电路分析·第1章练习
电路是由各种电子元器件按照一定方式相互连接构成的(
电流的通路
)。
电路模型反映实际电路部件的(
主要电磁性质
)的(
理想电路元件
)及其组合。
理想电路元件是根据实际电路元件假想的具有(
某种单一电磁性能
)的元件,可用严格的数学公式表示其(
电压
)与(
电流
)的关系。
常见的理想电路元件有(
电阻元件
)(
电容元件
)(
电感元件
)(
电源元件
)。
电路分析最关心的三个物理量是(
电流
)(
电压
)(
功率
)。
大小和方向都不随时间改变的电流称为(
直流电流
),大小和方向随时间改变的电流称为(
时变电流
)。
交流电流指的是其大小和方向(
周期变化
)且(
平均值为零
)的电流。
复杂电路中的电流随时间变化时,电流的实际方向往往很难事先判断,此时可以利用(
参考方向
)和(
正负符号
)加以解决。
分析和计算电路时,必须先规定电流和电压的(
参考方向
),当某支路上电流的参考方向由电压参考方向的正极指向负极时,称为(
关联参考方向
)。
当某支路或元件两端电压的参考方向和实际方向一致时,电压值为(
正
),否则电压值为(
负
)。
电路中的(
电位参考点
)为零电位点,参考点可以(
任意选择
)。
选取不同的参考点时,电路中各点的电位(
不同
),但任意两点之间的电压(
不变
)。
电动势定义为电源内部(
非电场力
)将单位正电荷从(
低
)电位移动到(
高
)电位做的功。
当某元件上的电压 $u$ 和电流 $i$ 取关联参考方向时,$p=ui$ 表示元件(
吸收功率
)。此时,若 $p>0$,表示元件实际(
吸收功率
);若 $p<0$,表示元件实际(
发出功率
)。
对于一个完整的电路,发出的总功率(
等于
)消耗的总功率;电气设备正常工作的功率称为(
额定功率
)。
已知某元件两端电压 $u=2\,\mathrm{V}$,流过的电流为 $i=-2\,\mathrm{A}$,且假设电压和电流为非关联参考方向,则该元件实际(
吸收功率
),功率大小为(
$4\,\mathrm{W}$
)。
日常生活中的电能用“度”来表示,换算公式为(
$1\text{度} = 1\,\mathrm{kW\cdot h}$
)。已知某电炉连接 $220\,\mathrm{V}$ 的电压,额定电流为 $10\,\mathrm{A}$,则该电炉工作 $5$ 小时消耗的电能为(
11
)度。
支路指的是(
电路中通过同一电流的分支
);结点指的是(
3条及以上支路的公共连接点
);路径指的是(
两个结点之间的一条通路
);回路指的是(
由支路组成的闭合路径
);网孔指的是平面电路上(
内部不含任何支路的回路
)。
KCL 不仅适用于结点,也适用于任何假想的(
闭合面
);当两个单独的电路只用一根导线连接时,该导线中的电流为(
零
)。
KCL 是对支路电流的约束,与支路上连接的元件(
无关
),与电路是否为线性(
无关
),列写的 KCL方程与电流的实际方向(
无关
)。
列写 KCL 方程时,必须先在电路图中标出相关支路的(
电流
)及(
电流的参考方向
)。
KCL 成立的依据是(
电荷守恒和电流的连续性原理
);KVL 成立的依据是(
电路中的能量守恒
)。
电路中任意两点间的电压等于(
从正极出发沿着任一条路径到达负极经过的各元件电压的代数和
),与绕行路径(
无关
)。计算代数和时,元件电压方向与绕行路径一致时取(
正
),相反时取(
负
)。
电阻 $R$ 指的是对电流呈现阻力的元件,其导数 $G=1/R$ 称为(
电导
),表示传导电流的能力。线性定常电阻的伏安特性公式为(
$u=Ri$
)或者(
$i=Gu$
)。
电阻元件在任何时刻总是(
消耗功率/实际吸收功率
),功率计算公式为 (
$p=i^2R$
)或者 (
$p=u^2/R$
)。
在电阻、电容和电感三类元件中,属于无源元件的是(
电阻、电容、电感
),属于无记忆元件的是(
电阻
),属于储能元件的是(
电容、电感
)。
电路中的某支路开路时,其电阻为(
$\infty$
),电流(
恒为$0$
)。常见的开路方式为(
断开某根导线
)。
电路中的某支路短路时,其电阻为(
0
),电压(
恒为$0$
)。常见的短路方式(
用导线短接
)。
二端网络也称为一端口网络,向外引出两个端子,从一个端子流入电流(
等于
)从另一个端子流出的电流。
电路等效指的是(
对外等效
),即两个不同二端网络的端口具有相同的(
电压电流关系/VCR
),互换之后不影响外电路的计算。
电阻的串联分压公式为(
$u_k = \dfrac{R_k}{R_{\mathrm{eq}}}u$
),并联分流公式为(
$i_k = \dfrac{R_{\mathrm{eq}}}{R_k}i$
)。
电阻串联时,各电阻消耗的功率与电阻大小成(
正比
);电阻并联时,各电阻消耗的功率与电阻大小成(
反比
)。
电容的伏安特性公式为(
$i=C\dfrac{\mathrm{d}u}{\mathrm{d}t}$
);电感的伏安特性公式为(
$u=L\dfrac{\mathrm{d}i}{\mathrm{d}t}$
)。
电容是动态元件,任一时刻的电容电流大小取决于(
电容电压的变化率
),与该时刻的电压大小(
无关
);在直流电路中,电容相当于(
开路
)。
电感是动态元件,任一时刻的电感电压大小取决于(
电感电流的变化率
),与该时刻的电流大小(
无关
);在直流电路中,电感相当于(
短路
)。
电容和电感都是储能元件,共同特点是(
储能不耗能
),都存在(
充电和放电
)过程。电容储存能量的计算公式为(
$W(t)=\frac{1}{2}Cu^2(t)$
),电感储存能量的计算公式为(
$W(t)=\frac{1}{2}Li^2(t)$
)。
电容 $C_1$ 和 $C_2$ 串联后的等效电容为(
$\dfrac{C_1C_2}{C_1+C_2}$
),并联后的等效电容为(
$C_1+C_2$
)。
电感 $L_1$ 和 $L_2$ 串联后的等效电容为(
$ L_1 + L_2$
),并联后的等效电容为(
$\dfrac{L_1L_2}{L_1+L_2}$
)。
独立电源包括(
独立电压源
)和(
独立电流源
)。
独立电压源不允许(
短路
),独立电流源不允许(
开路
)。
独立电压源可以提供(
恒定的电压
),流过它的电流则由(
外电路
)决定;独立电流源可以提供(
恒定的电流
),它两端的电压则由(
外电路
)决定。
独立电压源串联可以得到(
较高的输出电压
),独立电流源并联可以得到(
较高的输出电流
)。
受控源是一种非独立电源,它对外提供的电压和电流受到(另一条支路电压和电流的控制),包括(
电流控制的电流源/CCCS
)(
电压控制的电流源/VCCS
)(
电压控制的电压源/VCVS
)(
电流控制的电压源/CCVS
)四种。
实际电源的等效变换要满足(
数值条件
),还要满足(
方向关系
),即电流源的电流应从电压源的(
负极
)流入、(
正极
)流出。
理想电压源和理想电流源没有相同的 VCR,不能相互等效变换。
电阻电路的 Y-$\Delta$ 等效变换的依据是变换前后端口的(
电压相同
)(
电流相同
)。
已知某 Y 连接电阻电路的三个电阻均为 $R$,则等效为 $\Delta$ 连接后的三个电阻均为(
$3R$
)。
已知某 $\Delta$ 连接电阻电路的三个电阻均为 $R$,则等效为 Y 连接后的三个电阻均为(
$R/3$
)。