1.0 串连,并联,混连
串联的定义
电路串联是一种电路元件的连接方式,其中各个元件沿着单一路径互相连接,形成一个连续的链。在串联电路中,每个节点最多只连接两个元件,这意味着电流只有一条路径可以通过整个电路。
具体来说,当电路中的元件如电阻器、电容器或灯泡等,被串联时,它们会首尾相连,即第一个元件的一端连接到电源的一个极点,另一端连接到第二个元件的一端,依此类推,直到最后一个元件的另一端连接到电源的另一个极点。
串联电路的主要特性包括:
- 流过每个电阻的电流相等,因为在直流电路中同一支路的各个截面有相同的电流强度。
- 总电压等于各个元件上的电压之和。
- 总电阻等于各个串联电阻的数值相加。
- 如果串联电路中的任何一个元件失效或断开,整个电路都会中断,因为电流没有其他路径可以流动
电路的串联,并联和混联图示
注:串联的电路电流是相等的,串联的电阻电阻值会增加,串联的电感电感也会增加,并联两端的电压是相同的
2.0 支路,回路,网孔,节点
电路的定义:由电器部件按照一定的规律连接成的电流流通的路径
支路的定义:由一个或者若干个端元器件构成的电路结构【二端元器件:表示一个元件有首位两端的元器件就是二端元器件】
回路,网孔,节点
回路:电路中闭合的圈圈
网孔:特殊回路,中间不包含电路
节点:电路中交叉的点/多条支路交汇的点
3.0 短路
1: 电源短路
2:用电器短路
电源短路
电源短路是指在电路中,电流不经过预定的负载或用电器,而是通过一个阻抗极低的路径(通常是导线)直接从电源的正极流向负极。这种情况通常发生在电路中的导线或金属物体意外地直接连接了电源的两极,或是电路设计中存在错误,使得电流可以绕过负载。
特点
- 由于短路路径的电阻非常低,根据欧姆定律(I = V / R),在电源电压一定的情况下,短路电流会变得非常大,远超正常工作电流。
- 这种异常的大电流可能导致电源、导线或电路中的其他组件过热,甚至熔化,从而造成设备损坏。
用电器短路
用电器由于一些特殊的原因发生故障导致出现短路(主动或者被动)用电器短路是指电路中的一种故障状态,具体表现为电流不按照正常路径流经用电器(如灯泡、电机、电阻等),而是通过一个阻抗极低的路径(如裸露的导线或其他导体)直接从电源的一端流到另一端。这种情况下,电流会绕过用电器,导致用电器不工作或工作异常,并且由于短路路径的电阻很低,通过该路径的电流会异常增大,可能远远超过正常工作电流
断路
断路的定义:电源与用电器之间无法接通,开路只有电源,用电器故障【这种情况下一般不会导致大规模的器件损失】
4.0 基尔霍夫电流定律和电压定律
【直流电,交流电,非线性电路都可以使用基尔霍夫电压定律】
定义:
基尔霍夫电流定律(Kirchhoff's Current Law, KCL)是由德国物理学家古斯塔夫·罗伯特·基尔霍夫(Gustav Robert Kirchhoff)在1845年提出的,它是电路理论中的一个基本原理。这一定律描述了在电路中的任何节点,流入节点的电流总和等于流出节点的电流总和。
用数学语言来表述,基尔霍夫电流定律可以写作:
∑Iin=∑Iout∑Iin=∑Iout
或者更简洁地表示为:
∑I=0∑I=0
这里的 II 表示电流,正号代表电流的方向是进入节点,而负号代表电流的方向是离开节点。因此,节点上所有电流的代数和等于零,这实际上体现了电荷守恒定律——电荷在一个节点上既不产生也不消失,只是通过节点流动。
这一原理适用于电路中的任何节点,无论是简单的还是复杂的电路网络,只要电路是稳态的,即电流和电压不随时间变化,基尔霍夫电流定律都适用。它与基尔霍夫电压定律(Kirchhoff's Voltage Law, KVL)一起,构成了电路分析中最基本的两个法则,被广泛应用于电路的设计、分析和故障诊断中。
基尔霍夫电流定律KCL
注:对于任意一个电节点,在任意时刻流入该节点与流出该节点的代数和为0
基尔霍夫电压定律【注意电流定律和电压定律都在回路中有效】
定义:
基尔霍夫电压定律(Kirchhoff's Voltage Law,简称KVL)是由德国物理学家古斯塔夫·罗伯特·基尔霍夫(Gustav Robert Kirchhoff)在1845年提出的,是电路理论中的另一个基本定律。这一定律阐述了电路中电压的守恒性质。
基尔霍夫电压定律的内容是在任何一个闭合回路中,所有电压降(或称为电势降)的代数和等于零。换句话说,当你从电路中的任意一点开始,沿着某一方向绕行一圈回到起点,沿途遇到的所有电压源和元件上的电压降的代数和应为零。数学表达式如下:
∑k=1nUk=0∑k=1nUk=0
其中,UkUk 是回路中第 kk 个元件的电压,正号表示电压的方向与绕行方向一致,负号则相反。
这个定律基于能量守恒的原则,即在一个保守力场中,如果一个电荷沿任意路径从一点移动到另一点再回到原点,那么它所获得和失去的能量总和为零。在电路中,这意味着从电源获得的能量必须等于在电路元件上消耗的能量。
注:对于任意一个回路,在任意的时刻,电压降低代数和为0,“电压守恒定律”
5.0 电压和电流的参考方向
电压是电流的驱动力,电路在通电的一瞬间会产生电场,【电压可以称之为电势差】,电路当中电流的流动是以电子的形式进行的,是电子【带负电荷】脱离核外电子的束缚在导体当中移动
【可以把电源理解为一台抽水机把电压低地方的水抽取到高电压的地方在回到低电压的地方】
功率
功率的单位是 W 也就是瓦特
电功率 == W = V * A,P = V * I,功率 = 电压 * 电流 1W = 1V * 1A
功率吸收 === 耗能 , 功率释放 === 放能
耗能 = 供能, 放能 == 释放