导图社区 电路原理(电路理论)
总纲目录 第一章 电路模型和基本定律 第二章 线性电阻网络分析 第三章 线性动态电阻暂态过程分析 第四章 正弦电路的稳态分析 第五章 简谐与周期非正弦电路
编辑于2022-03-31 10:31:11简要归纳总结了磁相变材料的热效应表征方式,以及相关领域研究的前沿问题和研究方法。
该思维导图围绕硬盘相关知识展开,涵盖了硬盘的分类、读写方式和性能指标等方面。首先介绍了机械硬盘(HDD)与固态硬盘(SSD)的工作原理及特点。随后,深入探讨了顺序读写与4K随机读写的区别与应用场景。最后,通过传输速率、IOPS、延迟等性能指标,对比了不同硬盘的表现与适用性,帮助理解在数据存储与访问中,如何选择合适的硬盘类型以满足不同需求。
固体物理的第五章通常涵盖能带理论,这是研究固体材料中电子行为和性质的重要理论。能带理论是固体物理中最为基础和重要的理论之一,它描述了电子在周期性晶体结构中的运动和能量分布。 1、布洛赫定理; 2、晶格势场; 3、能带结构; 4、禁带和导带; 5、费米能级和费米面; 6、电子的散射和导电性; 7、电子的光学性质。 总的来说,能带理论为我们理解固体材料的电子性质和行为提供了重要的框架。通过研究能带结构和费米面,我们可以解释材料的导电性、磁性、光学性质等特性,为固体材料的应用和设计提供了理论依据。
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简要归纳总结了磁相变材料的热效应表征方式,以及相关领域研究的前沿问题和研究方法。
该思维导图围绕硬盘相关知识展开,涵盖了硬盘的分类、读写方式和性能指标等方面。首先介绍了机械硬盘(HDD)与固态硬盘(SSD)的工作原理及特点。随后,深入探讨了顺序读写与4K随机读写的区别与应用场景。最后,通过传输速率、IOPS、延迟等性能指标,对比了不同硬盘的表现与适用性,帮助理解在数据存储与访问中,如何选择合适的硬盘类型以满足不同需求。
固体物理的第五章通常涵盖能带理论,这是研究固体材料中电子行为和性质的重要理论。能带理论是固体物理中最为基础和重要的理论之一,它描述了电子在周期性晶体结构中的运动和能量分布。 1、布洛赫定理; 2、晶格势场; 3、能带结构; 4、禁带和导带; 5、费米能级和费米面; 6、电子的散射和导电性; 7、电子的光学性质。 总的来说,能带理论为我们理解固体材料的电子性质和行为提供了重要的框架。通过研究能带结构和费米面,我们可以解释材料的导电性、磁性、光学性质等特性,为固体材料的应用和设计提供了理论依据。
电路理论
电路模型和基本定律
电阻连接及其等效变换
串联
并联
混联
对于复杂网格电路,灵活运用等式移动接线
星型和三角等效变换
电源连接及其等效变换
理想电源的串并联
理想电源与任意元件的串并联
理想电压源并联任何元件都可以用理想电压源替代
理想电流源串联任何元件都可以用理想电流源替代
实际电源的等效变换
实际电压源
实际电流源
两者等效条件
PS.理想电压源和理想电流源不能互换
等效变换的原则:只对对电路等效而言,对内不等效
集总参数电路
定义:有若干理想原件连接而成
电压电流必受到的两约束
元件本身的属性(如欧姆定律)
元件相互之间连接带来的约束(如基尔霍夫)
线性电阻网络分析
支路电流法
分析方法:一般分析法
基础:KCL,KVL,伏安关系
变量:各支路的电流
列方程:结点KCL+回路KVL
注意:选取相互独立的结点和回路
受控源情况:先按独立源处理,然后再补充控制量方程
回路电流法
分析方法:假想分析法
基础:KCL,KVL,伏安关系
变量:回路电流
列方程:回路电流*自阻+互阻*另回路电流=回路电压源代数和
注意
对于互阻,两回路电流方向相反则互阻取负;反之亦然
绕行方向顺回路电流方向,自阻始终为正
受控源情况:同上
含有理想电流源支路
只让一个回路通过电流源,该回路电流便由电流源决定
把电流源的电压作为变量,同时引入回路电流与电流源约束方程
与电流源串联支路的电阻既不作为自阻,也不作为自导
节点电压法
分析方法:电位分析法
基础:KCL,KVL,伏安关系
变量:结点电位
列方程:结点电位*自导-另结点电位*互导=结点间电压(流)源支路的电流代数和
注意:互导恒取负值
含有理想电压源支路
尽可能让电压源支路负极作电位参考点
把电压源支路电流作为变量,同时引入电压源与两端结点电位约束方程
弥尔曼定理
适用条件:仅含有两个节点
替代定理
适用条件:实变、时不变 and 线性、非线性均可
某支路电压(电流)已知,那么该支路可以用电压源/电流源替代
齐性定理
适用条件:
线性电路
只有一个电源
激励与响应成正比
叠加定理
适用条件:线性电路
计算
电压源短路
电流源开路
注意
叠加时注意方向+-
不能用叠加定理计算功率
等效电源定理
无源二端网络
等效电阻
有源二端网络
电压源串电阻(戴维南定理)
注意事项
只能用于求有源二端网络外部支路的电压或电流
被等效的网络是线性的,外部电路是非线性也可用
求等效电阻时,要将一端口内部的全部独立电源置零(电压源短路,电流源开路)
计算
求等效电压
求等效电阻
无受控源
独立电源置零
含受控源(受控源和控制量应同时处于网络内)
外加电压法(未知量一比消了)
求开路电压和短路电流作比
最大功率问题
电流源并电阻(诺顿定理)
利用戴维南求,做电源的等效变换即可
线性动态电路暂态过程的时域分析
动态元件
电容
作用:储存电场能量的元件
伏安关系
微分形式
积分形式
储能
电容是
线性元件
无源元件
储能元件
记忆元件(积分形式)
动态元件(微分形式)
电感
作用:储存磁场能量的元件
伏安关系
微分形式
积分形式
储能
电感是
线性元件
无源元件
储能元件
记忆元件(积分形式)
动态元件(微分形式)
动态电路的暂态过程及初始条件的确定
电容(换路前后,电压恒定,电流可能突变)
电感(换路前后,电流恒定,电压可能突变)
换路定理
一阶电路零输入响应
如何理解零输入?没有输入激励,响应是由储能元件中储存的能量产生的
RC
电压方程
电流方程
电压方程求微分
RL
电流方程
电压方程
电流方程求微分
一阶电路零状态响应
如何理解零状态?储能元件初始值为0,电路在输入激励下产生的响应
一阶电路全响应三要素法
三要素
0+
∞
公式
谐振与周期非正弦电路
串联谐振
概念
阻抗特性
品质因数
衡量损耗的指标
特点
电流达到最大值
向量关系
谐振曲线方程
谐振曲线
滤波特性(对频率的选择性)
Q越大,两峰值向谐振频率处逼近,同时峰值也增大,选择谐振频率附近的电流电压,I/I。-w/w。曲线中,Q越大,越趋近于deta函数
并联谐振
特点
Y最小
在一定电流作用下,U最大
谐振曲线方程
谐振曲线
混联谐振
求复阻抗或者求复导纳
注意在给定条件下的情况
仅支路串联谐振(与该支路并联支路电流为0)
仅支路并联谐振(干路电流为0,干路耦合电感不起作用无互感)
周期非正弦电路
章节要求
计算U、有效值
计算有功功率
电路分析
非正弦周期电流和电压
谐波分析法(基于叠加原理)
周期函数分解为傅里叶级数
恒定分量(直流分量)
一次谐波(基波分量)
二次谐波……
奇次谐波、偶次谐波
非正弦周期量的有效值、平均值和平均功率
有效值
平均功率
只有同频的电压和电流才能构成平均功率
电路分析与计算
1. 直流分量计算时,L短路,C断路
2. 高次谐波计算,不同的角频率,则XL、XC均不同
3. 利用叠加原理
4. 注意事项:计算瞬时值时,不能向量相加,不同w向量相加无意义,应该换回瞬时值相加
非正弦稳态电路的分析与计算
正弦电路的稳态分析
正弦量的基本概念
正弦量的相量表示
相量:表示正弦量的复数
相量法:利用复数计算解决繁琐的三角计算
复相量
代数形式
三角形式
指数形式
极型表示
旋转因子
正弦量的向量表示
振幅相量
有效值相量
定义:有效值相量作为电压(电流)相量
注意
相量只能表示正弦量,不等于正弦量
只有正弦量才能用相量表示
只有同频率的正弦量才能画在同一相量图上
电路基本定律的相量形式
基尔霍夫
RLC伏安关系
电阻伏安关系相量形式
电感伏安关系相量形式
电容伏安关系相量形式
复阻抗、复导纳及其等效变换
RLC串联
宏观表现
成感性,电压超前电流
成容性,电压落后电流
成阻性,电压同步电流
图像
阻抗三角形
电压三角形(阻抗三角形*I)
电压相量图
用于快速判断电路感性or容性
RLC并联
图像
导纳三角形
电流三角形(导纳三角形*u)
电流相量图
等效变换
一个负载或无源二端网络总可以用一个等效的复阻抗或复导纳来表示
等效电路
串联等效电路
负载用R与X串联的等效电路来代替
并联等效电路
用G与B并联的等效电路来代替负载或无源二端网络
正弦稳态电路的功率
种类
瞬时功率
平均功率(有功功率)
无功功率
视在功率
元件
纯电阻
纯电感
纯电容
注意
有功功率仅与耗散元件有关,与储能元件无关
无功功率仅与储能元件有关,与耗散元件无关
有功功率、无功功率守恒(满足总=各个求和),视在功率不守恒
最大功率输出问题
概念
当复外阻抗R和X可以独立变化时
负载获得最大功率条件(共轭匹配)
当负载为阻性时视为纯电阻(功率补偿问题)
负载获得最大功率条件:负载电阻等于复内阻抗的模(模匹配)
正弦稳态电路的计算
★相量图法
功率法
等效变换简化
有效值关系(三角形法)
处理线性电路的一套理论搬过来
三相电路
定义:对称三相电源(同频、等幅、相位差120°)和对称三相负载组成的系统
概念
相电压
相电流
线电压
线电流
中线电流
三相电源的连接
星形连接
线电压有效值为线电压sqrt3倍
线电压超前相电压30°
线电流等于相电流
角形连接(三相电压和为零,保证空载时电源内无环流)
线电流有效值等于相电流sqrt3倍
线电流落后相电流30°
线电压等于相电压
三相电路的计算
电源与负载均为星形连接(且Z对称)(负载星形和角形可以互化)
对称星形电路两中性点电压始终为0(证明弥尔曼定理)
连接两个中性点,化三相电路为一相电路计算
*对于Z非对称电路(实际情况即如此)
为使两中性点间电压尽可能趋于零,尽可能使中线复阻抗减小
这种情况下不能没有中线,否则导致两中性点间电压不等势,会导致有的负载电压偏高,而有的则又偏低
电源与负载均为角形连接
相电流可以直接求出
角化星,得变换后的Z,由相电压求相电流,再由相电流求线电流
考虑线路阻抗时,均化为星形连接电路,然后化为单相电路求解
三相电路的功率
对称三相电路瞬时功率
负载瞬时功率为常数
瞬时功率等于有功功率(平均功率),称功率平衡
三相电路的平均功率(有功功率)
总功率等于负载平均功率之和,其负载平均功率等于:相电压*相电流*cos
无论星形、角形,用线电压和线电流表示功率时均为
ps.上式中角度任然为相电压与相电流相位差角,即负载的阻抗角
三相电路的无功功率
无论负载连接方式如何,均有
当对称时候
视在功率
引入功率因数
在不对称电路中cos角不再是阻抗角
衡量电路吸收功率的能力
含耦合电感电路
自感系数、互感系数
衡量的是磁链与电流之间的比例关系
自感电压
互感电压
线圈总电压
自感电压+hu互感电压
列电压方程
等效电路
串联消感等效电路
并联消感等效电路
T型互感消去法
均使用看增强、削弱来确定正负
耦合系数
计算技巧
复阻抗Z
利用阻抗三角形
复导纳Y
利用导纳三角形
注意:Z与Y在数值上不是倒数关系,他们是互为相量形式的倒数关系?
导纳和阻抗互为倒数关系
电路模型和基本定律
电阻连接及其等效变换
串联
并联
混联
对于复杂网格电路,灵活运用等式移动接线
星型和三角等效变换
电源连接及其等效变换
理想电源的串并联
理想电源与任意元件的串并联
理想电压源并联任何元件都可以用理想电压源替代
理想电流源串联任何元件都可以用理想电流源替代
实际电源的等效变换
实际电压源
实际电流源
两者等效条件
PS.理想电压源和理想电流源不能互换
等效变换的原则:只对对电路等效而言,对内不等效
集总参数电路
定义:有若干理想原件连接而成
电压电流必受到的两约束
元件本身的属性(如欧姆定律)
元件相互之间连接带来的约束(如基尔霍夫)
线性电阻网络分析
支路电流法
分析方法:一般分析法
基础:KCL,KVL,伏安关系
变量:各支路的电流
列方程:结点KCL+回路KVL
注意:选取相互独立的结点和回路
受控源情况:先按独立源处理,然后再补充控制量方程
回路电流法
分析方法:假想分析法
基础:KCL,KVL,伏安关系
变量:回路电流
列方程:回路电流*自阻+互阻*另回路电流=回路电压源代数和
注意
对于互阻,两回路电流方向相反则互阻取负;反之亦然
绕行方向顺回路电流方向,自阻始终为正
受控源情况:同上
含有理想电流源支路
只让一个回路通过电流源,该回路电流便由电流源决定
把电流源的电压作为变量,同时引入回路电流与电流源约束方程
与电流源串联支路的电阻既不作为自阻,也不作为自导
节点电压法
分析方法:电位分析法
基础:KCL,KVL,伏安关系
变量:结点电位
列方程:结点电位*自导-另结点电位*互导=结点间电压(流)源支路的电流代数和
注意:互导恒取负值
含有理想电压源支路
尽可能让电压源支路负极作电位参考点
把电压源支路电流作为变量,同时引入电压源与两端结点电位约束方程
弥尔曼定理
适用条件:仅含有两个节点
替代定理
适用条件:实变、时不变 and 线性、非线性均可
某支路电压(电流)已知,那么该支路可以用电压源/电流源替代
齐性定理
适用条件:
线性电路
只有一个电源
激励与响应成正比
叠加定理
适用条件:线性电路
计算
电压源短路
电流源开路
注意
叠加时注意方向+-
不能用叠加定理计算功率
等效电源定理
无源二端网络
等效电阻
有源二端网络
电压源串电阻(戴维南定理)
注意事项
只能用于求有源二端网络外部支路的电压或电流
被等效的网络是线性的,外部电路是非线性也可用
求等效电阻时,要将一端口内部的全部独立电源置零(电压源短路,电流源开路)
计算
求等效电压
求等效电阻
无受控源
独立电源置零
含受控源(受控源和控制量应同时处于网络内)
外加电压法(未知量一比消了)
求开路电压和短路电流作比
最大功率问题
电流源并电阻(诺顿定理)
利用戴维南求,做电源的等效变换即可
线性动态电路暂态过程的时域分析
动态元件
电容
作用:储存电场能量的元件
伏安关系
微分形式
积分形式
储能
电容是
线性元件
无源元件
储能元件
记忆元件(积分形式)
动态元件(微分形式)
电感
作用:储存磁场能量的元件
伏安关系
微分形式
积分形式
储能
电感是
线性元件
无源元件
储能元件
记忆元件(积分形式)
动态元件(微分形式)
动态电路的暂态过程及初始条件的确定
电容(换路前后,电压恒定,电流可能突变)
电感(换路前后,电流恒定,电压可能突变)
换路定理
一阶电路零输入响应
如何理解零输入?没有输入激励,响应是由储能元件中储存的能量产生的
RC
电压方程
电流方程
电压方程求微分
RL
电流方程
电压方程
电流方程求微分
一阶电路零状态响应
如何理解零状态?储能元件初始值为0,电路在输入激励下产生的响应
一阶电路全响应三要素法
三要素
0+
∞
公式
正弦电路的稳态分析
正弦稳态电路的功率
种类
瞬时功率
平均功率(有功功率)
无功功率
视在功率
元件
纯电阻
纯电感
纯电容
注意
有功功率仅与耗散元件有关,与储能元件无关
无功功率仅与储能元件有关,与耗散元件无关
有功功率、无功功率守恒(满足总=各个求和),视在功率不守恒
最大功率输出问题
概念
当复外阻抗R和X可以独立变化时
负载获得最大功率条件(共轭匹配)
当负载为阻性时视为纯电阻(功率补偿问题)
负载获得最大功率条件:负载电阻等于复内阻抗的模(模匹配)
正弦稳态电路的计算
★相量图法
功率法
等效变换简化
有效值关系(三角形法)
处理线性电路的一套理论搬过来
三相电路
定义:对称三相电源(同频、等幅、相位差120°)和对称三相负载组成的系统
概念
相电压
相电流
线电压
线电流
中线电流
三相电源的连接
星形连接
线电压有效值为线电压sqrt3倍
线电压超前相电压30°
线电流等于相电流
角形连接(三相电压和为零,保证空载时电源内无环流)
线电流有效值等于相电流sqrt3倍
线电流落后相电流30°
线电压等于相电压
三相电路的计算
电源与负载均为星形连接(且Z对称)(负载星形和角形可以互化)
对称星形电路两中性点电压始终为0(证明弥尔曼定理)
连接两个中性点,化三相电路为一相电路计算
*对于Z非对称电路(实际情况即如此)
为使两中性点间电压尽可能趋于零,尽可能使中线复阻抗减小
这种情况下不能没有中线,否则导致两中性点间电压不等势,会导致有的负载电压偏高,而有的则又偏低
电源与负载均为角形连接
相电流可以直接求出
角化星,得变换后的Z,由相电压求相电流,再由相电流求线电流
考虑线路阻抗时,均化为星形连接电路,然后化为单相电路求解
三相电路的功率
对称三相电路瞬时功率
负载瞬时功率为常数
瞬时功率等于有功功率(平均功率),称功率平衡
三相电路的平均功率(有功功率)
总功率等于负载平均功率之和,其负载平均功率等于:相电压*相电流*cos
无论星形、角形,用线电压和线电流表示功率时均为
ps.上式中角度任然为相电压与相电流相位差角,即负载的阻抗角
三相电路的无功功率
无论负载连接方式如何,均有
当对称时候
视在功率
引入功率因数
在不对称电路中cos角不再是阻抗角
衡量电路吸收功率的能力
含耦合电感电路
自感系数、互感系数
衡量的是磁链与电流之间的比例关系
自感电压
互感电压
线圈总电压
自感电压+hu互感电压
列电压方程
等效电路
串联消感等效电路
并联消感等效电路
T型互感消去法
均使用看增强、削弱来确定正负
耦合系数
变压器
空心变压器
两个回路两个KVL方程解得初级回路电流和次级回路电流
全耦合变压器
空心变压器中耦合系数K=1,R1R2等于0时,为全耦合变压器
原副线圈匝数比
处理办法
和KVL
等效电路法
理想变压器
磁导率趋于无穷,L1、L2、M均趋于无穷,I10等于0
原副侧伏安关系
吸收功率等于0,不储存、消耗能量,仅输出能量
具有阻抗变换的作用:副侧阻抗Z,则原侧输入阻抗为:n平方Z
正弦量的基本概念
正弦量的相量表示
相量:表示正弦量的复数
相量法:利用复数计算解决繁琐的三角计算
复相量
代数形式
三角形式
指数形式
极型表示
旋转因子
正弦量的向量表示
振幅相量
有效值相量
定义:有效值相量作为电压(电流)相量
注意
相量只能表示正弦量,不等于正弦量
只有正弦量才能用相量表示
只有同频率的正弦量才能画在同一相量图上
电路基本定律的相量形式
基尔霍夫
RLC伏安关系
电阻伏安关系相量形式
电感伏安关系相量形式
电容伏安关系相量形式
复阻抗、复导纳及其等效变换
RLC串联
宏观表现
成感性,电压超前电流
成容性,电压落后电流
成阻性,电压同步电流
图像
阻抗三角形
电压三角形(阻抗三角形*I)
电压相量图
用于快速判断电路感性or容性
RLC并联
图像
导纳三角形
电流三角形(导纳三角形*u)
电流相量图
等效变换
一个负载或无源二端网络总可以用一个等效的复阻抗或复导纳来表示
等效电路
串联等效电路
负载用R与X串联的等效电路来代替
并联等效电路
用G与B并联的等效电路来代替负载或无源二端网络
谐振与周期非正弦电路
周期非正弦电路
章节要求
计算U、有效值
计算有功功率
电路分析
非正弦周期电流和电压
谐波分析法(基于叠加原理)
周期函数分解为傅里叶级数
恒定分量(直流分量)
一次谐波(基波分量)
二次谐波……
奇次谐波、偶次谐波
非正弦周期量的有效值、平均值和平均功率
有效值
平均功率
只有同频的电压和电流才能构成平均功率
电路分析与计算
1. 直流分量计算时,L短路,C断路
2. 高次谐波计算,不同的角频率,则XL、XC均不同
3. 利用叠加原理
4. 注意事项:计算瞬时值时,不能向量相加,不同w向量相加无意义,应该换回瞬时值相加
非正弦稳态电路的分析与计算
混联谐振
求复阻抗或者求复导纳
注意在给定条件下的情况
仅支路串联谐振(与该支路并联支路电流为0)
仅支路并联谐振(干路电流为0,干路耦合电感不起作用无互感)
串联谐振
概念
阻抗特性
品质因数
衡量损耗的指标
特点
电流达到最大值
向量关系
谐振曲线方程
谐振曲线
滤波特性(对频率的选择性)
Q越大,两峰值向谐振频率处逼近,同时峰值也增大,选择谐振频率附近的电流电压,I/I。-w/w。曲线中,Q越大,越趋近于deta函数
并联谐振
特点
Y最小
在一定电流作用下,U最大
谐振曲线方程
谐振曲线