① 電路的三大基本定理
迴路電壓定律(KVL):任一集總電路中的任一迴路,在任一時刻,沿著該迴路的所有支路電壓降的代數和等於0;
節點電流定律(KCL):任一集總電路 中的任一節點,在任一時刻,流出(流進)該節點的所有支路電流的代數和等於0;
歐姆定律:流過任一固定電阻的電流,與加在這電阻兩端的電壓成正比,與該電阻的阻值成反比.
② 常見電路定律
一、疊加原理
1.疊加原理內容
在線性電路中,當有兩個或兩個以上電源作用時,任一支路的電流或電壓,等於各個電源單獨作用時在該支路中產生的電流或電壓的代數和。
2.疊加原理的使用說明
1)疊加原理只適用於線性電路,不能用於非線性電路。
2)應用疊加原理分析計算電路時,應保持電路的結構不變。當某一電源單獨作用時,要將不作用的電源中的恆壓源短接,恆流源開路。
3)最後進行疊加時,要注意各電流或電壓分量的方向,與所有電源共同作用的支路電流或電壓方向一致的電流分量或電壓分量取正號,反之取負號。
4)在線性電路中,疊加原理只能計算電壓和電流,不能用來計算功率。
二、戴維南定理
圖 二端網路
1.戴維南定理的內容
戴維南定理指出:任何一個線性有源二端網路如上圖(a),對外電路來說,都可以用一個電壓源來代替,如下圖(a),(b)所示。該電壓源的電動勢E等於二端網路的開路電壓,如圖(c)所示。其內阻 等於將有源二端網路轉換成無源二端網路後(將有源二端網路中的恆壓源短路,恆流源開路),網路兩端的等效電阻,如圖(d)所示。
圖 戴維南定理
應用戴維南定理的解題步驟:
1)將待求支路斷開,剩餘部分是一有源二端網路,將其等效為一電壓源。
2)求出該有源二端網路的開路電壓,即為電源電動勢E。
3)求出將有源二端網路轉換成無源二端網路後(將有源二端網路中的恆壓源短路,恆流源開路)網路兩端的電阻,即為RO。
4)在由一個電壓源和待求支路構成的電路中,求出待求量。
③ 電路定律及適用條件
基爾霍夫電路定律簡稱為基爾霍夫定律,指的是兩條電路學定律,基爾霍夫電流定律與基爾霍夫電壓定律。它們涉及了電荷的守恆及電勢的保守性。
條件:
任何物理可實現電路,在換路瞬間電路中的儲能不發生突變。
由於電容通過電場儲能,能量公式為 0.5×C×sqrt(U),所以在0+和0-這兩個時間點的U必然是相等的,也即U不能突變(能量不能突變)。
同理,電感通過磁場儲能,能量公式為 0.5×L×sqrt(I),所以在0+和0-這兩個時間點的I必然是相等的,也即I不能突變(能量不能突變)。
對於電容,U(0+)=U(0-),對於電感,I(0+)=I(0-)。就是換路定理的核心。
電壓定律內容
基爾霍夫電壓定律表明:如果從迴路中任意一點,以順時針方向或逆時針方向沿迴路循行一周,則在這個方向上的電位降之和應等於電位升之和.即:U升=U降。
在任一瞬間,沿任意迴路的循行方向(順時針方向或逆時針方向), 迴路中各部分電壓的代數和恆等於零。書中規定:凡電動勢的參考方向與所選迴路循行方向一致者取「負」,相反者則取「正」; 凡電流參考方向與迴路循行方向一致者,該電流在電阻上所產生的電壓降取「正」。
以上內容參考:網路-迴路電壓定律
④ 電路的基本定律定理名稱及其表達式是什麼
基爾霍夫定理:電路中流過任意節點的電流合為零(流入為正流出為負)
⑤ 電路的基本定律是什麼
在換路前後電容電壓和電感電流為有限值的條件下,換路前後瞬間電容電壓和電感電流不能躍變。
由於電容通過電場儲能,所以在0+和0-這兩個時間點的U必然是相等的,也即U不能突變(能量不能突變)。同理,電感通過磁場儲能,所以在0+和0-這兩個時間點的I必然是相等的,也即I不能突變(能量不能突變)。對於電容,U(0+)=U(0-),對於電感,I(0+)=I(0-)。就是換路定理的核心。
換路定則:
在模擬電路中對動態電路進行時域分析時,一般採用三要素法求解電感中電流或電容上的電壓,此時在分析電路時設t=0為換路瞬間,以t=0-表示換路前的終了瞬間,t=0+表示換路後的初始瞬間。0+和0-在數值上都等於0,但是前者是指從負值趨於0,後者是指從正值趨於0。
從t=0-到t=0+瞬間,由電容元件和電感元件的性質可知,電容元件上電壓不能躍變,電感元件上電流不能躍變,這就是換路原則。
⑥ 電力學的定理都有什麼
電場
1.兩種電荷、電荷守恆定律、元電荷:(e=1.60×10-19C);帶電體電荷量等於元電荷的整數倍
2.庫侖定律:F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:點電荷間的作用力(N),k:靜電力常量k=9.0×109N•m2/C2,Q1、Q2:兩點電荷的電量(C),r:兩點電荷間的距離(m),方向在它們的連線上,作用力與反作用力,同種電荷互相排斥,異種電荷互相吸引}
3.電場強度:E=F/q(定義式、計算式){E:電場強度(N/C),是矢量(電場的疊加原理),q:檢驗電荷的電量(C)}
4.真空點(源)電荷形成的電場E=kQ/r2 {r:源電荷到該位置的距離(m),Q:源電荷的電量}
5.勻強電場的場強E=UAB/d {UAB:AB兩點間的電壓(V),d:AB兩點在場強方向的距離(m)}
6.電場力:F=qE {F:電場力(N),q:受到電場力的電荷的電量(C),E:電場強度(N/C)}
7.電勢與電勢差:UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q
8.電場力做功:WAB=qUAB=Eqd{WAB:帶電體由A到B時電場力所做的功(J),q:帶電量(C),UAB:電場中A、B兩點間的電勢差(V)(電場力做功與路徑無關),E:勻強電場強度,d:兩點沿場強方向的距離(m)}
9.電勢能:EA=qφA {EA:帶電體在A點的電勢能(J),q:電量(C),φA:A點的電勢(V)}
10.電勢能的變化ΔEAB=EB-EA {帶電體在電場中從A位置到B位置時電勢能的差值}
11.電場力做功與電勢能變化ΔEAB=-WAB=-qUAB (電勢能的增量等於電場力做功的負值)
12.電容C=Q/U(定義式,計算式) {C:電容(F),Q:電量(C),U:電壓(兩極板電勢差)(V)}
13.平行板電容器的電容C=εS/4πkd(S:兩極板正對面積,d:兩極板間的垂直距離,ω:介電常數)
常見電容器〔見第二冊P111〕
14.帶電粒子在電場中的加速(Vo=0):W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/2
15.帶電粒子沿垂直電場方向以速度Vo進入勻強電場時的偏轉(不考慮重力作用的情況下)
類平 垂直電場方向:勻速直線運動L=Vot(在帶等量異種電荷的平行極板中:E=U/d)
拋運動 平行電場方向:初速度為零的勻加速直線運動d=at2/2,a=F/m=qE/m
注:
(1)兩個完全相同的帶電金屬小球接觸時,電量分配規律:原帶異種電荷的先中和後平分,原帶同種電荷的總量平分;
(2)電場線從正電荷出發終止於負電荷,電場線不相交,切線方向為場強方向,電場線密處場強大,順著電場線電勢越來越低,電場線與等勢線垂直;
(3)常見電場的電場線分布要求熟記〔見圖[第二冊P98];
(4)電場強度(矢量)與電勢(標量)均由電場本身決定,而電場力與電勢能還與帶電體帶的電量多少和電荷正負有關;
(5)處於靜電平衡導體是個等勢體,表面是個等勢面,導體外表面附近的電場線垂直於導體表面,導體內部合場強為零,導體內部沒有凈電荷,凈電荷只分布於導體外表面;
(6)電容單位換算:1F=106μF=1012PF;
(7)電子伏(eV)是能量的單位,1eV=1.60×10-19J;
(8)其它相關內容:靜電屏蔽〔見第二冊P101〕/示波管、示波器及其應用〔見第二冊P114〕等勢面〔見第二冊P105〕。
恆定電流
1.電流強度:I=q/t{I:電流強度(A),q:在時間t內通過導體橫載面的電量(C),t:時間(s)}
2.歐姆定律:I=U/R {I:導體電流強度(A),U:導體兩端電壓(V),R:導體阻值(Ω)}
3.電阻、電阻定律:R=ρL/S{ρ:電阻率(Ω•m),L:導體的長度(m),S:導體橫截面積(m2)}
4.閉合電路歐姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U內+U外
{I:電路中的總電流(A),E:電源電動勢(V),R:外電路電阻(Ω),r:電源內阻(Ω)}
5.電功與電功率:W=UIt,P=UI{W:電功(J),U:電壓(V),I:電流(A),t:時間(s),P:電功率(W)}
6.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:電熱(J),I:通過導體的電流(A),R:導體的電阻值(Ω),t:通電時間(s)}
7.純電阻電路中:由於I=U/R,W=Q,因此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R
8.電源總動率、電源輸出功率、電源效率:P總=IE,P出=IU,η=P出/P總{I:電路總電流(A),E:電源電動勢(V),U:路端電壓(V),η:電源效率}
9.電路的串/並聯 串聯電路(P、U與R成正比) 並聯電路(P、I與R成反比)
電阻關系(串同並反) R串=R1+R2+R3+ 1/R並=1/R1+1/R2+1/R3+
電流關系 I總=I1=I2=I3 I並=I1+I2+I3+
電壓關系 U總=U1+U2+U3+ U總=U1=U2=U3
功率分配 P總=P1+P2+P3+ P總=P1+P2+P3+
10.歐姆表測電阻
(1)電路組成 (2)測量原理
兩表筆短接後,調節Ro使電表指針滿偏,得
Ig=E/(r+Rg+Ro)
接入被測電阻Rx後通過電表的電流為
Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)
由於Ix與Rx對應,因此可指示被測電阻大小
(3)使用方法:機械調零、選擇量程、歐姆調零、測量讀數{注意擋位(倍率)}、撥off擋。
(4)注意:測量電阻時,要與原電路斷開,選擇量程使指針在中央附近,每次換擋要重新短接歐姆調零。
11.伏安法測電阻
電流表內接法:
電壓表示數:U=UR+UA
電流表外接法:
電流表示數:I=IR+IV
Rx的測量值=U/I=(UA+UR)/IR=RA+Rx>R真
Rx的測量值=U/I=UR/(IR+IV)=RVRx/(RV+R)<R真
選用電路條件Rx>>RA [或Rx>(RARV)1/2]
選用電路條件Rx<<RV [或Rx<(RARV)1/2]
12.滑動變阻器在電路中的限流接法與分壓接法
限流接法
電壓調節范圍小,電路簡單,功耗小
便於調節電壓的選擇條件Rp>Rx
電壓調節范圍大,電路復雜,功耗較大
便於調節電壓的選擇條件Rp<Rx
注1)單位換算:1A=103mA=106μA;1kV=103V=106mA;1MΩ=103kΩ=106Ω
(2)各種材料的電阻率都隨溫度的變化而變化,金屬電阻率隨溫度升高而增大;
(3)串聯總電阻大於任何一個分電阻,並聯總電阻小於任何一個分電阻;
(4)當電源有內阻時,外電路電阻增大時,總電流減小,路端電壓增大;
(5)當外電路電阻等於電源電阻時,電源輸出功率最大,此時的輸出功率為E2/(2r);
(6)其它相關內容:電阻率與溫度的關系半導體及其應用超導及其應用〔見第二冊P127〕。
⑦ 電路的基本概念和基本定律受控電源、基爾霍夫定律
(1)歐姆定律針對於簡單電路而言
部分電路歐姆定律:在同一電路中,通過某段導體的電流跟這段導體兩端的電壓成正比,跟這段導體的電阻成反比。
標準式:i=u/r。變形公式:u=ir或r=u/i
閉合電路歐姆定律:閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比,跟內、外電路的電阻之和成反比。公式為i=e/(r+r),i表示電路中電流,e表示電動勢,r表示外總電阻,r表示電池內阻。常用的變形式有e=i
(r+r);e=u外+u內;u外=e-ir。
(2)基爾霍夫定律針對於復雜電路而言
基爾霍夫(電路)定律(kirchhoff
laws)是電路中電壓和電流所遵循的基本規律,是分析和計算較為復雜電路的基礎,1845年由德國物理學家g.r.基爾霍夫(gustav
robert
kirchhoff,1824~1887)提出。基爾霍夫(電路)定律包括基爾霍夫電流定律(kcl)和基爾霍夫電壓定律(kvl)。
基爾霍夫(電路)定律既可以用於直流電路的分析,也可以用於交流電路的分析,還可以用於含有電子元件的非線性電路的分析。
基爾霍夫第一定律(kcl)
基爾霍夫第一定律又稱基爾霍夫電流定律,簡記為kcl,是電流的連續性在集總參數電路上的體現,其物理背景是電荷守恆公理。基爾霍夫電流定律是確定電路中任意節點處各支路電流之間關系的定律,因此又稱為節點電流定律。基爾霍夫電流定律表明:
所有進入某節點的電流的總和等於所有離開這節點的電流的總和。
或者描述為:假設進入某節點的電流為正值,離開這節點的電流為負值,則所有涉及這節點的電流的代數和等於零。
基爾霍夫第二定律(kvl)
基爾霍夫第二定律又稱基爾霍夫電壓定律,簡記為kvl,是電場為位場時電位的單值性在集總參數電路上的體現,其物理背景是能量守恆。基爾霍夫電壓定律是確定電路中任意迴路內各電壓之間關系的定律,因此又稱為迴路電壓定律。
基爾霍夫電壓定律表明:
沿著閉合迴路所有元件兩端的電勢差(電壓)的代數和等於零。
或者描述為:
沿著閉合迴路的所有電動勢的代數和等於所有電壓降的代數和。
以方程表達,對於電路的任意閉合迴路,
⑧ 電路的基本定律包括哪些
包括三個。
歐姆定律
基爾霍夫電流定律(節點電流)
基爾霍夫電壓定律(環路電壓)
⑨ 計算復雜電路的基本定律有哪些
基爾霍夫電流定律:流入一個節點的電流總和,等於流出節點的電流總合。
基爾霍夫電壓定律:環路電壓的總合為零。
歐姆定律:線性組件(如電阻)兩端的電壓,等於組件的阻值和流過組件的電流的乘積。
諾頓定理:任何由電壓源與電阻構成的兩端網路,總可以等效為一個理想電流源與一個電阻的並聯網路。
戴維南定理:任何由電壓源與電阻構成的兩端網路,總可以等效為一個理想電壓源與一個電阻的串聯網路。
分析包含非線性器件的電路,則需要一些更復雜的定律。實際電路設計中,電路分析更多的通過計算機分析模擬來完成。
歐姆定律,電動勢e=u-ir,此式為全電路歐姆定律。
焦耳定律,即q=i方rt,
基爾霍夫定律,分為兩條,第一條:節點電流定律:即通過任意一節點的電流,流入為正,流出為負,它們的代數和一定為00第二條:迴路電壓定律:即從任意一點出發,經過一個迴路再回到該點後,電壓的升降一定相同。像經過電源時,電壓就會變化,經過電阻或用電器時電壓會降低。這兩條定律看似很明顯,但卻是解決一切電路問題的核心定律,幾乎大部分方程都是圍繞著這兩個定律建立的。