电路原理课件

1、电路主要知识点11.1 参考方向 求解电路时，需预先给电流i(t)和电压u(t)任意指定一个参考方向。 在规定的参考方向下，计算后若i(t)0，则电流i(t)的实际方向与参考方向一致；若i(t)0，则电压u(t)的实际方向与参考方向一致；若u(t)0，则电压u(t)的实际方向与参考方向相反。注意：参考方向可以任意指定，但是一经规定，在计算过程中便不得随意改变。一、电阻电路21.1.1一致的参考方向（关联参考方向） 电流的参考方向是从电压的“+”流向“”，或者说顺电流方向电位是降低的，如图1.1所示。 图1.1一致的参考方向31.1.2非一致的参考方向(关联参考方向) 电流从的参考方向是从电压的

2、“”流向“+”，或者说顺电流方向电位是升高的，如图1.2所示。说明：在电路分析中，为了叙述的简便，往往并不把元件中电流和电压的参考方向同时设定出来，而是只设定出两者之一，当无特别说明时，就认定电压和电流是一致的参考方向。图1.2 非一致的参考方向41.2网络定理1.2.1 叠加定理 在若干激励源共同作用的线性电路中,若将激励(独立源)一个一个地作用(受控源保留)，则各激励分别在任一元件上产生的响应的代数和，即等于所有激励共同作用时在该元件上产生的响应。5叠加定理只适用于线性电路；线性电路中的一个激励（或一组独立源）单独作用时 ，其余的激励应全部等于零。 令 us=0, 即电压源代之以短路 令

3、is=0, 即电流源代之以开路 所有元件的参数和联接方式均不能更动。 在含受控源的电路中，受控源的处理与电阻元件相同，均须保留，但其控制变量将随激励不同而改变。叠加定理适用于电流和电压，而不适用于功率。叠加的结果为代数和，因此应注意电压与电流的参考方向。不同激励作用时对应不同的电路图，应分别画出，并且在图中标出式子中用到的符号。注意：6电路中的任何一个二端元件或二端网络，若已知其端电压，可用一个电压源来代替，此电压源的电压的函数表达式和参考方向均与已知的端电压相同。若已知其端电流，可用一个电流源来代替，此电流源的电流的函数表达式和参考方向均与已知的端电流相同。1.2.2 替代定理7替代定理不仅

4、适用于线性电路，也适用于非线性电路；被替代的支路或二端网络，可以是有源的，也可以为无源的；受控源的控制支路和受控支路不能一个在被替代的局部二端网络中，而另一个在外电路中。换句话说，受控源的控制量不能因替代而从电路中消失。注意：8 一个由线性电阻元件、线性受控源和独立源构成的线性电阻性有源二端网络N，对于外部电路而言，可以用一个电压源和一个电阻元件串联组成的等效电路来代替。电压源uoc(t)等于原线性电阻性有源二端网络的开路电压，极性由开路电压的方向决定。电阻元件Req等于将原线性电阻性有源二端网络N中所有独立源的激励化为零时该网络的端口等效电阻。1.2.3 戴维宁定理91.3 节点分析法基本思

5、想 以独立节点电压为求解变量，根据KCL定律对独立节点列方程，联立可解出节电电压及其它未知量。节点电压 在电路中任选一节点作为参考节点，设其电位为零，则其它节点到参考该节点的电压就是节点电压。节点电压数节点数1独立节点数10 在各节点电压共同作用下，由一个节点流出的电流的代数和，等于流入该节点的电流源电流的代数和。 若有3个独立节点，则节点方程为：节点方程的物理意义11节点方程的列写步骤确定独立节点数目；列规范的节点方程；若含有无伴电压源支路，不能直接套用公式列写节点方程。此时须采用下列两种处理方法： (1)选电压源的一端节点作为参考节点，则该电压源的另一端节点电压为已知，该节点不再列写节点方

6、程（首选）； (2)用广义节点方程求解；对于电流源与电阻串联，电压源与电阻并联的支路，该电阻忽略，不在方程中出现；电路中若含有受控源，先将其按同类型的独立源处理，以上步骤均相同，只是最后增加将受控源的控制变量用节点电压表示的补充方程。12二、动态电路的时域分析2.1线性动态元件2.1.1 线性电容元件电容对直流(稳态)相当于开路u、i取一致参考方向微分形式 C电容元件的电容量，常数 132.1.2 线性电感元件电感对直流(稳态)相当于短路u、i取一致参考方向微分形式 L电感元件的电感量，常数 142.2 动态电路的输入-输出方程2.2.1 动态电路2.2.2 输入输出方程含有动态元件(即储能元

7、件)的电路。输入：作为输入激励的电压或者电流简称输入。 f(t) 如：电压源、电流源输出：作为待求响应的电压或者电流简称输出。 r(t) 如：待求响应，任意电压或电流输入输出方程：联系输入变量和输出变量之间关系的 单一变量的微分方程。15 线性动态电路输入输出方程的阶数等于电路中独立储能元件的个数。 注意162.3 初始状态和初始条件2.3.1原始状态 独立的uc(0-)、iL(0-)或q(0-)、(0-)的数值的集合称为电路的原始状态。2.3.2初始状态 独立的uc(0+)、iL(0+)或q(0+)、(0+)的的数值集合称为电路的初始状态。172.3 初始状态和初始条件2.3.3换路定则当电

8、容电流为有限值时 当电感电压为有限值时 181）由换路前t=0时刻的电路（一般为稳定状态）求uC(0)或iL(0) ；2）由换路定律得uC(0+)和iL(0+) ；3）画t=0+ 时刻的等效电路：电容用电压为uC(0+)电压源替代，电感用电流为iL(0+)电流源替代，方向与原电容电压、电感电流方向相同；4）由t=0+电路求所需各变量在0+时刻的值。2.3.4 求初始值求初始值的具体步骤：192.4 一阶电路对阶跃激励的全响应全响应由输入激励与原始状态共同产生的响应。一阶电路对阶跃激励的全响应的一般表达式 全响应的初始值、稳态解和电路的时间常数，称为一阶线性电路全响应的三要素。求出初始值、稳态值

9、和时间常数即可按上式直接写出全响应的函数式。这种方法就叫做三要素法。20若为直流激励，则其全响应为：注意：三要素法只能用于求解一阶电路的响应；求 时对应的Req为去掉激励源后从电容或者电感端看过 去的等效电阻。2.4 一阶电路对阶跃激励的全响应213.1 正弦电压和电流的基本概念3.1.1 基本概念Um，Im：正弦量的幅值，最大值（振幅、峰值）U，I：正弦量的有效值三、动态电路的频域分析22 ：正弦量的初相角，即t=0时的相位角，它决定正弦量在零时刻的起始值。 ：正弦量的角频率，是衡量正弦量变化快慢的量，即每秒变化的弧度数。3.1.1 基本概念单位：弧度/秒 （rad/s）注：幅值、角频率、初

10、相称为正弦量的三要素。233.1.2正弦量的向量表示法相量 相量是把正弦量的幅值或有效值与初相集中表示的复数。相量的本质是复数，用相量表示正弦量的基础是用复数表示正弦量。时域形式：相量形式：（最大值相量）（有效值相量）243.2 二端元件伏安关系的相量形式与相量图电阻元件 时域形式 相量形式 相量图有效值关系相角关系电容元件 时域形式 相量形式 相量图有效值关系相角关系电感元件 时域形式 相量形式 相量图有效值关系相角关系阻抗的模阻抗角3.3 阻抗28电阻 、电感、电容的阻抗分别为：3.3 阻抗29（注：端口电流、电压取一致性参考方向，电流均从同名端流入或流出）特征方程：n：变比3.4理想变量

11、器30理想变量器的阻抗变换3.4理想变量器313.5 谐振电路3.5.1串联谐振电路 谐振条件 0 称为串联谐振角频率32等效电路33谐振条件 0 称为并联谐振角频率3.5.2并联谐振电路 34等效电路353.6正弦电流电路中的功率名称计算公式单位瞬时功率W有功（平均）功率1. 说明： U，I分别为二端网络端口电压与电流有效值； 2. P = 端口处电源提供的平均功率 =网络内部各电阻消耗的平均功 率的总和W无功功率Var视在功率VA复功率VA36四、三相电路4.1三相电源的概念与定义 若三个电压源的电压 为大小（幅值或有效值）相等，频率相同，初相位互差120o的正弦电压，则这三个电压源的组合

12、称为对称三相电源，简称三相电源，其中一个电压源为一相，依次为A相，B相，C相。三相电源定义A-B-C的相序称为正序，或顺序C-B-A的相序称为负序，或逆序 374.1三相电源的概念与定义时域形式相量表示385.1 非正弦周期电压电流的有效值 瞬时值有效值电流电压五、非正弦周期电路稳态电路395.2非正弦周期电路的平均功率注意：只有同频率的电压谐波和电流谐波才能构成平均功率。405.3线性电路在非正弦周期激励下的稳态分析计算具体步骤：将非正弦周期性激励函数进行傅里叶级数展开，然后取前若干项进行计算。若命题中已经给出若干次谐波激励的解析式，则直接进行以下计算。根据叠加定理，分别计算激励的直流分量和各次谐波分量单独作用时在电路中产生的稳态响应；将直流分量和各谐波激励所产生的时域响应叠加，即得线性电路对非正弦周期性激励的稳态响应。 41注意 (1) 当激励函数中的直流分量单