自动化基础导学第二章脑图

自动化基础导学第二章脑图，讲述了电路的作用及组成、电路的模型、电流和电压的参考方向、电路基本定律与应用、基尔霍夫定律等内容。

第二章

• 电路的作用及其组成
  • 组成
    • 电源、负载、 开关、导线、熔丝、仪表
      • 电源输出电能
      • 负载使用电能
      • 开关控制电路
      • 熔丝保护电路
      • 仪表测量电路
      • 导线传输分配电能
      • 子主题
  • 作用
    • 实现电能的传输和转换
    • 实现信号的传输和处理
• 电路的模型
  • 电路模型将实际原件理想化（模型化）近似反映原件的特性。电路模型简称电路
  • 用理想的电路元件或组合模拟器件建立模型，简称建模
• 电流和电压的参考方向
  • 在指定电流和电压的参考方向下，电流的正负可以反映电流的实际方向
  • 电流的实际方向是正电荷移动方向：电压的方向是高电位到低电位
  • 当电流的参考方向和和电压的一致时，为关联参考方向
• 电路基本定律与应用
  • 三种基本无源元件
    • 电阻
      • 欧姆定律：I=U/R
    • 电感
      • 电感电压与其电流变化率成正比。
      • 因为u有限，所以电感的电流只能连续不能跳变
      • 公式u=Ldi/dt和微分形式（略），电感记忆电压
    • 电容
      • 电容电压不变时，电流为0
      • 由于i有限，电容电压只能连续不能跳变
      • 公式：i=Ldu/dt和微分形式（略），电容记忆电流
• 基尔霍夫定律
  • 基本概念
    • 支路：若干元件构成的分支
    • 节点（>=3条支路）
    • 回路（闭合路径）
    • 网孔（内部不含支路）
  • 两大定律
    • KCL
      • ∑i=0 (应用于节点，物理背景为电荷守恒定律，又称节点电流定律)
    • KVL
      • ∑u =0（应用于任意闭合回路，物理背景为能量守恒定律，又称回路电压定律）
      • 这两个定律均与元件的相互连接有关，与元件的性质无关
• 电源及其等效模型
  • 电源与负载的判定方法：UI同向为负载 UI反向为电源
  • 电源工作方式
    • 开路状态时：I=0,U=E,P=I^2RP=0
    • 短路状态时：U=0,I=E/R0,P=UI=0,Δp=R0I^2
  • 电压源
    • 实际应用中，内阻小，电流远小于额定电流，可认为是理想的
  • 电流源
    • 内阻比相对负载阻抗很大，负载阻抗波动基本不会改变电流大小，负载阻抗只有并联在电流源上才有意义，与内阻是分流关系
• 计算
  • 电位（必须选择参考零点）
  • 电阻串并联总阻值计算（略）
  • 数字万用表读法举例（3又1/2：整数位表示能显示0~9的所有数字的位数，1/2表示最高位的实际最大值，理论最大值，即-199.9~199.9mv）
  • 支路电流法，根据KCL和KVL方程（n个支点、b条支路，可列出n-1个kcl， b-(n-1)个KVL，一共可列b个方程，解出b个支路的电流值）
    • 基本步骤： 1、判断电流参考方向和回路然绕行方向 2、判定支路数b和节点数n 3、列出n-1个节点电流方程，b-（n-1)个回路电压方程 4、联立。求解
  • 节点电压法：根据节点电压列出kcl方程，用到欧姆定律
    • 基本步骤： 1、标出各支路电流的参考方向 2、选择参考零点，标出其他点的电压 3、写出kcl方程 4、利用节点电压计算各支路电流，代入kcl方程 5、联立求解
• 电容的充电、电感的储能过程
  • 核心：趋于稳态
  • 从一种稳态到另一种稳态需要一定时间过渡
  • 涉及：Uc（0+）=Uc（0-） iL(0+)=iL(0-)