导图社区 电工技术复习
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编辑于2021-04-30 13:56:51电工技术
电路元件
R电阻
电阻是电子产品中最常用、最基本的电子元件之一, 是耗能元件
电阻单位:欧姆Ω
金属电阻
R=ρ*l/s
普通色环电阻
色环标记法
电阻的作用:限制电流, 分压, 分流
RH电位器:可调节阻值的电阻,带箭头的电阻
G电导:与电阻互为倒数,G=1/R
L电感器
电感器一般由骨架、绕组、铁芯、屏蔽罩等组成, 电感元件是一种能够贮存磁场能量的元件,是实际电感器的理想化模型
电感单位:亨利H
电感的作用: 通直阻交,导通直流,阻碍交流。
C电容器
由两个导体中间隔以绝缘物质组成的,导体称为电容器的极板。 电容器加上电源后,极板聚集等量异号的电荷,带正电荷为正极板,带负电荷为负极板。电容器是能够储存电场能量的元件。
电容单位:法拉F
瓷片电容(无极性) 薄膜电容(无极性) 电解电容(有极性)
电解电容极性的识别 ① 新出厂的电解电容有两个引脚,长脚为正极,短脚为负极。 ② 观察电解电容表面的标注,标有长条细线对应的引脚为负极,另一个引脚为正极
注意: ①实际加在电容两端的电压应不超过耐压值,否则电容器将被击穿 ②电解电容的极性不能接错
电容的作用: 隔直通交,隔断直流,导通交流,滤波,移相,调谐等。
测量
数据标记法
① 直标法:直接用数字与单位符号表示
②文字符号法:单位符号的位置夹在数字间代表小数点的位置
③数字表示法:最后的一位数字是10的次幂,单位省略,默认电阻为Ω,电容为pF
④色环表示法:只用于色环电阻,用色环颜色表示阻值,从电阻头近的一端开始读,对照色环数值的表。 4位色环电阻表示法:前2位代表有效数字,第3位是倍乘,最后一位是允许误差% 5位色环电阻表示法:前3位代表有效数字,第4位是倍乘,最后一位是允许误差%
误差分析
测量值与理论值总是有一定的出入,称为误差
测量误差
任何测量结果都会有误差,而误差的大小又直接影响到测量的精确程度。不可能完全消除误差,但可以采取各种方式控制和减小误差,从而得到更精确的测量结果。
绝对误差
测量所得被测量的值x与被测量的真值x0之差为绝对误差Δx 绝对误差x是有纲量的代数值,其纲量与被测量的纲量相同,其大小和正负分别表示测量值偏离真值的程度和方向
ΔX=X-X0
相对误差
相对误差是绝对误差与被测量真值X0之比的百分数 相对误差越小,测量的准确度就越高
γ0=(ΔX/X0)×100%
由于被测量值的真值无法得到,在误差越小,要求不太严格的场合,可用实际测量值x来代替,即γ0=(ΔX/X)×100%
引用误差
引用误差是绝对误差与测量仪器仪表的满刻度值xm之比的百分数
γm=(ΔХ/Хm)×100%
系统误差
在相同的条件下,多次测量同一量时,误差的绝对值和符号保持恒定,或测试条件改变时,按一定规律随条件变化的误差
随机误差
在相同的条件下,多次测量同一个量时,每一次测量误差的大小和符号都是随机的,不可预知的误差
粗大误差
在测量时,有可能会出现与实际明显不符的测量值。使测量值明显偏离被测量值真值的误差称为粗大误差,含有粗大误差的测量值被称为坏值
电路组成
(1)是提供电能的能源,简称电源; (2)是用电装置,统称其为负载,它将电能转换为其他形式的能量; (3)是连接电源与负载传输电能的金属导线,简称导线。
电流
在单位时间内通过导体横截面的电荷量,其单位为安培(A)
DC直流电流
I大小与方向不随时间变化的电流
AC交流电流
i大小与方向均随时间变化的电流
电压
直流电压U
U大小与方向不随时间变化的电压
交流电压u
u大小与方向均随时间变化的电压
电压也叫电位差,Va-Vb=Uab
参考方向
实际方向与参考方向
正电荷运动的方向规定为电流的实际方向。 任意假设的电流方向称为电流的参考方向。 根据参考方向计算出结果若i>0则实际方向 与参考方向一致,否则不一致
电压的实际方向规定由电位高处+指向电位低处—。 与电流方向的处理方法类似,可任选一方向为电压的参考方向。
电路图中所标注的均是参考方向,并以参考方向为依据列方程。 电压的参考极性用“+”、“−”标注,电流的参考方向用“→”标注。 当u(或i)>0时,表明实际方向与参考方向一致,否则相反。
关联参考方向与非关联参考方向
电流参考方向和电压参考方向可以相互独立地任意确定, 但为了方便起见,常常将其取为一致,称关联方向; 如不一致,称非关联方向。若无说明默认关联。
电路基础概念
支路: 电路中具有两个端钮且通过同一电流的每个分支(至少含一个元件),叫支路。
节点: 3条或3条以上支路的连接点叫做节点。
回路: 电路中由若干条支路组成的闭合路径叫做回路。
网孔: 内部不含有支路的回路称为网孔。
功率
关联参考方向
p = ui
非关联参考方向
p =- ui
不论u、i是否是关联参考方向,若p>0,则该元件吸收(或消耗)功率;若p<0,则该元件发出(或供给)功率
基尔霍夫定律
基尔霍夫电流定律KCL
任一时刻,流入电路中的任一个节点的各支路电流代数和恒等于零
∑i=0
以电流i的参考方向为依据列方程,流入节点的电流前取“+”,否则取“−”。
源于电荷守恒
I流入=I流出
基尔霍夫电压定律KVL
任一时刻,沿电路中的任何一个回路,所有支路的电压代数和恒等于零
∑u=0
以电压u的参考方向为依据列方程,当u的参考方向与绕行方向一致时,该电压前取“+”,否则取“−”。
源于能量守恒原理
U正=U负
电路分析方法
支路电流法
支路电流法是以支路电流为未知数,根据KCL和KVL列方程的一种方法。
(1)在电路图上标出所求支路电流参考方向,再选定回路绕行方向。 (2)根据KCL和KVL列方程组。 (3)联立方程组,求解未知量。
网孔电流法
以假想的网孔电流为未知数,应用KVL列出各网孔的电压方程,并联立解出网孔电流,再进一步求出各支路电流的方法称为网孔电流法。
回路电流法(网孔电流法)是以回路电流作为电路的变量,利用基尔霍夫电压定律列写回路电压方程,进行回路电流的求解。然后再根据电路的要求,进一步求出待求量。
(1) 首先确定独立回路并设定回路电流的绕行方向。 (2) 根据KVL列出以回路电流为未知量的电压方程∑U=0 。 (3) 两个未知量, 两个方程, 联立求解出Ia和Ib。 (4) 求解出回路电流后, 再用回路电流表示各支路电流。 注意:回路电流法(网孔电流法)适用于电压源。如有电流源时应作电压源等效变换处理。
写出一般式 R11Ia+R12Ib=US11 R21Ia + R22Ib = US22
式中,R11 为网孔1的所有电阻之和,R22 为网孔2的所有电阻之和,并分别称为网孔1、2的自阻,自阻总是正的; R12 代表相邻1、2两网孔之间的公共支路的电阻,称为互阻,互阻的正负取决于流过公共支路的网孔电流的分析,相同为正,相反为负。 Us1为网孔1中所有电源压源电位升(从负极到正极)的代数和, Us2为网孔2中所有电源压源电位升(从负极到正极)的代数和当电压源沿本网孔电流的参考方向电位上升时(即由-到+,低电位到高电位),Us为正否则为负。
求出Ia和Ib后,根据支路电流的方向与各网孔电流间的加减得出支路电流的大小。
节点电压法
以节点电压为未知数,应用KCL列出各节点的电流方程,并联立解出节点电压,再进一步求出各支路电流的方法称为节点电压法。
节点电压法是以节点电压为求解电路的未知量,利用基尔霍夫电流定律和欧姆定律导出(n–1)个独立节点电压为未知量的方程,联立求解,得出各节点电压。然后进一步求出各待求量。
(1)电路中,任意选择一节点为参考点,其他节点与参考点之间的电压便是节点电压。 (2)设节点0为参考点,则节点①、②的电压分别为U10、U20。列出KCL方程。 (3)将电流换成电压除电阻再变为电导乘电压形式。 (4)求解出各节点的电压U10和U20,然后除于要求的支路上的电阻求出每个支路的电流。
写出一般式为 G11U10+G12U20 = IS1 G21U10+G22U20 = IS2
式中,G11 = G1 + G2 + G3为节点①的所有电导之和, G22=G3+G4+G5为节点②的所有电导之和, G11、G22分别称为节点①、②的自导,自导总是正的; G12=G21=−G3,G12、G21代表相邻①、②两节点之间的所有公共支路的电导之和,称为互导,互导总是负的。
注意:支路相连的支路电流源串联的电阻不算!!!!
弥尔曼定理
弥尔曼定理是用来解仅含两个节点的电路的节点法。
推广到一般情况得
等效变换
电阻的串并联及分压分流公式
具有相同电压电流关系(即伏安关系,简写为VAR)的不同电路称为等效电路,将某一电路用与其等效的电路替换的过程称为等效变换。
串联分压
并联分流
电压源与电流源的等效变换
实际电源既可以用电压源模型表示,也可以用电流源模型表示。两种模型具有相同的VAR,所以二者可以等效互换。
两种电源模型的等效变换 所谓外部等效, 就是要求当与外电路相连的端钮a、 b之间具有相同的电压时, 端钮上的电流必须大小相等, 参考方向相同。如图所示:
等效变换公式:Us=I1Rs‘ Rs=Rs’
戴维南定理
对外电路来说,任何一个线性有源二端网络,都可以用一个电压源和电阻串联的支路来代替,其电压源电压等于线性有源二端网络的开路电压UOC,电阻等于线性有源二端网络除源后两端间的等效电阻Ri。这就是戴维南定理。
Uoc等于该二端网络的开路电压,Uab。
Ri等于该二端网络中所有电压源短路(电流源变成导线),所有电流源开路(连接电流源的支路都断开)时的等效电阻,Ri称为戴维南等效电阻。
补充:诺顿定理(由戴维南定理变换而来)
对外电路来说,任何一个线性有源二端网络,都可以用一个电流源和电阻并联的电路来代替,其电流源电流等于线性有源二端网络的短路电流ISC,电阻等于线性有源二端网络除源后两端间的等效电阻Ro。这就是诺顿定理。
叠加定理
在含有多个激励源的线性电路中,任一支路的电流(或电压)等于各理想激励源单独作用在该电路时,在该支路中产生的电流(或两点间产生的电压)的代数之和。这一性质称之为叠加定理。
(1)设电压源单独作用
令电流源不作用,即等效为开路,(连接电流源的支路断开)
(2)设电流源单独作用
令电压源不作用,即等效为短路,(连接电压源的电压源变成导线)
注意: ①应用叠加定理对电路进行分析,可以分别看出各个电源对电路的影响,尤其是交、直流共同存在的电路。 ② 戴维南定理和叠加定理的应用条件是:只适用于线性电路(线性电路是指只含有线性电路元件的电路)。 ③ 由于功率不是电压或电流的一次函数,所以不能用叠加定理来计算功率。
(3) 在分解的电路模型中, 若电流或电压的参考方向与原电路中电流或电压的参考方向相同, 则叠加时电流或电压取正号, 否则取负号。