第五版《电路(邱关源)重点难点
- 第一章 电路模型和电路定律(联系电机学)
- 第二章 电阻电路电阻电路
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- 2-4 Y型电阻连接和△等效变换形联结
- 2-5 电压源和电流源串联并联
- 2-6 两种实际电源模型及其等效变化
- 2-7 输入电阻
- 第三章 一般分析电阻电路
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- 3-3 支路电流法
- 3-4 网孔电流法
- 3-6 结点电压法
- 第四章 电路定理
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- 4-1 叠加定理
- 4-3 戴维宁定理和诺顿定理
- 4-4 最大功率传输定理
- 第六章 储能元件
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- 6-1 电容元件
- 6-2 电感元件
- 6-3 电容和电感元件串联并联
- 第七章 一、二级电路时域分析
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- 7-1 动态电路的方程及其初始条件
- 7-4 一阶电路的全响应
- 第八章 相量法
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- 8-1 复数
- 8-2 正弦量
- 8-3 相量法的基础
- 8-4 相量形式的电路定律
- 第九章 分析正弦稳态电路
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- 9-1 阻抗和导纳
- 9-3 分析正弦稳态电路
- 第十章 含有耦合电感的电路
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- 10-1 互感
- 10-2 计算中含有耦合电感
- 10-4 变压器原理
- 第十二章 三相电路
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- 12-1 三相电路
- 12-2 线电压(电流)与相电压(电流)的关系
- 12-3 计算对称三相电路
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- 12-3-1 负载星形连接
- 12-3-2 负载三角形连接
- 12-5 三相电路的功率
- 第十三章 非正弦周期电流电路和信号的频谱
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- 13-2 非正弦周期函数分解为傅里叶级
- 13-3 有效值、平均值和平均功率
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- 13-3-1 非正弦周期函数的有效值
- 13-3-2 非正弦周期函数的平均值
- 13-3-3 非正弦周期交流电路的平均功率
- 13-4 计算非正弦周期电流电路
- 第十四章 线性动态电路复频域分析
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- 14-1 定义拉普拉斯变换
- 14-2 拉普拉斯变化的基本性质
- 14-3 部分拉普拉斯反转换
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- 14-3-1 单根处理方法
- 14-3-2 治疗重根的方法
- 14-4 运算电路
- 14-5 用拉普拉斯变换法分析线性电路
大二的学习即将结束。我还是想写点东西来复习。50%的电气专业研究生入学考试是电路。为了尽快回忆未来研究生入学考试,我在这里整理了电路的重点和难点。由于学校的教学相对简单,这里整理的知识点不会涵盖所有的知识点(作者还没有完成石群的课程,比如黑盒问题,互易定理,特勒根定理),敬请谅解。
第一章 电路模型和电路定律(联系电机学)
其实核心是KCL和KVL,以下是一个完整的定义,复试可能会让你解释完整的概念 基尔霍夫电流定律(KCL):。流行点:对于某个结点,流入的电流等于流出的电流。** 基尔霍夫电压定律(KVL): 从R顺时针绕一圈开始,-I2R2 I3R3-I4R4-Us4 I1R1 Us1=0 如果KVL不熟练必须要多练,后面每章都要用到。
表示电流和电路方向(重点,容易混淆)(摘自石群课件) 电流: 电压: 功率:也很搞脑子,可以记住电压和电流是相关的参考方向p>0.元件吸收功率,其他三种情况现在推。如果需要简单的期末试题,记得把每个元件的吸收功率加起来,看看是否等于0. 这里补充一点关于U和E在电机学这本书中,差异非常明显,问题如下: 请标出电压源的正负号,详见《电机学》汤云源P41页 事实上,硬理解图片是可以的。只需将空载运行状态向后推,但有些人就是不列出KVL不舒服啊,缺一个正负号就是心里不踏实(比如作者),这里说说怎么理解: u其实是电阻对应的电压,这个方向其实是电流对应的电压,所以方向是上的 下-,而e1是电源的内部电流从-到 ,所以方向是上下
第二章 电阻电路电阻电路
首先,最重要的是等效的概念,必须是对外等效!!!对外等效!!!对网络外!
2-4 Y型电阻连接和△等效变换形联结
Y类型又称星形,△也叫三角形 适用范围:电桥平衡和三相电路电阻等效问题很常见。要明确一个概念:与星形连接相比,三角形连接在外面(可想而知),所以三角形变成星形时,如果三个电阻相同,变换后的电阻应乘以1/3. 传统的变换公式(我还不会背三角变星型)左边是三角变星,右边是星变三角。如果你觉得记反了,用三分之一的结论代替它。
2-5 电压源和电流源串联并联
电压源串联:简单加减,作为串联时的电阻 并联电流源:简单加减,作为并联电阻 电压源并联:只允许激励电压相等、极性相同的电压源并联,否则违反KVL,其等效为任何电压源。 电流源串联:只允许激励电流相等、方向相同的电流源串联,否则违反KCL,其等效为其任一电流源。 两种情况 不要忘记
2-6 实际电源的两种模型及其等效变换
重点:
2-7 输入电阻
戴维宁定理,yyds!🤣解最大传输功率问题,三要素求一阶电路肯定会遇到。 原则:先除源:电流源断路,电压源短路,没受控源直接求(除源后从开路端看进去),有受控源用外加电源法法做:电压源上正下负为Us,正极流出Is,Us/Is即为Req。(下图为示意图,懂意思就行🤣) 技巧:大题大做,小题小做,在小题分析时即使有受控源也可以不用外加电源法求Req,而是用串联并联的性质来做,很方便;大题有时也能等效,但要注意方向。以课后习题1-9的4道题为例,求ab端口的Req (a)图,20Ω电阻流过的电流为U/20,而电流源流过的电流为U/5,那么电流源等效的电阻为20Ω/4=5Ω,Req=5//20=4Ω; (b)图,20Ω电阻流过的电流为I,电流源流过的电流为2I,那么电流源等效的电阻为20Ω/2=10Ω,Req=10//20=20/3Ω; (c)图,先看电压源的方向,为非关联,负号别忘记,电压源两端电压为-5I,而10Ω电阻的两端电压为10I,Req=-5Ω+10Ω=5Ω; (d)图,先看电压源的方向,为关联,不用加负号,电压源两端电压为10U1,而20Ω电阻两端电压为U1,Req=20+20*10=220Ω。 这两章是最基础的部分,常常会作为简单的大题或者复杂大题的第一问/第一步,时刻牢记正负号不要搞反,多算几次,要仔细。后续章节会把重点放在电路的分析方法,不同方法的选择,带来的计算量是完全不一样的。
第三章 电阻电路的一般分析
结论:n个结点 n-1个树枝 写
3-3 支路电流法
具体步骤: 如果回路只有两个口字的电路,可以使用这个方法解,但当回路一多,这种方法的计算量会非常大,不建议采用。我们通常采取的是下面两种方法:
3-4 网孔电流法
网孔电流法可以说是对我来说最思路清晰的一种分析方法:通俗来说:几个网孔:列写几个(一般是两个或三个,多了肯定有中间量没直接用),右边是电流×电阻的形式,自己的那个网孔,电流是In,电阻时绕一圈的阻值之和,自己的写完看和别人互相的,系数看方向,反方向就是-号,电阻写互阻,左边写完写右边,右边是电压升高的值。好算的列好带值直接算,不好算的用克莱姆法则: 二元有复杂的式子代就是了。 专业性的表达: 技巧: 1.避开独立电流源 原因:独立电流源上的电压未知,如果让其参与两次中间过程会大大增加计算量,可以把圈绕大使得某个网孔上的电流直接等于该独立电流源的值。 常规列写方程要增补i1-i2=2A这个方程 但我们可以试图绕开他 i1直接就等于2A了,但此时要注意互阻前的符号是+号,不是负号。 2.利用受控电流源 首先要清楚一个概念,一般来说两个未知数要两个方程,三个未知量要三个方程,当我们将回路选大时可能会造成一个后果(方程不够),我们不得不再列写一个方程,这时题目的繁琐性就和没换回路前一样了,所以如果遇到受控电流源,我们还是采取增补一个式子的方法,把受控量当成已知量来求。 e.g.
3-6 结点电压法
较为复杂的电路,有各种稀奇古怪的元件,要你求某一点的电位,或者某一条支路上流过的电流,推荐采用的方法是结点电压法。 优点:1.如果两点之间是用导线连接的,这两点间就等电势了,不用多写方程。同时,这也非常考察做题者的分析和观察水平,怎么合理选择零电势点来减少方程非常重要 2.互导前的符号恒为负号,列结点电压方程直接写就是了,不用像网孔电流法一样每次都要想符号是正还是负。 具体方法描述: 我们来道例题分析一下,题目就改成求Un1和Un2就行 怎样理解一个电压源和一个电阻串联后右边会多个式子?用电源的等效变换就行,变换成一个电流源和一个电阻并联就行。 第一个式子:(1/6+1/15+1/12+1/60)Un1-(1/12+1/60)Un2=30/6+1 第二个式子: -(1/12+1/60)Un1+(1/12+1/60+1/5)Un2=-1+50/5 解得Un1=30V,Un2=40V 如果遇到比较难算的,先看下是不是对算或少算了个电导,因为有分数存在容易出现比较怪的分数 如果有独立电压源,受控电压源,我们还是一样的处理方法:利用受控电压源,避开独立电压源(把他列成已知量) 看下如下例题,要求列出结点电压方程 首先选零电势点,这点很关键。是U2的正极还是负极?我们常常会不假思索得选在负极,因为地一般会标成0电势点,但一般你选择负极,你会发现无伴电压源上的电流位置,你要去设,同时增补一个方程Un2-Un1=1,显然这不是最合理的标定方法(算是肯定能算)。 下图(不太简便的标定方法,但没错) 如果我们选择+级为0电势点,那么方程一下子就简化了,唯一要注意的是u2前有个符号,因为选了他的正级是零电势点。 下图(最恰当的标定方法) 那我们开始列结点电压方程 对结点1,Un1=1V 对结点2,-Un1+(1/0.5+1/1+1/1)Un2-Un3=3+3u2 对结点3,u2=-Un3 对结点3,-2Un1-Un2+(1/1+1/0.2+1/0.5+1/1)Un3=-2/1-3 第三章总结:从第三章开始,我们发现电路
第四章 电路定理
4-1 叠加定理
这里先不讲相关的黑盒问题(还没补完课 ),主要是讲相关大题的解题思路和思考方向。 叠加定理:在线性电路中,任一支路的电流(或电压)可以看成是电路中每一个独立电源单独作用于电路时,在该支路产生的电流(或电压)的代数和。 注意事项: 1.叠加定理只适用于
https://blog.csdn.net/modestfromhell/article/details/122441170?spm=1001.2014.3001.5501
4-3 戴维宁定理和诺顿定理
《电路》中的灵魂定理,真神,一般的考试大题后几题都能用到(通常在倒数第二步),必须掌握这个定理。一般来说都是用戴维宁(有些教材也叫戴维南),短路电流Isc一般时候用不上,但有时候可能会出现Req难求,用Uoc/Isc求出Req的情况。 注意: 1.求Req的时候如果有受控源,需要用外加电源法处理时,外加电源的方向和标记一定要写清楚,一般是写Us和Is,如果是交流电路Us和Is上的点不要忘记,如下图所示 2.除源一定要记得把电压源短路,电流源开路,不要忘了处理,不然这个等效电阻怎么算也算不出 戴维南定理描述:任何一个线性含源一端口网络,对外电路来说,总可以用一个电压源和电阻的串联组合来等效置换;此电压源的电压等于外电路断开时端口处的开路电压
4-4 最大功率传输定理
实际上还是考察戴维宁定理,求出Uoc,求出Req,当且仅当RL=Req是Pmax=UocUoc/4Req 具体结论 第四章常见的电路定理就写到这了,后续这章里的其他定理会单开一篇来记录,结论很多,建议通过做题来巩固,一般的题可能会有明确的指向性(试用戴维宁定理求Ux或者Ix),但如果没有这种暗示呢?我们应该自己有一套审题的标准,不经过题目的暗示也能选出最适合这道题的解法。
第六章 储能元件
这章是对高中物理学到的电感、电容进行规范化,主要是记忆公式。
6-1 电容元件
1.元件的电路符号 2.单位: 1F=1000000uF 1uF=1000000pF 3.电压电流关系(
6-2 电感元件
1.元件的电路符号 2.单位: 1H=1000 1mH=1000uH 3.电压电流关系(
6-3 电容、电感元件的串联与并联
四种情况对照着来看 1.电容的串联 2.电容的并联 3.电感的串联 4.电感的并联 总结:电感和电阻的串联、并联、分压、分流关系几乎相同,而电容与电阻的相关特性恰好相反。
第七章 一阶电路和二阶电路的时域分析
注:学完第十四章,我们知道运用拉式变换法也可以处理一阶电路、二阶电路,但我们不能忘记这一章讲的三要素法,这两种方法都是处理时域电路的常用方法。
7-1 动态电路的方程及其初始条件
一阶电路:含有一个动态元件 二阶电路:含有两个动态元件
7-4 一阶电路的全响应
因为一阶电路的全响应包括零响应和零输入的情况,所以这里一起写了。 首先引入时间常数τ,在RC电路中,τ=RC;在RL电路中,τ=GL(G是电导,大小为1/R)。 下面介绍详细的一阶电路的全响应计算方法 1.判断这个元件的性质:如果是电容,那么我们先求出的一定是Uc(t);如果是电感,那么我们先求出的一定是iL(t); 2.求出三要素,如果是电容,依据7-1的方法先求出Uc(0-)和Uc(0+);同理如果是电感,依据7-1的方法先求出iL(0-)和iL(0+) 3.求零状态响应即f(∞),元件为电容只要求电压,元件为电感只要求电流 4.代入数据求出时间常数τ; 5.代入公式 如果是电容元件,代入Uc(0-),Uc(0+),τ=RC; 如果是电感元件,代入iL(0-),iL(0+),τ=GL;
第八章 相量法
(先要知道电路里的相量法不是向量法,方便记忆就想正弦稳态电路要看相位关系)
8-1 复数
详细可见《复变函数与积分变换》,电路里最多用到的就是极坐标式 多注意下复数用极坐标式计算时的乘除
8-2 正弦量
正弦量的三要素:1)振幅,最大值(
8-3 相量法的基础
8-4 电路定律的相量形式
应用相量图法解题:告诉电压表、电流表的值,让你求其他电压表,电流表的值(而没让你具体去求他的相位角) 例1. 首先分析三个电流表并联,电压一样,所以我们选电压为基相量 下图 XL=wL,Xc=1/wc,频率提高一半后电容的阻抗变为原来的1/2,电感的阻抗变为原来的两倍,而电压又不变,所以电流分别变为原来的2倍和原来的1/2,画图还算得出电流表A的示数为25A 例2,如图 直接看(b)图的,串联电路电流一样,我们选电流为基相量 做相量图如下 解得Us为25V
第九章 正弦稳态电路的分析
核心:
9-1 阻抗和导纳
1.计算方法: 记住阻抗角是电压领先电阻的角度,到功率那还会遇到。
9-3 正弦稳态电路的分析
基本步骤如下
第十章 含有耦合电感的电路
10-1 互感
重要概念: 1.耦合系数 k=1时称为全耦合,L1,L2为自感系数,M为互感系数,耦合系数k与线圈的结构,相互几何位置,空间磁介质有关 相关习题(写电压电流关系式)(强烈推荐石群网课) 以下面两个图为例子进行分析,u1=u11+u12,u11怎么分析? 如果u1和i1是关联方向就是正号,反之就为负号,在图3中u11=L1di1/dt u12怎么分析?不用去看电压,u12是2对1产生的,所以L2的号端为+号,对应到L1中同名端感应出的为上+下-,用KVL检验下得M前面系数为正号,故u12=Mdi/dt,u1=L1di1/dt+Mdi2/dt 对于u2,首先u2和i2为非关联方向,故L2前面系数为负号,i1感应到L1的端为正号,那么感应到L2下端的号为+号,用KVL验证发现电压下降了两次,故u2=-Mdi1/dt±L2di2/dt 同理分析图4,先分析u1 u1和i1为非关联方向,L1前系数为-号,电流感应号为-号,感应到L2下端为-号,用KVL验证可知M前系数为-号,因此u1=-L1di1/dt-Mdi2/dt 再分析u2,u2和i2为非关联方向,故L2前面系数为负号,i1感应到L1的端为﹣号,那么感应到L2下端也为-号,列写KVL可知电压升高了两次,故u2=-Mdi1/dt±L2*di2/dt
10-2 含有耦合电感的计算
关键是要记住去耦等效的方法
10-4 变压器原理
1.三个理想化条件 2.主要性能(电压,电流,电阻)
第十二章 三相电路
12-1 三相电路
先下个一般的结论,电源通常是星型的,而负载要分为星型和三角形两种情况,如果导线上有内阻,通常会将三角形的负载先变化成星型的负载,怎么记忆公式?首先明确一个概念:三角形围在外面,星型连在里面,所以对于对称电路三角形是星型的三倍,从三角形变为星型要乘以1/3,那么1/3=xx/3x 即下面的公式 重要概念1.大小/相位关系 B比A落后120°,C比B落后120°,则C领先A的角度为120° 这是最基本的概念,以后每次画三相电路自己去想A,B,C的方向是不是正确的。然后将一个非常重要的概念)
12-2 线电压(电流)与相电压(电流)的关系
用通俗的语言表述一下: (1)在判断之前一定要知道是对
12-3 对称三相电路的计算
这里先讲下什么是对称电路,什么是非对称电路:当三相负载的阻抗完全相等时,称为
12-3-1 负载星型联结
问题来了:这个UA,UB,UC的方向由标注错吗?如果你看过我在最开始讲的U和E的区别,就会发现这里的UA方向没有标注错误,上+下-,以A相为例子,由IA绕行一周,经过Za电位下降,经过UA从-到+电位又上升,二者相加为零,所以Ia也能算了,结果如下: 好了问题又来了,哪个是线电流,哪个是相电流?记住相电流要通过负载或者负载,在上图中是IA还是IAN?显然是IAN,对应的线电流就是IA,所示说能用单字母是相,两个字母是线来记吗?显然不行,还是要理解。所以说在星型联结中相电流等于线电流。题目里一般是给个UAB或者UA,然后给个负载,后面自己去用一个推到三个就行。
12-3-2 负载三角型联结
顶级搞脑子的问题来了,真的推荐大家好好理解,不要只背板子的公式,会错的。基本电路如下: 还是第一个问题,那个电流是线电流,那个电流是相电流?根据之前讲的判断方法,很容易判断IA‘B’是相电流,而IA是线电流,他们的大小关系是怎样的呢?根据KCL,有IA=IA‘B’-IC‘A’,方向又是60°的关系,很容易推出线电流= 3 \sqrt 3 3 相电流的关系 然后怎么计算呢,要么给你UAN,要么给你UAB。沿着N点,经过A点,A’点,到B’点,再到B点,最后到N点一圈,代入ZAB,UAB即可,一般考试都是380,然后能算出相电流,用结论就可以算出线电流,具体过程在下面: 又有问题来了,万一在IA这条线上有负载Za呢?通常来说,如果你不用星—三角变换是很容易搞错的,因为IA和IA’B’的相位不一样呀,再代入负载阻抗……这里推荐一个方法:用星三角变换,先算线电流(注意变换后ZAB要除以3),再用除的方法算出相电流,具体过程如下:
12-5 三相电路的功率
这里一定要学懂,电机学还会碰到的,通常电机学书里说的是“
第十三章 非正弦周期电流电路和信号的频谱
13-2 非正弦周期函数分解为傅里叶级数
详细可以看《高等数学下》《复变函数与积分变换》《信号与系统》
13-3 有效值、平均值和平均功率
又是经典的搞脑子问题,
13-3-1 非正弦周期函数的有效值
先看
13-3-2 非正弦周期函数的平均值
平均值就是直流分量
13-3-3 非正弦周期交流电路的平均功率
结论:平均功率=直流分量的功率+各次谐波的功率
13-4 非正弦周期电流电路的计算
最重要的两个注意点: (1)直流的时候电感是断路,电容是开路 (2)如果有不同频率的分量对应的Xc和Xl不同 例题: 先分析直流:电感是短路,所以没有1Ω电阻的事了 u0-3×5=0,u0=15 p=15×5=75W 再分析交流,w=0.5 XL=wl=0.5×2=1 Z总=3+j(1+1j)=3+j(1-1j)2=3+j(0.5-0.5j)=3+0.5j+0.5=3.5+0.5j 记住i写交流分量要写最大值哦,所以 这里其实P1漏乘了一个cos(8°),因为约等于1了,最后有效值相加,平均功率相加就行
第十四章 线性动态电路的复频域分析
后七章的灵魂内容来了,首先还是给大家强调一件事,用三要素法和用拉氏变换并不是互相冲突的,你完全可以在学第十四章时用第七章的题目练手,或者用完拉式变换求出答案后用三要素法验算,千万不要把思维定死。
14-1 拉普拉斯变换的定义
核心思想:把时域问题通过数学变换为复频域问题,把时间域的高阶微分方程变换为复频域的代数方程以便求解 象函数F(s)用大写字母表示,如I(s),U(s) 原函数f(t)用小写字母表示,如i(t),u(t) 我们在电路书里常见的拉普拉斯正变换不是很多,以后更详细严密的讲解在信号与系统中学习,(以后Σt就叫ut了)常用的有一下几组
14-2 拉普拉斯变换的基本性质
这里不细说了,更详细的可以看奥本海姆版本的《信号与系统》P435页到P441页 电路里更多的就是记忆的内容,特殊的IL(0-)≠0且UC(0+)≠0 结论如下: 时域为 u = i R + L d i d t + 1 C ∫ 0 − t i c d t u=iR+L\frac{di}{dt}+\frac{1}{C}\int_{0^-}^t{i_c\mathrm{d}t} u=iR+Ldtdi+C1∫0−ticdt 频域为 U ( s ) = R I ( s ) + s L I ( s ) − L i L ( 0 − ) + I ( s ) s C + u c ( 0 − ) s U\left( s \right) =RI\left( s \right) +sLI\left( s \right) -Li_L\left( 0^- \right) +\frac{I\left( s \right)}{sC}+\frac{u_c\left( 0^- \right)}{s} U(s)=RI(s)+sLI(s)−LiL(0−)+sCI(s)+suc(0−) 为啥是这样的式子呢?我们可以这样想,电阻的肯定不会变会吧,那就还是一个式子,电感和电容由于存在零时刻的值,所以可能是一个式子,也可能是两个式子 乘完和零时刻无关的是写在分子,所以是乘,后面跟着的符号由于电感和电压相悖,所以电感是-,而且减的那个式子和L有关,没有s 乘完和零时刻无关的是写在分母,所以是除,后面跟着的符号由于电容和电压想符,所以电容是+,而且加的那个式子和C无关,有s,且s在分母
14-3 拉普拉斯反变换的部分分式展开
常规思路是用反变换的公式做,但是反变换太难求了,我们通常是用公式+变形来处理拉普拉斯反变换的(最终目的:从s域再变换到时域),在化简后我们通常会得到一个较为复杂的分式,而这种式子是很难直接转化的,需要运用部分分式展开法:在《高等数学》、《复变函数与积分变换》我们都学过这种处理方法,把复杂的分式(假分式)转化为单独的分式。学完复变函数,我们再回顾这章介绍的方法,其实就是留数法。
14-3-1 单根的处理方法
怎么理解呢,分母都是(s+a)(s+b)(s+c),一个平方都没有,分子是常数或<=分母s的次数。 方法一:最傻的办法,但很实用,就设A,B,C,计算量有点大,以下题为例: 1 ( s + 2 ) ( s + 3 ) ( s + 4 ) = A s + 2 + B s + 3 + C s + 4 \frac{1}{\left( s+2 \right) \left( s+3 \right) \left( s+4 \right)}=\frac{A}{s+2}+\frac{B}{s+3}+\frac{C}{s+4} (s+2)(s+3)(s+4)1=s+2A+s+3B+s+4C 做肯定是能做的,就是比较浪费时间 方法二:定义法:算谁的系数,先把谁的式子的乘掉,在把那个值带进去,例子如下: A = 1 ( s + 3 ) ( s + 4 ) ∣ s = − 2 A=\frac{1}{\left( s+3 \right) \left( s+4 \rig