ENGG1310 P3.2 Resistor, Inductor, Capacitor, and RLC Circuits

发布时间 2023-04-06 20:32:08作者: 四季夏目天下第一

这一节里关于三相电的内容最为重要,注意复习

Resistor 电阻


Physical 2-terminal energy-dissipative device.

电阻定律


电阻同样与温度 \(T\) 有关 (然而 Temperature is neglected for the time being),一般来说温度越高,电阻越大

电阻的伏安性质

电阻的 \(R\) 功率损失 (Power Loss) (即电能损失的功率/热能产生的功率)
\(P=I^2 R=U^2/R\)

导体的电阻 (resistance of a conductor)

导体/负载 (conductors/loads) 的电阻 (resistance) 常以一个物理电阻 (physical resistor) 代表

Resistor Rating

电阻通常标识其最大功率 (rated in Watts)
电阻的功率不会超过该最大功率

Resistor Type

电阻上通常会有许多颜色带 (colour bar) 来标识其电阻

\(R=\overline{AB}\times 10^{C} \pm \mathtt{tol}\% \ (\Omega)\)
(具体的颜色-数字对应关系查看 Slides)

Variable Resistor/Rheostat 可变电阻(滑动变阻器)

电路的类型

Series, Parallel and Mixed

  • Series circuits 串联电路 (connected end-to-end)
    \(R_{\mathtt{total}}=\sum_i R_i\)
  • Parallel circuits 并联电路 (both ends are connected)
    \(\frac{1}{R_{\mathtt{total}}}=\sum_i \frac{1}{R_i}\)
  • A mixture of both 混联电路

基尔霍夫电压/电流定律 Kirchhoff's Law

  • Kirchhoff’s Voltage Law (KVL)
    在任意电路闭环中 (closed loop)总电势差 (potential drop) \(=\) 总电动势 (EMF, Electromotive force)
    很好理解,电动势的产生使得电势升高,又在随后被降低至原位 (本质上是能量守恒定律)
  • Kirchhoff's Current Law (KCL)
    对于电路中的任意节点 (node/junction),流入该节点的电流 \(=\) 流出该节点的电流
    流入节点的电流为 \(+\),流出节点的电流为 \(-\),所以对于某个节点 \(p\), \(\sum_k I_k=0\)

Delta-Star Transformation (\(\Delta\)-\(Y\) transformation)

[\(\Delta\) 型电路]
[星型 / \(Y\) 型电路]
观察 \(\Delta\) 型电路,我们利用并联电阻法则计算两点之间的等价电阻
\(R_{AC}=R_2||(R_1+R_3)=\frac{R_2(R_1+R_3)}{R_1+R_2+R_3}\)
\(R_{BC}=R_1||(R_2+R_3)=\frac{R_1(R_2+R_3)}{R_1+R_2+R_3}\)
\(R_{AC}=R_3||(R_1+R_2)=\frac{R_3(R_1+R_2)}{R_1+R_2+R_3}\)
若要将 \(\Delta\) 型电路转变为 \(Y\) 型电路,有
\(R_{AC}=R'_{AC}=R_a+R_c\)
\(R_{BC}=R'_{BC}=R_b+R_c\)
\(R_{AB}=R'_{AB}=R_a+R_b\)
三个方程,三个位置数,我们解得
\(R_a=\frac{R_2R_3}{R_1+R_2+R_3}\) (\(R_2, R_3\)\(A\) 邻接的电阻)
\(R_b=\frac{R_1R_3}{R_1+R_2+R_3}\) (\(R_1, R_3\)\(B\) 邻接的电阻)
\(R_c=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2+R_3}\) (\(R_1, R_2\)\(C\) 邻接的电阻)
In general form,即是 \(R_y=\frac{R'R''}{\sum R_{\Delta}}\) (\(R, R''\)\(y\) 邻接的电阻)