基本电路知识(电阻电源受控源)
目录
电路基本定理(欧姆定律,基尔霍夫定律,电功率,电源)
电路等效(电源等效,电阻等效,戴维南等效,叠加定理)
电路分析方法(网孔电流法,节点电压法):
电路基本定理(欧姆定律,基尔霍夫定律,电功率,电源)
1:欧姆定律,电阻端电压等于流过电阻电流乘以电阻或者电流等于电压乘以电导
公式 U = IR → UG = I(U为电压,I为电流,R为电阻,G为电导)
注: 电压必须是端电压,也就是电阻两边的电压,电流必须是流过电阻的电流
2:基尔霍夫定律
(1) KCL(电流定律),流入节点电流等于流出节点电流
(2) KVL(电压定理),任意回路的电压升等于电压降
注:KVL定理是在回路中任意选择一点,按一个方向沿回路旋转,遇到电压源时正方向 为正,负方向为负。遇到电阻时与流过电流计算电阻的电压升或电压降
3:电功率
(1) P = UI(P为电功率,单位W)
(2) P = I²R(电阻功率)
注:此公式成立的前提是电流方向与电压方向(由正到负)一致
4:电源
(1)理想电源
理想电压源:电源两端电压不随外电路改变,输出电流随外电路改变
理想电流源:电源输出电流不随外电路改变,两端电压随外电路改变
实际电压源:理想电压源与电阻串联组成,电阻为电压源内阻,表示在实际情况 下电压源的内部消耗。其关系为
U = Us - RI
(U为开路电压也就是实际电压源电压,Us为理想电压源电压,R为内阻,
I为外电路电流)
(2)实际电源
实际电流源:理想电流源与电阻并联组成,电阻为电流源内阻,表示在实际情况 下电流源内部的消耗。其关系为
I = Is - U/Ri
(I为对外电路输出电流也就是实际电流源电流,Is为理想电流源电流,R为内 阻, U为外电路电压)
5:受控源:可以看做电流源和电压源,只不过其上的参数和电路上某支路的电压电流成系数 关系。
电路等效(电源等效,电阻等效,戴维南等效,叠加定理)
1:电源等效
电源串并
(1)串并
理想电压源串联:Us = U1 + U2
理想电压源并联:只有电压相同的电压源才能并联,结果等于任意一个电压源
理想电流源串联:只有电流相同的电流源才能串联,结果等于任意一个电流源
理想电流源并联:Is = I1 + I2
(2)对电阻的忽略
理想电流源可以忽略串联电阻,因为无论支路上的串联电阻是否存在,支路电流 都为理想电流源输出电流
理想电压源可以忽略并联电阻,因为无论回路中并联电阻是否存在,电阻两端 电压都为理想电压源电压
实际电流源与实际电压源对外电路的等效
公式为在已致公式I = Is - U/R与U = Us - RI的情况下,保持R与对外电路的UI不 变,把Is与Us等效互换。
其具体做法为,实际电压源转换实际电流源,已知对外电路的UI与R,套入实际电 流公式,完成对Is的求解。实际电压源转换实际电流源,已知对外电路UI关系,并保 持R不变,套入公式求解电流源电流Is。
2:电阻等效
电阻串并:
串联R = R1 + R2 并联R = R1*R2/R1+R2
电阻分流分压
串联分压:(1)U1:U2:U = R1:R2:R
(2)U1 = R1* I = R1/R*U
(其中,U1是R1的端电压,U2是R2的端电压,U为总电压,R是总电阻)
并联分流:(1)I1:I2:I = G1:G2:G
(2) I1 = [R2/(R1+R2)] * I
(其中,I1为R1电阻所在支路的电流,I2为R2所在支路的电流)
复杂电路电阻等效
1:找到等电位节点,节点之间由同一组导线连接的节点看做同一节点,称为等电位点
2:判断各个电阻两端的节点是否为同一节点,如果不是则看做两节点之间的电阻, 如果是同一节点则为短路,不计算。
3:依据各节点之间的电阻依据电阻串并公式计算出节点之间的总电阻,之后通过节 点之间的总电阻画出化简的电路图,再计算电路电阻等效。
3:叠加定理
在任何一个线性网络中(网络也可称为电路),多个电源的激励对电路产生的响应等于每个 电源单独激励产生的响应的代数和。例如一个电路其有多个电源,那么把每个电源对 电路产生的电流电压的代数和等于多个电源同时作用的代数和。受控源不能作为电源来 使用
注:计算一个电源对电路产生的响应时,应该将其他电源的电流或电压置零。电流源置零为断路,电压源为短路。
4:戴维南定理
(1)二端网络,一段电路通过两个端点与外部电路相连。如果网络内部有电源则 称为有源二端网络,无源则称为无源二端网络。
(2)戴维南定理:一个有源二端网络可以等效为一个实际电压源,其理想电压源电压 为 二端网络的开路电压Uoc,其内阻与网络内所有电阻等效。二端网络的二端电压 为U,Uoc和U并不等效。
电路分析方法(网孔电流法,节点电压法):
1:网孔电流法
设网孔自电阻和为X,互电阻为Y,网孔电压代数和为U
XI-YI = U
注:网孔自电阻为网孔上所有电阻和,互电阻为与其他网孔公用的电阻,一个电阻可以即为 互电阻也为自电阻。
2:节点电压法
首先找到节点,两个节点为纯导线连接看做一个节点。并在区域0电位的地方设为参考 节点。
设节点自电导为X,互电导为Y,节点流入电流代数和为I
Xφ - Yφ = I(φ为节点电位)
注: 1:此时的电导为连接节点支路上的电导和,支路上的电导和为1 / 电阻之和(1 / R1+ R2),而非各电阻电导相加(1/R1+1/R2)。自电导就是连接节点支路的电导,互电导 就是与相邻节点之间支路上的电导。
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