-E2对回路 2,由 KVL 有：I2R2+I3R3 = E2-US3. 进行电源等效变换时，变换前后电压源电动势的参考方向与电流源电流 的参考方向有何关系？答：变换前后电压源电动势的参考方向与电流源电流的参考方向应一致即电流源电流的 参考方向应从电压源电动势的负极指向正极4. 理想电压源与理想电流源能进行等效变换吗？答：不能5. 应用叠加原理时，不作用的电源应如何处理？答：应将不作用的理想电压源短路、不作用的理想电流源开路R2 求Vb即求b点与参考点之间的电圧，从b点出发，沿El、E2、R2到参考点，应用KVL可列 出方程EiQEIsRi+()1电流源单独作用试求图中8、b点的电位求电路中某点的电位即求该点与参考点之间6.解：的电压电流的参考方向如图所示，求Va即求a点与参 考点Z间的电压，从a点出发，沿R：3、E2、R2到参考 点，应用KVL可列出方程（流过R2的电流为0）电压源单独作用R1Va = -TR3 + E2 二-1 X4 +10 = 6V根据电压与路径无关的性质，从a点出发，沿E3、R1、 用KVL可列出方程Va = - E3 + IR1+ E2 = -6 +1X2 +10 = 6VE2、R2到参考点,也可求出Va 0应Vb = - El + E2 = -5 +10 = 5V7.应用叠加原理求图示电路中理想电流 源的端电压和流过4G电阻的电流。

解：所求电压与电流的参考方向如图所示，木题 图中仃两个电源,根据叠加原理它们分别单独作用时 得岀图@）、图（b）两个电路2Q―1=}+UzQ|10A1Q u04Q1Q+5Q Q10V图⑷图(b)4QD/r=10x^—= 2/4对图(a )电路可解得： 1+4-旦宀1 + 4 U"=2x4 = 8T对图（b ）电路可解得:根拥證加原理:/ = /f+/n = 2 + 2 = 4AUr=10x2 + 2x4=28KL7 = LT+LT = 28+8 = 367—1=}8・电路如下图所示，已知电动势E=18V,电流源电流IS=10A, R1=R2=6W, R3=R4=3W, R5=8W试用戴维宁定理求电流IRi解:应用戴维宁定理关键是求出等效电压源的电动势E和内阻R1）求等效电压源的电动势E = Uo（开路电压）将待求支路断开，对应的电路如图（G所示，在本题中用猪加原理求开路电压U较为简 单当电动势E单独作用时，电路如右下图所示当电。