电路基础分析知识点整理

精品文档 1 欢迎下载 电路分析基础电路分析基础 1 1 实际正方向 规定为从高电位指向低电位 2 参考正方向 任意假定的方向 注意 必须指定电压参考方向 这样电压的正值或负值才有意义 电压和电位的关系 Uab Va Vb 2 电动势和电位一样属于一种势能 它能够将低电位的正电荷推向高电位 如同水路 中的水泵能够把低处的水抽到高处的作用一样 电动势在电路分析中也是一个有方向的物 理量 其方向规定由电源负极指向电源正极 即电位升高的方向 电压 电位和电动势的区别 电压和电位是衡量电场力作功本领的物理量 电动势则是衡 量电源力作功本领的物理量 电路中两点间电压的大小只取决于两点间电位的差值 是绝 对的量 电位是相对的量 其高低正负取决于参考点 电动势只存在于电源内部 3 参考方向 1 分析电路前应选定电压电流的参考方向 并标在图中 2 参考方向一经选定 在计算过程中不得任意改变 参考方向是列写方程式的需要 是待求值的假定方向而不是真实方向 因此不必追求它们的物理实质是否合理 3 电阻 或阻抗 一般选取关联参考方向 独立源上一般选取非关联参考方向 4 参考方向也称为假定正方向 以后讨论均在参考方向下进行 实际方向由计算结 果确定 5 在分析 计算电路的过程中 出现 正 负 加 减 及 相同 相反 这几个 名词概念时 切不可把它们混为一谈 4 电路分析中引入参考方向的目的是为分析和计算电路提供方便和依据 应用参考方 向时 正 负 是指在参考方向下 电压和电流的数值前面的正 负号 若参考方向下一 个电流为 2A 说明它的实际方向与参考方向相反 参考方向下一个电压为 20V 说明其实际方向与参考方向一致 加 减 指参考方向下列写电路方程式时 各项前面 的正 负符号 相同 相反 则是指电压 电流是否为关联参考方向 相同 是指电 压 电流参考方向关联 相反 指的是电压 电流参考方向非关联 5 基尔霍夫定律 精品文档 2 欢迎下载 基尔霍夫定律包括结点电流定律 KCL 和回路电压 KVL 两个定律 是集总电路必 须遵循的普遍规律 中学阶段我们学习过欧姆定律 VAR 它阐明了线性电阻元件上电压 电流之间的相 互约束关系 明确了元件特性只取决于元件本身而与电路的连接方式无关这一基本规律 基尔霍夫将物理学中的 液体流动的连续性 和 能量守恒定律 用于电路中 总结 出了他的第一定律 KCL 根据 电位的单值性原理 又创建了他的第二定律 KVL 从 而解决了电路结构上整体的规律 具有普遍性 基尔霍夫两定律和欧姆定律合称为电路的 三大基本定律 6 几个常用的电路名词 1 支路 电路中流过同一电流的几个元件串联的分支 m 2 结点 三条或三条以上支路的汇集点 连接点 n 3 回路 由支路构成的 电路中的任意闭合路径 l 4 网孔 指不包含任何支路的单一回路 网孔是回路 回路不一定是网孔 平面电路 的每个网眼都是一个网孔 7 结点电流定律 KCL 基尔霍夫电流定律 KCL 是用来确定联接在同一结点上的各支路电流之间的关系 根据电流连续性原理 电荷在任何一点均不能堆积 包括结点 故有 任一瞬间 流 向某一节点电流的代数和恒等于零 数学表达式为 i 0 任意波形的电流 I 0 直流电路中电流 出入 的另一种形式 可得ii KCL KCL 推广应用 在任一瞬间通过任一封闭面的电流的代数和也恒等于零 8 回路电压定律 KVL 基尔霍夫电压定律 KVL 是用来确定回路中各段电压之间关系的电路定律 根据电位的单值性原理 绕回路一周 电位升高的数值必定等于电位降低的数值 故有 精品文档 3 欢迎下载 任一瞬间 沿任一回路参考绕行方向 回路中各段电压的代数和恒等于零 U 0 可得 KVL 另一形式 IR US 推论 电路中任意两点间的电压等于两点间任一条路径经过的各元件电压的代数和 9 例题 欧姆定律解决的是元件上电压 电流的约束关系 这种约束取决于支路元件的性质 与电路结构无关 KCL 和 KVL 阐述的是电路结构上电压 电流的约束关系 取决于电路的 连接形式 与支路元件的性质无关 应用 KCL 定律解题首先约定流入 流出结点电流的参考方向 其目的是为了给方程式 中的各项给出其正 负依据 若计算结果电流为负值 说明该电流的实际方向与电路图上 标示的参考方向相反 KCL 定律的推广应用主要应把握广义结点的正确识别 KVL 定律的推广应用则要在充分 理解电位单值性原理的基础上 正确列写式中各段电压的正 负 精品文档 4 欢迎下载 YY 3 3 1 RRRR 或 10 电源之间的等效变换 理想电压源和理想电流源均属于无穷大功率源 它们之间是不能等效变换的的 实际电源 的两种模型存在内阻 因此它们之间可以等效变换 精品文档 5 欢迎下载 电路中某一点的电位是指由这一点到参考点的电压 电路的参考点可以任意选取 通常认为参考点的电位为零 11 例题 电路中某一点的电位等于该点到参考点的电压 电路中各点的电位随参考点选的不同而改变 但是任意两点间的电压不变 精品文档 6 欢迎下载 4 个桥臂电阻的值只要满足对臂电阻的乘积相等的平衡条件 电桥 电路就由一个复杂电路变为简单电路 分析过程将大大简化 精品文档 7 欢迎下载 含有受控源的电路分析要点一 可以用两种电源等效互换的方法 简化受控源电路 但简化时注意不能把控制量化简掉 否则会留下一个没有控制量的受控源电路 使电路无法求解 含有受控源的电路分析要点二 如果一个二端网络内除了受控源外没有其他独立源 则此二端网络的开路电压必为 0 因 为 只有独立源产生控制作用后 受控源才能表现出电源性质 求含有受控源电路的等效 电阻时 须先将二端网络中的所有独立源去除 恒压源短路处理 恒流源开路处理 受控 源应保留 含受控源电路的等效电阻可以用 加压求流法 求解 精品文档 8 欢迎下载 电路分析基础第二章电路分析基础第二章 一 一 支路电流法支路电流法 1 1 定义 以支路电流为未知量 定义 以支路电流为未知量 根据基尔霍夫两定律列出必要的电根据基尔霍夫两定律列出必要的电 路方程 进而求解客观存在的各支路方程 进而求解客观存在的各支 路电流的方法 称支路电流法 路电流的方法 称支路电流法 2 2 适用范围 原则上适用于各适用范围 原则上适用于各 种复杂电路 但当支路数很多时 种复杂电路 但当支路数很多时 方程数增加 计算量加大 因此 方程数增加 计算量加大 因此 适用于支路数较少的电路 适用于支路数较少的电路 3 3 应用步骤 应用步骤 1 1 确定已知电路的支路数 确定已知电路的支路数 m m 并 并 在电路图上标示出各支路电流的参在电路图上标示出各支路电流的参 考方向 考方向 2 2 应用 应用 KCLKCL 列写列写 n 1n 1 个独立结点个独立结点 方程式 方程式 3 3 应用 应用 KVLKVL 定律列写定律列写 m n 1m n 1 个独立电压方程式 个独立电压方程式 4 4 联立求解方程 求出 联立求解方程 求出 m m 个支路电流 个支路电流 精品文档 9 欢迎下载 二 回路电流法二 回路电流法 1 1 定义定义 以假想的回路电流为未知量 根据 以假想的回路电流为未知量 根据 KVLKVL 定律列出必要的电路方程 进而求解客观定律列出必要的电路方程 进而求解客观 存在的各存在的各 支路电流支路电流 的方法 的方法 称回路电称回路电 流法 流法 2 2 适用适用 范围 适范围 适 用于支路用于支路 数较多但数较多但 网孔数较少的复杂电路 网孔数较少的复杂电路 3 3 应用步骤应用步骤 1 1 选取自然网孔作为独立回路 在网孔中标出各回路电流的参考方向 同时作为回路的 选取自然网孔作为独立回路 在网孔中标出各回路电流的参考方向 同时作为回路的 绕行方向 绕行方向 2 2 建立各网孔的 建立各网孔的 KVLKVL 方程 注意自电阻压降恒为正 公共支路上的互阻压降由相邻回路方程 注意自电阻压降恒为正 公共支路上的互阻压降由相邻回路 电流而定 电流而定 3 3 对联立方程式进行求解 得假想各回路电流 对联立方程式进行求解 得假想各回路电流 4 4 在电路图上标出客观存在的各支路电流参考方向 按照它们与回路电流之间的关系 在电路图上标出客观存在的各支路电流参考方向 按照它们与回路电流之间的关系 求出各支路电流 求出各支路电流 支路电流是客观存在于各条支路中的响应 一般是电路分析求解的对象 回路电流则支路电流是客观存在于各条支路中的响应 一般是电路分析求解的对象 回路电流则 是为了减少电路分析中方程式的数目而人为假想的电路响应 由于回路电流对它所经过的是为了减少电路分析中方程式的数目而人为假想的电路响应 由于回路电流对它所经过的 电路结点 均流入一次 流出一次 因此自动满足电路结点 均流入一次 流出一次 因此自动满足 KCLKCL 定律 这样在电路求解的过程中就定律 这样在电路求解的过程中就 可省去可省去 KCLKCL 方程 对结点数较多 网孔数较少的电路十分适用 方程 对结点数较多 网孔数较少的电路十分适用 回路电流经过的各条支路 若支路上仅流过一个回路电流 则这个支路电流在数值上回路电流经过的各条支路 若支路上仅流过一个回路电流 则这个支路电流在数值上 就等于该回路电流 方向与回路电流一致时为正 相反为负 公共支路上通过两个回路电就等于该回路电流 方向与回路电流一致时为正 相反为负 公共支路上通过两个回路电 流 即支路电流在数值上等于这两个回路流 即支路电流在数值上等于这两个回路 电流之代数和 与支路电流方向一致的取电流之代数和 与支路电流方向一致的取 正值 与支路电流方向相反的取负值 正值 与支路电流方向相反的取负值 例题 例题 精品文档 10 欢迎下载 如选取各回路电流均为顺时针方向时 三个方程式中左边第一项自电阻压降恒为正值 如选取各回路电流均为顺时针方向时 三个方程式中左边第一项自电阻压降恒为正值 左边其余项为互电阻压降 恒为负值 方程式右边为电源压升 由左边其余项为互电阻压降 恒为负值 方程式右边为电源压升 由 与回路电流方与回路电流方 向一致时取正 反之取负向一致时取正 反之取负 此电路有此电路有 6 6 条支路 运用支路电流法求解电路时显然要列条支路 运用支路电流法求解电路时显然要列 6 6 个方程式联立求解 因此繁个方程式联立求解 因此繁 琐而复杂 由于该电路具有琐而复杂 由于该电路具有 4 4 个结点 应用个结点 应用 回路电流法就可省去回路电流法就可省去 4 1 34 1 3 个个 KCLKCL 方程式 方程式 这样 仅列这样 仅列 6 4 1 36 4 1 3 个个 KVLKVL 方程式即可解出方程式即可解出 各网孔电流 进而求出支路电流 各网孔电流 进而求出支路电流 2 32 3 结点电压法结点电压法 1 1 定义 以定义 以 结点电压为待结点电压为待 求量 利用基求量 利用基 尔霍夫定律列尔霍夫定律列 出各结点电压出各结点电压 方程式 进而方程式 进而 求解电路响应求解电路响应 的方法 的方法 2 2 适用范围 适用范围 适用于支路数较多但结点数较少的复杂电路 与支路电流法相比 它可减少适用于支路数较多但结点数较少的复杂电路 与支路电流法相比 它可减少 m n 1m n 1 个方程个方程 式 式 3 3 解题步骤 解题步骤 1 1 选定参考结点 其余各结点与参考点之间的电压就是待求的结点电压 均以参考点 选定参考结点 其余各结点与参考点之间的电压就是待求的结点电压 均以参考点 为负极 为负极 2 2 标出各支路电流的参考方 标出各支路电流的参考方 向 对向 对 n 1n 1 个结点列写个结点列写 KCLKCL 方程方程 式 式 3 3 用 用 KVLKVL 和欧姆定律 将结和欧姆定律 将结 点电流用结点电压的关系式代替 点电流用结点电压的关系式代替 写出结点电压方程式 写出结点电压方程式 精品文档 11 欢迎下载 5 5 由结点电压求各支路电流及其它响应 由结点电压求各支路电流及其它响应 4 4 解方程 求解各结点电压 解方程 求解各结点电压 用结点电压法求解结点用结点电压法求解结点 n 2n 2 的复杂电路时 显然只需列写出的复杂电路时 显然只需列写出 2 1 12 1 1 个结点电压方程式 个结点电压方程式 即 即 注意 式中分子部分为各支路恒压源与其支路电阻之比的代数和 其中恒压源正极与结注意 式中分子部分为各支路恒压源与其支路电阻之比的代数和 其中恒压源正极与结 点点 相近时取正 反之取负 分母则为各支路电导之和 相近时取正 反之取负 分母则为各支路电导之和 精品文档 12 欢迎下载 2 52 5 戴维南定理戴维南定理 1 1 定义 对外电路来说 任何一个线性有源二端网络 均可以用一个恒压源 定义 对外电路来说 任何一个线性有源二端网络 均可以用一个恒压源U US S 和一和一 个电阻个电阻R R0 0 串联的有源支路等效代替 其中恒压串联的有源支路等效代替 其中恒压 源源U US S 等于线性有源二端网络的开路电压等于线性有源二端网络的开路电压U UOCOC 电 电 阻阻R R0 0 等于线性有源二端网络除源后的入端等效等于线性有源二端网络除源后的入端等效 电阻电阻R Rabab 精品文档 13 欢迎下载 精品文档 14 欢迎下载 精品文档 15 欢迎下载 精品文档 16 欢迎下载 精品文档 17 欢迎下载 精品文档 18 欢迎下载 精品文档 19 欢迎下载 精品文档 20 欢迎下载 精品文档 21 欢迎下载 精品文档 22 欢迎下载 精品