邱关源《电路》笔记及课后习题(均匀传输线)【圣才出品】
邱关源《电路》笔记和课后习题(含考研真题)详解-第十二章至第十三章【圣才出品】
第12章三相电路12.1复习笔记一、对称三相电源如图12-1-1所示，由同频率、等幅值、相位互差120°的三个正弦电压源连接成的电源被称为对称三相电源。
对称三相电源有星形（Y）和三角形（△）两种。
这3个电源依次称为A相、B相和C相，它们的电压瞬时表达式及相量如表12-1-1所示。
图12-1-1表12-1-1电压时域及相量表示二、三相电路的线电压（电流）与相电压（电流）的关系三相系统中，流经输电线中的电流称为线电流；电源端或是负载端各输电线线端之间的电压都称为线电压；三相电源和三相负载中每一相的电压、电流称为相电压和相电流。
三相系统中的线电压和相电压、线电流和相电流之间的关系都与连接方式有关，如表12-1-2所示。
表12-1-2线电压（电流）与相电压（电流）的关系三、对称三相电路的分析计算计算的一般步骤：①将△形电源和负载均变成Y形；②用短路线连接所有中性点，画出一相等效电路进行计算；③根据对称性推算其他两相电压和电流。
图12-1-2（a）的一相等效电路如图（b）所示。
图12-1-2四、三相电路的功率1．三相电路的功率计算有功功率：P＝P A ＋P B ＋P C 。
无功功率：Q＝Q A ＋Q B ＋Q C 。
视在功率：22Q P S +=若负载对称，则有A P P p p 33cos 3cos l l P P U I U I ϕϕ===A P P p p33sin 3sin l l Q Q U I U I ϕϕ===223l l S U I P Q ==+式中，φp 是指每相负载的阻抗角；对称三相电路的其他计算完全可以用正弦电流电路的相量分析方法。
2．三相电路有功功率的测量三相电路有功功率测量的三表法和两表法，如图12-1-3所示。
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图 12-8 解： （1）开关 S 打开时，为对称的三相电路，令 如图 12-9（a）所示。
，电流方向
（a）
（b）
图 12-9
（2）开关 S 闭合时，用二瓦计测量电源端的三线功率的接线图如图 12-9（b）所示。
，
此时功率表上的读数为：
8．图 12-8 所示电路中，对称三相电源端的线电压 U1＝380 V，Z＝（50＋j50）Ω， Z1＝（100＋j100）Ω，ZA 为 R、L、C 串联组成，R＝50 Ω，XL＝314 Ω，XC＝－264 Ω。 试求：
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第 12 章 三相电路
1．已知对称三相电路的星形负载阻抗 Z＝（165＋j84）Ω，端线阻抗 Z1＝（2＋j1）Ω，
中性线阻抗 ZN＝（1＋i1）Ω，线电压 U1＝380 V。求负载端的电流和线电压，并作电路的
相量图。
吸收的功率为原来的 /2 倍。
（5）如果加接零阻抗中性线，那么对于（3），电流表的读数为 317.2A，电压表的读
数为 660V；对于（4），电流表上的读数为 0，电压表上的读数为 1191.41V。
6．图 12-6 所示对称三相电路中， ＝380 V，三相电动机吸收的功率为 1.4 kW， 其功率因数 λ＝0.866（滞后），Z1＝－j55Ω。求 和电源端的功率因数 。
5．图 12-5 所示对称 Y-Y 三相电路中，电压表的读数为 1143.16V，Z＝（15＋j15 ） Ω，Z1＝（1＋j2）Ω。求：
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图 16-1-2
给定二端口的 Y 参数，可确定二端口的等效π形电路，如图 16-1-3 所示。此时
Y＝Y11＋Y12 Y2＝－Y12＝－Y21 Y3＝Y22＋Y21
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图 16-1-3 三、二端口网络的连接 1．串联 如图 16-1-4（a）所示，为二端口网络的串联，此时有 Z＝ZA＋ZB。
Y21
I2 U1
， Y12
U2 0
I1 U2
称为转移导纳； U1 0
H11＝1/Y11，H22＝1/Z22，
H 21
I2 I1
U2 0
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H12
U1 U2
I1 0
A＝－Y22/Y21，B＝－1/Y21，C＝Y12－Y11Y22/Y21，D＝－Y11/Y21。
二、二端口网络的等效电路 3 个阻抗（或导纳）组成的二端口形式：T 形电路和π形电路。若两个二端口网络的参 数全部相同，则称这两个二端口网络对端口而言，互为等效网络。 给定二端口的 Z 参数，能确定二端口的等效 T 形电路，如图 16-1-2 所示。此时 Z1＝Z11－Z12 Z2＝Z12 Z3＝Z22－Z12
j
1 L
U
1
j
1 L
U
2
I
2
j
1 L
U
1
U
2
jC U 2
j
1 L
U
1
Hale Waihona Puke j C1 LU
2
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邱关源《电路》笔记及课后习题(电阻电路的一般分析)【圣才出品】
第3章电阻电路的一般分析3.1 复习笔记一、电路图论的基本概念1．图（G）图（G）是具有给定连接关系的结点和支路的集合，其中每条支路的两端都连到相应的结点上，允许孤立结点的存在，没有结点的支路不能称为图。
路径：从G的一个结点出发，依次通过图的支路和结点（每一支路和结点只通过一次），到达另一个结点（或回到原出发点），这种子图称为路径。
连通图：当G的任意两结点都是连通的，称G为连通图。
有向图：赋予支路方向的图称为有向图。
2．树（T）满足下列三个条件的子图，称为G的一棵树：①连通的；②包含G的全部结点；③本身没有回路。
树支与连支：属于树的支路称为树支；不属于树的支路称为连支。
基本回路：对于G的任意一个树，有且只有一条连支回路，这种回路称为单连支回路或基本回路。
树支数：对于有n个结点，b条支路的连通图，树支数＝n－1。
推论：连枝数＝b－n＋1；基本回路数＝连支数＝b－n＋1。
二、KCL和KVL的独立方程数KCL的独立方程数：对一个具有n个结点的电路而言，其中任意的（n－1）个结点的KCL方程是独立的。
KVL的独立方程数：对一个具有n个结点和b条支路的电路而言，其KVL的独立方程数为（b－n＋1）。
三、电路的分析方法1．支路电流法（1）支路电流法是以b个支路电流为变量列写b个方程，并直接求解。
其方程的一般形式为（2）支路电流法解题步骤①标出各支路电流的方向；②依据KCL列写（n－1）个独立的结点方程；③选取（b－n＋1）个独立回路，标出回路绕行方向，列写KVL方程。
注：①独立结点选择方法：n个结点中去掉一个，其余结点都是独立的；②独立回路选择方法：先确定一个树，再确定单连支回路（基本回路），仅含唯一的连支，其余为树支。
2．网孔电流法（1）网孔是最简单的回路，即不含任何支路的回路。
网孔数＝独立回路数＝b－n＋1。
网孔电流法是以网孔电流为未知量，根据KVL对全部网孔列出方程求解。
（2）网孔电流法解题步骤①局部调整电路，当电路中含有电流源和电阻的并联组合时，可转化为电压源和电阻的串联组合；②选取网孔电流，指定网孔电流的参考方向；③依据KVL列写网孔电流方程，自阻总为正，互阻视流过的网孔电流方向而定，两电路同向取“＋”，异向取“－”。
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第18章 均匀传输线一、计算题1．图示均匀无损线的波阻抗，长度，介质为空气。
始端接正弦电压源，其内阻R S ＝200，频率，终端接负载阻抗。
求：（1）从始端看入的入端阻抗；（2）始端电流和电压；（3）距始端m 处的电压。
[天津大学2005研]图18-1解：（1）因为负载匹配，所以。
（2） 可得（3）则为，且。
最后可得Ω=800C z m 10=l V 020S∠=U z H 108=f Ω=800LZ in Z 1I 1U 432U2．三条均匀传输线的联接如图所示，波阻抗分别为，，，集总参数，现由始端传来一波前为矩形的电压波，设该矩形波到达端的瞬间作为t＝0，求电压u2及第三条传输线的透射波。
（设矩形波尚没到达和）。
[天津大学2006研]图18-2解：柏德生计算电路为图18-3方法1：，得得方法2：，可得3．图示的电路为无损均匀传输线，特性阻抗Z C＝600Ω，线长l＝（λ为信号源的波长），试求终端负载Z2上的u2（t）和i2（t）。
[浙江大学2000研]图18-4解：由于终端阻抗匹配，无损线始端输入阻抗Z i＝Z C＝600Q，则始端电压为：终端负载电压为负载电流为因此4．图示无损均匀传输线，特性阻抗Z C＝300Ω，1-1′端开路，2-2′端接电感，其感抗现在距2-2′端l 2＝0．5m的a-a′处接电压源工作波长λ＝2m。
试求：图18-5（1）为使流经电压源u S（t）的电流i（t）恒等于零，问l1应取多长？（2）电感X L 上的电压u2（t）为多少？[浙江大学l999研]解：（1）第二段无损线的长度为0.5m，等于，从a-a′端看其等效阻抗为即a-a′端看第二段无损线相当于一个电容。
若使电流i（t）恒为0，则要求从a-a′端看第一段无损线相当于一个感抗为的电感，也就是等效电感和等效电容发生并联谐振时，电流i（t）为0。
1-1′开路，从a-a′端看第一段无损线的等效阻抗为即解得1。
的最小值为由余切函数的周期性有（2）第二段无损线在a-a′端的电压为5．图示的电路中，无损线的波阻抗为Z C＝300Ω，线长。
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第14章线性动态电路的复频域分析14.1复习笔记一、拉氏变换及其基本性质对定义在[0，∞）上的函数f（t），其拉氏变换与拉氏反变换分别为()()0e d st F s f t t -∞-=⎰()()j j 1e d 2πj c st c f t F s s +∞-∞=⎰式中，s＝σ＋jω为复数，称为复频率。
其主要性质如下：（1）线性性质L[A 1f 1（t）＋A 2f 2（t）]＝A 1L[f 1（t）]＋A 2L[f 2（t）]＝A 1F 1（s）＋A 2F 2（s）（2）微分性质若L[f（t）]＝F（s），d ()()d f t f t t'=则L[f′（t）]＝sF（s）－f（0－）。
（3）积分性质若L[f（t）]＝F（s），则01()d ()t L f F s sξξ-⎡⎤=⎢⎥⎣⎦⎰（4）延迟性质若L[f（t）]＝F（s），则()()()000e st L f t t t t F s ε-⎡⎤--=⎣⎦（5）拉氏变换的卷积定理设f 1（t）和f 2（t）的象函数分别为F 1（s）和F 2（s），则有()()()()()()1212012*d t L f t f t L f t f F s F s ξξξ⎡⎤=-⎡⎤⎣⎦⎢⎥⎣⎦=⎰二、拉氏反变换的部分分式展开法1．部分分式展开法概述通常用两个实系数的s 的多项式之比来表示电路响应的象函数，有()()()()101101m m m n n n N s a s a s a F s m n D s b s b s b --+++==≤+++ 且均为正整数将有理分式F（s）用部分分式展开时，首先要把F（s）化为真分式，若n＞m，则F （s）为真分式；若n＝m，则将F（s）化为F（s）＝A＋N 0（s）/D（s）。
求反变换时，分情况讨论，如表14-1-1所示。
表14-1-12．部分分式展开法求拉氏反变换的步骤（1）n＝m时，将F（s）化成真分式和多项式之和；（2）求真分式分母的根，确定分解单元；（3）将真分式展开成部分分式，求各部分分式的系数；（4）对每个部分分式和多项式逐项求拉氏反变换。
邱关源《电路》笔记及课后习题(电路定理)【圣才出品】
第4章电路定理4.1 复习笔记一、叠加定理叠加定理：在线性电路中，任一支路的电流或电压，等于每一独立电源单独作用于电路时在该支路所产生的电流或电压的代数和。
应用方法：给出电路中变量的参考方向；画出各独立源单独作用时的等效电路；在等效电路中求出相应的待求电压电流变量或中间变量；运用叠加定理求出原电路中的待求电压电流变量。
注：①该定理只适用于线性电路；②计算元件的功率时不可应用叠加的方法；③在各个独立电源单独作用时，不作用的电压源短路，不作用的电流源开路；各分电路在叠加计算时电压和电流的参考方向可取为与原电路相同方向，取代数和时注意各分量的正负号。
二、替代定理给定任意一个线性电阻电路，如果第j条支路的电压u j和电流i j已知，那么这条支路就可以用一个具有电压等于u j的独立电压源，或者一个具有电流等于i j的独立电流源来代替，替代后的电路中的全部电压和电流均将保持原值，如图4-1-1所示。
图4-1-1三、戴维宁定理和诺顿定理1．一个线性含源一端口网络如图4-1-2（a）所示，对外电路来说，可以用一个电压源和电阻的串联组合来等效替代，这一等效电路称为戴维宁等效电路，如图4-1-2（b）所示。
电压源的电压等于该一端口网络的开路电压u oc，而电阻等于该一端口网络中所有独立源为零值时的等效电阻R eq。
图4-1-22．一个线性含源一端口网络N，可以等效为一个电流源和电阻的并联组合，这样的等效电路称为诺顿等效电路，如图4-1-2（c）所示。
电流源的电流等于该网络N的短路电流i sc，并联电阻R eq等于该网络中所有独立源为零值时所得网络N0的等效电阻R eq。
3．应用戴维宁定理和诺顿定理求解电路，一般按以下步骤进行：（1）求解含源端口的开路电压u oc或短路电流i sc。
（2）求解端口的输入电阻R eq，有如下两种方法：①利用开路电压与短路电流之比R eq＝U oc/i sc；②将含源一端口网络中所有独立源置零，求解其对应的R eq。
邱关源《电路》笔记和课后习题(含考研真题)详解-第一章至第二章【圣才出品】
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理想电压源的符号如图 1-1-4（a）所示。其特点是其两端电压总能保持一定或一定的 时间函数，且电压值大小由电压源本身决定，与流过它的电流值无关，如图 1-1-4（b）所 示。
图 1-1-4（a）
图 1-1-4（b） 说明：a．电压源为一种理想模型；b．与电压源并联的元件，其端电压为电压源的值； c．理想电压源的功率从理论上来说可以为无穷大。 ②理想电流源 理想电流源的符号如图 1-1-5（a）所示。其特点是输出电流总能保持一定或一定的时 间函数，且电流值大小由电流源本身决定，与外部电路及它的两端电压值无关，如图 1-1-5
电阻元件、电源元件和受控电源元件是常用的电路元件。电路元件可分为无源元件及有 源元件两大类。
1．无源元件及其伏安特性 表 1-1-2 无源元件及其伏安特性
功率和能量比较： （1）电阻元件 P＝ui＝Ri2＝u2/R≥0（关联参考方向）；
W t Ri2 d t0 电阻是耗能元件。 （2）电容元件
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P＝ui＝Cu（du/dt）（u，i 取关联参考方向）；吸收功率，电容是无源元件。
WC C
ut2 udu 1 Cu 2
ut1
2
t2
1 Cu 2 2
t1
WC t2 WC t1
电容是储能元件。
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图 1-1-2 电压的参考方向 3．关联参考方向 对于一个元件或支路来说：如果指定元件的电流的参考方向是从电压参考极性的“＋” 指向“－”，即两者的参考方向一致，则把电流和电压的这种参考方向称为关联参考方向； 反之称为非关联参考方向。如图 1-1-3 所示，对 A 而言，u 和 i 为非关联方向；对 B 而言， u 和 i 为关联方向。
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第18章均匀传输线
18.1 复习笔记
分布参数电路元件构成的电路称为分布参数电路。
当电路的长度l与电压、电流的波长λ可以相比时，电路就必须视为分布参数电路。
分布参数电路的分析方法是将传输线分为无限多个无穷小尺寸的集总参数单元电路，每个单元电路均遵循电路的基本规律，然后将各个单元电路级联，去逼近真实情况，所以各单元电路的电压和电流既是时间的函数，又是距离的函数。
一、均匀传输线的微分方程
若沿传输线的固有参数分布处处相同，则称为均匀传输线。
方程如表18-1-1所示。
表18-1-1
二、均匀传输线方程的正弦稳态解（1）已知始端电压U▪1和电流I▪1
或
x为距始端的距离。
（2）已知终端电压U▪2和电流I▪2
或
x为距终端的距离。
三、均匀传输线上的行波及负载效应
正向行波、反向行波及行波速度如表18-1-2所示。
表18-1-2
均匀传输线的负载效应如表18-1-3所示。
表18-1-3
四、无损耗均匀传输线的特性
表18-1-4
18.2 课后习题详解
18-1 一对架空传输线的原参数是L0＝2.89×10－3H/km，C0＝3.85×10－9F/km，R0＝0.3Ω/km，G0＝0。
试求当工作频率为50Hz时的特性阻抗Z c，传播常数γ、相位速度υφ和波长λ。
如果频率为104Hz，重求上述各参数。
解：（1）当f＝50Hz时
Z0＝R0＋jωL0＝0.3＋j0.908＝0.9562∠71.715°Ω/km
Y0＝G0＋jωC0＝j100π×3.85×10－9＝j1.2095×10－6S/km
即α＝0.171×10－3Np/km，β＝1.062×10－3rad/km。
υφ＝ω/β＝100π/（1.062×10－3）＝2.958×105km/s
λ＝υφ/f＝2.958×105/50＝5.916×103km
（2）当f＝104Hz时
Z0＝R0＋jωL0＝0.3＋j181.584＝181.58∠81.91°Ω/km
Y0＝G0＋jωC0＝j2π×104×3.85×10－9＝j2.419×10－4S/km
即α＝1.731×10－4Np/km，β＝20.958×10－2rad/km。
υφ＝ω/β＝2π×104/（20.958×10－2）＝2.998×105km/s
λ＝υφ/f＝2.998×105/104＝29.98km
18-2 一同轴电缆的原参数为：R0＝7Ω/km，L0＝0.3mH/km，C0＝0.2μF/km，G0＝。