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電氣工程師《基礎考試》重要知識點

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電氣工程師《基礎考試》重要知識點

  基爾霍夫定律

1.基爾霍夫電流定律(KCL)在集總引數電路中,對於任何一個節點,在任何時刻流人(流出)該節點的電流的代數和恆等於零。其表示式為

∑i=0或∑i入=∑i出

“+”、“-”號的選取原則:若流出結點的電流前面取“+”號,則流入結點的電流前面取“-”,號推廣的基爾霍夫電流定律:在任意時刻,通過一個閉合面的支路電流的代數和等於零,即∑i=0。

  注意事項:

①KCL是對支路電流間的約束,與支路上是什麼元件無關。

②KCL方程是按電流的參考方向列寫的,與電流的實際方向無關,故列寫方程時應先選定參考方向。

2.基爾霍夫電壓定律(KVL)

在集總引數電路中,對於任何一個閉合迴路,在任何時刻沿該回路循行時,所有支路電壓的代數和恆等於零。其表示式為∑u=0或∑Ri=∑uS升。

“+”、“-”號的選取原則:若支路電壓的參考方向與迴路的繞行方向一致,u前取“+"號;若支路電壓的參考方向與迴路的繞行方向相反,u前取“-"號。列寫KVL方程時,應先標定各元件電壓的參考方向,再選定迴路繞行方向(順時針或逆時針)。

KVL既可用於任何閉合迴路,也可用於其他任何不閉合路徑(廣義上的迴路)。

  注意事項:

①KVL是對迴路電壓間的約束,與迴路各支路上接的是什麼元件無關。

②KVL方程是按電壓的參考方向列寫的,與電壓的實際方向無關。

  獨立電壓源

定義:獨立電壓源是一個理想電路元件,如圖l-1-4所示,它兩端的電壓總能保持定值或

一定的.時間N函式。電源兩端的電壓由電源本身決定,與外電路無關,與流經它的電流大小無關。通過電壓源的電流由外電路決定。

  性質:

①伏安關係為

②獨立電壓源是電路中的激勵源,它的電流Ius取決於與它相連線的外電路。電壓源不能短路。

③電壓源的功率為PUs=Us IUs,當Us與IUs符合關聯參考方向時,兩者乘積為負值,電壓源供出功率;為正值時,電壓源吸收功率。

  功率

若電流和電壓為關聯參考方向,元件所吸收的功率p可以寫成

p(t)=u(t)i(t)

當p>0時,元件實際吸收功率;當p<0時,元件實際發出功率。

若在非關聯參考方向下,則p(t)=u(t)i(t)中的P代表元件發出的功率。當p>0時,元

件實際發出功率;當p<0時,元件實際吸收功率。

  電流和電壓的參考方向

在電路中,一般很難標註電流和電壓的實際方向,為了方便,需要在電路分析之前先假設一個電流、電壓的實際方向。這個假設的實際方向稱為電流、電壓的參考方向。在設定電流、電壓的參考方向後,計算結果為正值時,參考方向即實際方向;為負值時,實際方向與參考方向相反。在電路理論中所標註的電流、電壓的方向均為參考方向。

正電荷在電場力的作用下,總是從高電位移向低電位,即電流的實際方向指向電位降的方向,也就是說,和電壓的方向是一致的。按照這樣的規律同時設定電流和電壓的參考方向時,電流和電壓的方向關係為關聯參考方向,反之為非關聯參考方向,如圖l-1-1所示。

參考方向在電路分析中起至關重要的作用,電路元件的關係式都是在一定的參考方向下

表示的,列寫電路方程時也是以參考方向為依據的。