石群電路課件講義演講人：xxx電路基本概念與定律電阻電路分析方法動(dòng)態(tài)電路時(shí)域分析技巧正弦穩(wěn)態(tài)電路特性剖析三相電路原理及實(shí)踐應(yīng)用耦合電感和諧振電路探討目錄contents電路基本概念與定律01電路金屬導(dǎo)線和電氣、電子部件組成的導(dǎo)電回路，輸入電源產(chǎn)生電勢(shì)差，電路連通即可工作。電路的作用實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換，還可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸與處理。電路的基本元件電源、負(fù)載、導(dǎo)線、開關(guān)等。電路的分類直流電路和交流電路，串聯(lián)電路和并聯(lián)電路等。電路組成及作用功率功率是指物體在單位時(shí)間內(nèi)所做的功的多少，即功率是描述做功快慢的物理量，單位瓦特（W）。電流電磁學(xué)上把單位時(shí)間里通過導(dǎo)體任一橫截面的電量叫做電流強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱電流，符號(hào)為I，單位是安培（A）。電壓電壓（voltage），也被稱作電勢(shì)差或電位差，是衡量單位電荷在靜電場(chǎng)中由于電勢(shì)不同所產(chǎn)生的能量差的物理量，單位伏特（V）。電流、電壓與功率定義歐姆定律及其應(yīng)用歐姆定律在同一電路中，通過某段導(dǎo)體的電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟這段導(dǎo)體的電阻成反比。歐姆定律的表達(dá)式I=U/R，其中I表示電流，U表示電壓，R表示電阻。歐姆定律的應(yīng)用可以計(jì)算電路中的電流、電壓和電阻值，分析電路中的功率分配和能量轉(zhuǎn)換等。歐姆定律的局限性只適用于線性電阻和直流電路，對(duì)于非線性電阻和交流電路不適用。基爾霍夫定律介紹基爾霍夫定律01熱輻射定律，描述了在一個(gè)電路中，電流、電壓和功率之間的關(guān)系，是德國物理學(xué)家古斯塔夫·基爾霍夫于1859年提出的。基爾霍夫第一定律（節(jié)點(diǎn)定律）02在電路中，流入節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出節(jié)點(diǎn)的電流之和。基爾霍夫第二定律（回路定律）03在電路中，沿著任意一個(gè)閉合回路，電勢(shì)降的總和等于電勢(shì)升的總和。基爾霍夫定律的應(yīng)用04分析復(fù)雜電路中的電流、電壓和功率分布，求解未知量等。電阻電路分析方法02在保證電路效果不變的情況下，將電路中的某一部分用其他電路替代，使電路分析簡(jiǎn)化的方法。基于替代定理，保證替代前后電路對(duì)外特性不變。復(fù)雜電路簡(jiǎn)化、電路等效替換等。替代后的電路應(yīng)與原電路在效果上具有一致性。等效變換法原理及應(yīng)用等效變換法定義等效變換法原理應(yīng)用場(chǎng)景注意事項(xiàng)支路電流法定義以支路電流為未知量，通過列寫KCL和KVL方程，求解電路的方法。支路電流法步驟確定支路電流，列寫KCL和KVL方程，求解方程得出支路電流。技巧合理選擇電流參考方向，簡(jiǎn)化方程求解過程；利用電路對(duì)稱性，減少未知量。注意事項(xiàng)支路電流法適用于支路數(shù)較少的電路，對(duì)于復(fù)雜電路求解過程較為繁瑣。支路電流法步驟與技巧節(jié)點(diǎn)電壓法特點(diǎn)與解題思路節(jié)點(diǎn)電壓法定義以節(jié)點(diǎn)電壓為未知量，通過列寫KCL方程和歐姆定律，求解電路的方法。01020304節(jié)點(diǎn)電壓法特點(diǎn)只需列出（n-1）個(gè)方程（n為節(jié)點(diǎn)數(shù)），適用于節(jié)點(diǎn)數(shù)較少的電路。解題思路選定參考節(jié)點(diǎn)，標(biāo)出各節(jié)點(diǎn)電壓；列寫KCL方程；利用歐姆定律表示支路電流；求解方程得出節(jié)點(diǎn)電壓。注意事項(xiàng)參考節(jié)點(diǎn)的選擇應(yīng)使方程求解簡(jiǎn)化，避免出現(xiàn)復(fù)雜方程。注意事項(xiàng)網(wǎng)孔電流法和回路電流法適用于平面電路，對(duì)于立體電路需進(jìn)行適當(dāng)變形。網(wǎng)孔電流法步驟選定網(wǎng)孔并假設(shè)網(wǎng)孔電流方向；列寫KVL方程；求解方程得出網(wǎng)孔電流。回路電流法步驟選定基本回路并假設(shè)回路電流方向；列寫KVL方程；求解方程得出回路電流。回路電流法定義以回路電流為未知量，列寫KVL方程求解電路的方法。網(wǎng)孔電流法定義以網(wǎng)孔電流為未知量，按KVL列寫方程求解電路的方法。網(wǎng)孔電流法及回路電流法動(dòng)態(tài)電路時(shí)域分析技巧03電感元件電感是一種能夠儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的元件，其電流與儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量成正比，電感元件的特性方程為ψ=Li。動(dòng)態(tài)元件的儲(chǔ)能特性電容和電感都是動(dòng)態(tài)元件，它們可以在電路中儲(chǔ)存能量，并在一定條件下釋放能量。電容元件電容是一種能夠儲(chǔ)存電荷的元件，其電壓與儲(chǔ)存的電荷量成正比，電容元件的特性方程為q=Cu。動(dòng)態(tài)元件介紹及性質(zhì)分析初始條件計(jì)算根據(jù)電路中的初始條件，求出電容或電感的初始值。一階動(dòng)態(tài)電路零輸入響應(yīng)求解方法01列出微分方程根據(jù)基爾霍夫定律和元件特性，列出一階線性微分方程。02求解微分方程利用初始條件和微分方程，求解出電路中的電流或電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律。03繪制響應(yīng)曲線根據(jù)求解結(jié)果，繪制出電路中的電流或電壓隨時(shí)間變化的曲線。04一階動(dòng)態(tài)電路零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)解析零狀態(tài)響應(yīng)指電路在初始狀態(tài)為零的條件下，由外部激勵(lì)引起的響應(yīng)。完全響應(yīng)指電路在初始狀態(tài)不為零的條件下，由外部激勵(lì)和初始條件共同引起的響應(yīng)。求解方法利用疊加原理，將零狀態(tài)響應(yīng)和由初始條件引起的響應(yīng)疊加起來，得到完全響應(yīng)。注意事項(xiàng)在求解完全響應(yīng)時(shí)，需要注意初始條件和外部激勵(lì)的共同作用。含有兩個(gè)獨(dú)立的動(dòng)態(tài)元件，需要用二階微分方程描述。根據(jù)基爾霍夫定律和元件特性，列出二階線性微分方程。利用二階微分方程的通解形式，求解出電路中的電流或電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律。根據(jù)求解結(jié)果，分析電路的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能等特性。二階動(dòng)態(tài)電路分析方法二階電路的特點(diǎn)列出微分方程求解微分方程分析電路特性正弦穩(wěn)態(tài)電路特性剖析04頻率成分最為單一的信號(hào)，波形為正弦曲線。正弦量定義數(shù)學(xué)表達(dá)式y(tǒng)=sinX，坐標(biāo)系中畫出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。正弦量表示方法頻率、幅值、相位。正弦量重要參數(shù)正弦量基本概念及表示方法010203電壓與電流同相位，遵循歐姆定律。電阻、電感、電容元件上電壓與電流關(guān)系電阻元件電壓超前電流90度，電能轉(zhuǎn)化為磁能儲(chǔ)存。電感元件電壓滯后電流90度，電能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能儲(chǔ)存。電容元件在正弦穩(wěn)態(tài)電路中應(yīng)用阻抗、電流、電壓等計(jì)算。復(fù)數(shù)表示法正弦量用復(fù)數(shù)表示，簡(jiǎn)化計(jì)算。復(fù)數(shù)運(yùn)算規(guī)則加減運(yùn)算、乘法運(yùn)算、除法運(yùn)算。復(fù)數(shù)表示法及在正弦穩(wěn)態(tài)電路中應(yīng)用功率因數(shù)定義并聯(lián)電容補(bǔ)償無功功率。提高功率因數(shù)方法提高功率因數(shù)意義降低線路損耗，提高電能利用率。有功功率與視在功率之比。功率因數(shù)提高方法和意義三相電路原理及實(shí)踐應(yīng)用05Y型連接（星形接法）將三相電源的三個(gè)末端連接在一起，形成一個(gè)中性點(diǎn)，從中性點(diǎn)引出中性線（N線），分別與三相負(fù)載的始端相連。Δ型連接（三角形接法）將三相負(fù)載的首尾依次相連，形成一個(gè)閉合的三角形，然后從三角形的三個(gè)頂點(diǎn)引出三根火線，分別與三相電源的三個(gè)相位相連。三相電源與負(fù)載連接方式相電壓與線電壓的關(guān)系在對(duì)稱三相電路中，線電壓是相電壓的√3倍，且相位差為120°。電流計(jì)算在對(duì)稱三相電路中，各相電流相等，且相位差為120°，可通過總功率或線電壓計(jì)算單相電流。功率計(jì)算三相總功率等于各相功率之和，對(duì)于對(duì)稱負(fù)載，單相功率等于總功率的三分之一。對(duì)稱三相電路計(jì)算方法將不對(duì)稱三相電路轉(zhuǎn)化為對(duì)稱三相電路進(jìn)行分析，通過引入虛擬元件使電路達(dá)到對(duì)稱狀態(tài)。等效對(duì)稱法利用矢量圖表示各相電壓、電流的大小和相位關(guān)系，通過矢量運(yùn)算求解不對(duì)稱分量。矢量圖法從電路的某一節(jié)點(diǎn)開始，逐點(diǎn)分析電壓、電流的大小和相位，直至求解整個(gè)電路。逐點(diǎn)分析法不對(duì)稱三相電路分析方法010203三相電路功率測(cè)量技術(shù)兩表法測(cè)量三相三線制電路功率適用于對(duì)稱三相電路，通過測(cè)量?jī)删€之間的電壓和電流，再乘以功率因數(shù)即可得到功率。三表法測(cè)量三相四線制電路功率適用于不對(duì)稱三相電路，通過測(cè)量三相電壓、電流，并分別計(jì)算各相的功率，最后求和得到總功率。功率因數(shù)測(cè)量功率因數(shù)是反映負(fù)載特性的重要參數(shù)，可通過測(cè)量有功功率和無功功率并計(jì)算得到，對(duì)于提高電力設(shè)備的效率具有重要意義。耦合電感和諧振電路探討0601互感現(xiàn)象定義一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，在臨近的另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。互感系數(shù)描述兩個(gè)線圈間互感程度的物理量，與兩線圈的結(jié)構(gòu)、相對(duì)位置及周圍介質(zhì)的磁導(dǎo)率有關(guān)。同名端判斷方法根據(jù)互感現(xiàn)象中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的極性來判斷，當(dāng)一線圈中的電流增大時(shí)，在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的極性若與原線圈中電流通過的極性相同，則這兩個(gè)端點(diǎn)稱為同名端。互感現(xiàn)象及同名端判斷方法0203耦合電感的等效電路包含互感元件的電路可以等效為包含互感系數(shù)的電路，方便進(jìn)行電路分析和計(jì)算。去耦等效電路推導(dǎo)通過電路變換和等效原理，將包含耦合電感的電路轉(zhuǎn)化為多個(gè)獨(dú)立的電感元件組成的電路，從而簡(jiǎn)化電路分析。去耦后電路特性去耦后的電路中，各電感元件之間不再存在互感，電路分析更加簡(jiǎn)便。耦合電感去耦等效電路推導(dǎo)f=1/(2π√LC)，其中L為電感，C為電容。諧振頻率計(jì)算公式諧振頻率與電感L和電容C的乘積成反比，與電感L或電容C單獨(dú)變化無關(guān)。諧振頻率與電路參數(shù)關(guān)系電路發(fā)生諧振時(shí)，電路端口的電壓U和電流I同相位，即電路呈電阻性。諧振條件諧振條件和諧振頻率計(jì)算諧振電路中，表征電路儲(chǔ)能與耗能之比的物理量，用Q表示。品質(zhì)因數(shù)定義品質(zhì)因數(shù)對(duì)諧振電路影響