一、电路基础与欧姆定律
1.电路定义
构成:由电源、导线、负载组成的闭合回路。
分类:串联电路、并联电路、串并联电路。
2.欧姆定律
描述了电压( V )、电流( I )、电阻( R )之间的关系:
V=I×R
3. 电功率与损耗
功率计算:P= I x V P=I²×R P = V² / R
二、电阻的串并联特性
1.电阻串联
特点:流过各电阻的电流相同,电压按阻值比列分配。
总电阻计算:Rtotal=R1+R2+R3+…(总电阻等于各电阻之和)
2.电阻并联
特点:各电阻两端的电压相同,电流按阻值反比分配。总电阻小于其中最小的电阻。
总电阻计算:1 / Rtotal = 1/ R1+ 1 /R2 + 1 /R3+....
三、电源模型与功率传输
1.电源类型
理想电源:端电压恒定,不随负载变化(内阻为0),可提供任意电流。
实际电源:理想电压源 + 串联的很小内阻 ( rs )。
理想电流源:输出电流恒定,不随负载变化,端电压随负载变化。
实际电流源:理想电流源 + 并联的很大内阻 ( rs )。
2.最大功率传输定理
条件:当负载电阻( RL )等于电源电阻( r )时,负载获得最大功率。
最大功率公式:Pmax = E² / 4R (E为电源电动势)
此时电源的传输效率仅为50%
四、基尔霍夫定律
1.基尔霍夫电压定律
定义:沿任意闭合回路,所有电压代数和为0.
∑ΔV=0 。
物理本质:能量守恒。
特点:假设绕行方向(顺时针/逆时针)。从低电位到高电位(如电源内部)为 正;从高到低(如电阻压降)为负。
2. 基尔霍夫电流定律
定义:流入任一节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。∑I in=∑I out
物理本质:电荷守恒。
五、叠加原理与等效定理
1.叠加原理
适用范围:线性电路(含多个电源)
核心思想:任一支路的电流或电压,等于各个电源单独作用时产生的电流或电压的代数和。
操作方法:电压源不作用 -> 短路。
电流源不作用 -> 开路。
2.戴维南定理
定义:任何线性二端网络,均可等效为一个电压源 ( VTH )与一个串联电阻 ( RTH )
VTH :开路电压。
RTH :电源置零后的等效电阻。
3.诺顿定理
定义:任何线性二端网络,均可等效为一个电流源( IN )与一个并联电阻 ( RN )。
IN :短路电流
RN :与戴维南等效电阻相同 ( RN=RTH )。