一、直流电路基础概念

电是物质，是客观存在的。它和热能、风能、太阳能、核能一样也是一种能源，属于二次能源，可以和其他能源进行转化。电能的产生、传输和变换必须遵守能量守恒定律和物质守恒定律。电荷有两种：正电荷和负电荷，同性电荷相斥，异性电荷相吸；电荷量称为电量，符号为Q，单位为库仑(C)。电荷的定向运动形成电流。负电荷向正极移动，正电荷向负极移动，两者在电压作用下反向移动；电流的三大效应是热效应、磁效应和化学效应。根据物质导电性的不同：导体、绝缘体、半导体。描述导体导电性的物理量电阻率，单位为欧姆。米。银的导电性最强，其次是铜、金、铝、钨、铁等。水、电解质、碳和土也是导体。木头、塑料、陶瓷、空气都是绝缘体；硅、锗等。都是半导体，也就是它们的导电率介于导体和半导体之间。描述电的性质的物理量是电压、电流和电量(Q)。电压像水压，电流像水流，电像水滴。有了水压(电压)，水流(电流)就会被推动，水滴就会被送出。电压(U)有方向，高电位指向低电位。电压单位是伏特(V)，电流(I)也有方向。正电荷移动的方向为电流方向，单位为安培(A)；描述电源供电能力的物理量是电动势，单位也是伏特电流通过导体时的电阻。用电阻表示，符号R为欧姆。有一个非常著名的公式，就是欧姆定律R=U/I，它告诉我们导体的电压与其电流成正比。另外还有全电路欧姆定律，指的是电源的内阻、电动势和外电阻的关系I=/(r R r)。半导体中的载流子是空穴和自由电子。既然电是一种能量，它就会做功，做功的多少用电功W来表示，单位为焦耳，W=UIt，它与电压、电流、时间成正比，它做功的能力用电功率P=UI来表示，单位为瓦特W；电流通过导体时会产生热量，热量的大小为Q=I2Rt，与电流、电阻、时间的平方成正比。这个公式叫做焦耳定律。电路是电流的通路，由电源、负载和中间环节组成。电源提供能量，负载消耗能量，还有电线、开关、保护等中间环节。该电路有两个功能：供电和信息处理；电阻等负载电路的连接方式有：串联、并联、串联。电路的三种状态：开路、短路和带载工作状态。开路是电路断开，短路是电流不经过负载直接接通；有载工作状态是正常工作状态。电流必须有回路才能进行，即出去的必须进去；电压可以独立存在，比如一块电池，没有负载依然有电压；分支：无分支短路；节点：三个以上分支的交叉点；回路：由几个分支组成的闭合回路；网状：没有分支的环；基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)在解决电路问题时非常重要，应该掌握。KCL告诉我们，流入一个节点的电流等于流出的电流之和，符合物质守恒定律。KVL告诉我们，对于一个闭环，电压上升之和等于电压下降之和；解决电路计算分析的方法有：支路电流法、叠加原理、节点电压法、戴维宁定理和诺顿定理；电路包括：原理图、框图、PCB图、接线图、物理图。这些图各有侧重和优势，组合应用有助于分析和理解电路。

电压源由电压输出表示的电源称为电压源，它由电动势E和内阻r0串联的等效电路表示。输出电压为U=E-r0I。内阻为零、输出电压绝对恒定的电源称为理想电压源或恒压源。恒流输出的实际电源称为电流源；它由电流源Is和内部电阻r0并联的等效电路表示。其输出电流为I=Is-U/r0，U/r0为电源中的分流电流。输出电流恒定不随负载变化的电源称为理想电流源；电压源和电流源的等效关系：内阻相同，Is=E/r0，为电压源的短路电流。注意：两者的等效关系只针对外部电路，内部电源没有；等效变换过程中，电压源和电流源的方向必须一致；理想电压源和理想电流源之间没有等价关系。

二、交流电路基本概念

正弦交流电三要素：振幅、角频率、初相位；振幅反映其大小，角频率反映其频率变化的速度，相位反映其状态位置。角频率不同于频率，它们之间的关系是=2f，周期t是交流电变化一周的时间，单位秒s，频率f是交流电每秒变化的次数，单位赫兹Hz；它们之间的关系是t=1/f；电源频率：50Hz；不同交流电的初始相位可以相同，也可以不同。它们初始相位的差异称为相位差，反映了不同交流电的状态关系。按照这种描述，关系是前后的。特殊相位差有同相(0度)、反相(180度)和正交(90度)。交流电和直流电一样能做功。热效应、磁效应、化学效应也存在；交流电的最大值是有效值的1.414倍；在描述和计算中，交流电的大小用有效值来表示，例如220v的市电就是有效值。当交流电通过电阻时，两端的电压和电流同相；通过电感时，两端电压领先电流90度；通过电容时，两端电流领先电压90度；当交流电通过负载时，也会受到电阻的作用，这种电阻称为阻抗。通过电阻时，阻抗为R，为电阻。通过电感时的阻抗(感抗)为2fL，通过电容时的阻抗(容抗)为1/2 fc。电阻R、电感L、电容C的串联和并联电路中的电压和电流相位可能不同，它们相位差的余弦值称为功率因数，用cos表示。交流电通过电阻时的功率P=UI称为有功功率；Q=UI，通过电感和电容的功率是无功功率，也就是说没有做功的意思，但是它们和电源之间有能量交换。电容器和电感器与直流电不同，它们与交流电相连。电阻、电容、电感组成的串并联电路的计算，要用矢量计算。以及直流电的计算方法。

不同。LC串联谐振电路具有低阻特性，LC并联谐振电路具有高阻特性；且电压与电流同相。直流电通不过电容，交流电能，直流电通不过变压器，交流电能；因此我们用电容器传递信号，通过变压器传递信号，变换电压。

三、磁路基本概念

磁场存在的方式有：磁铁、通电导体周围；通电导体的电流方向与其周围的磁场方向用右手螺旋定则判定；地球就是一个大磁场。通电导体在磁场中会受力的作用，大小F=BIL（B磁感应强度，I电流强度、L导体长度），导体受力方向、磁场方向、电流方向三者之间的关系用左手定则判定；这是电动机能够运转的基础理论；磁场的强弱用磁感应强度B表示，单位特斯拉T，磁场的方向，由北极N指向南极S；磁场分北极N、南极S，磁极之间同性磁极相斥、异性相吸；通过某一界面的磁场用磁通表示φ=BS，单位韦伯Web有的物质导磁性能非常好，有的很差，用磁导率μ表示，单位亨/米，H/m；据此分为铁磁物质与非磁性物质；铁磁物质分硬磁性材料、软磁性材料，矩磁材料；导磁性能较好的材料如硅钢片、坡莫合金等；铁磁物质在磁化过程中，会有剩磁现象，需要一定的反向磁场予以消除，且磁感应强度达到一定值就饱和，反复磁化过程中会有损耗，叫做磁滞损耗；铁磁物质的磁导率不为常数，为消除材料特性影响用磁场强度表达H=B/μ。法拉第电磁感应定律、楞次定律合称为电磁感应定律：通过闭合导体的磁通发生变化时，会产生感应电动势和感应电流，其大小与磁通的变化率成正比；感应电流所产生的磁通总是阻碍原磁通的变化。根据这两条可以判断感应电流的方向。运动导体在磁场中切割磁力线产生的电动势、磁场方向、运动方向用右手定则判断。这是发电机工作的理论基础；自感电动势：通过导体的电流发生改变时，导体内会产生感生电动势，叫自感电动势，其大小与电感量、电流的变化率成正比，电感量又叫自感系数，符号L，单位亨利H；与线圈的匝数的平方成正比，与磁阻成反比。涡流：是一种感应电流，是交流铁心中的一种损耗，需要设法降低损耗，采取的措施就是铁心由若干绝缘薄片组成；也可以利用它，比如电磁炉就是利用涡流加热的；涡流与磁滞损耗统称为铁损。

四、三相交流电

由三组幅值相等，相位差互为120度的对称单相电源组合而成的电源三相交流电；产生方式：三相交流发电机、三相变压器；三相交流电源的接法有三角形接法、星形接法两种。星形接法就是三个对称绕组的尾端接着一起，这种接法能够输出两种电压相电压、线电压，从三个首端引出的线叫相线，也叫端线、火线，三个尾端接在一起的点叫中点，从中点引出的线叫中线；相线与相线之间的电压叫线电压，相线与中线之间的电压叫相电压，线电压是相电压的1.732倍，并且超前于30度。三角形接法就是将三个对称绕组的首尾端依次相连，输出一种电压：相电压三相负载的接法有星形接法、三角形接法；星形接法若每相绕组对称，中线可以省去，此时线电压为相电压的1.732倍；三角形接法，有线电流和相电流，线电流是相电流的1.732倍，并且滞后30度；三相对称负载的有功功率P=1.732ULcosφ，无功功率Q=1.732ULsinφ；视在功率S=1.732UI

五、变压器

变压器由初级绕组、次级绕组、铁芯、外壳等组成；初级匝数N1、次级匝数N2称作变压器的匝数比又叫变比k；变压器能够变换电压、电流、阻抗；电压变换公式U1/U2=N1/N2，电流变换公式I1/I2=N2/N1；阻抗变换公式R1=K2R2。可以用作电源变换，音频信号的输入输出；注意变压器不仅能够降低电压，还能够升高电压，不仅能降低阻抗，也可以升高阻抗，实现阻抗匹配。变压器按电源相数分有单相变压器、三相变压器；按功能分;电源变压器、音频变压器、脉冲变压器等；按绕组：多绕组变压器、单绕组变压器、多抽头变压器；按频率分高频变压器、中频变压器、低频变压器；变压器的同名端、异名端：当通入相同方向的电流时，产生的磁通方向一致或者磁通变化时产生的感应电流极性相同，这两个线圈的端头就叫同名端，否则就是异名端；这是变压器特有的，应该数量掌握。特殊变压器：电焊机、互感器、自耦变压器；变压器的主要参数：变比、容量、效率、频率特性等；

六、三相异步电动机

电动机分类：按电源分有直流、交流电动机；直流电动机分串励、并励、复励、他励；交流电动机分单相、三相电动机；三相异步电动机按转子分鼠笼式、绕线式；单相电动机分罩极式、分相式、串激式三相异步电动机的组成：定子（底座、外壳、铁芯、绕组等）、转子（转轴、转子绕组、风扇等）；三相异步电动机的工作原理：在三相对称绕组中通入三相对称交流电，产生旋转磁场，转子绕组切割磁力线产生感应电流，感应电流在磁场中受力而使转子转动；改变任意两根接线就可以改变转向；三相绕组产生的磁极有一对极、二对极....用p表示磁极对数；磁极旋转称为旋转磁场，转速60f/p，有3000转、1500转等，又叫同步转速n1，实际转速n2；转差率s=（n1-n2）/n1三相交流电遵循电动势平衡、转矩平衡规则；转矩平衡就是能适应负载的变化改变转速；三相异步电动机的接法：星形接法、三角形接法；星形接法的电压是三角形接法电压的1.732倍，三角形接法电流是星形接法的1.732倍；输出功率相同；三相异步电动机的功率指的是其输出的机械功率，其电压指的是其额定线电压，电流是额定线电流；效率是输出机械功率与输入电功率的百分比；三相异步电动机的机械特性有4个点：启动点、过载点、额定运行点、同步点。对转矩影响的主要参数是转子绕组的电阻、定子绕组电压；三相异步电动机的启动电流很大，启动方法有直接启动、降压启动（星三角形启动、自耦变压器启动、串联电阻起动）。降压启动的目的是为了降低启动电流。三相异步电动机的调速方法：变频、变极、变转差率三相异步电动机的制动：反接制动，能耗制动。