2025年电网络理论.pdfVIP

英雄者，胸怀大志，腹有良策，有包藏宇宙之机，吞吐天地之志者也。——《三国演义》

电网络理论

电网络理论是电力系统的基础理论，通过对电路中电流、电压、

功率和能量等参数的分析和研究，以及电路中的元件如电阻、

电容和电感等的特性和相互关系，来研究电路中的电能传输、

控制和转换问题。本文将从电网络的基本原理、电路分析方法、

交直流电路、三相电路和磁电路等方面来介绍电网络理论。

一、电网络的基本原理

电网络是由电路元件按照一定的连接方式组成，在电路中产生

或传输电能的一种电学系统。它包含基本电路、复合电路和控

制电路等三种基本类型。其中，基本电路只由一种电路元件构

成，例如电阻、电容和电感等单元，例子如图1所示。

图1：基本电路

复合电路由多种电路元件组合而成，可以分为串联、并联、树

型等不同结构，例子如图2所示。

图2：复合电路

控制电路则在复合电路的基础上增加了逻辑控制包括开关、计

算机等，在实现空间、时间、功能上高度复杂，例子如图3所

示。

图3：控制电路

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。——《礼记》

每种电路元件都有其对电能的特性消耗、储存、转换的贡献，

而每种电路结构规则所连接的电路元件也影响了电路的性能特

征。因此，电网络理论的基本任务是分析和预测电路中电信号

之间的关系和影响。

二、电路分析方法

为了研究电路中的各种性质，需要采用适当的方法来分析电路。

电路分析方法主要分为两大类，即基本法和派生法。

1.基本法

基本法是指对简单电路采用基本关系式和物理学原理求解电路

中的电压、电流和功率各种参数的方法。其中包括：

(1)基尔霍夫电压定律法和基尔霍夫电流定律法，用于求解电

路中各节点的电压和电流。

(2)欧姆定律法，用于求解电路中电阻元件的电流和电压。

(3)功率方程法，用于求解电路中的功率分配和传输。

(4)电荷守恒定律法，用于求解电路中的电荷分布和电场特性

等。

如图4所示的简单电路，可以采用基本法来计算其中的电路参

数。

学而不知道，与不学同；知而不能行，与不知同。——黄睎

图4：简单电路

2.派生法

派生法是指通过用已知电路中的节点电压、电流或电阻替换未

知元件来简化复杂电路求解问题的方法。其中的常用方法有：

(1)串并联电路转换，用于求解串联、并联电路特性和电路等

效性分析。

(2)Thevanin定理和Norton定理，用于求解电路中复杂电压源、

电流源和电阻的等效电路。

(3)等电位法和电阻标记法，用于对大规模电路进行简化和分

析。

三、交、直流电路

电路的电源可以分为直流电源和交流电源。在电路中分别使用

直流电的电路和交流电的电路有所不同，下面分别介绍。

1.交流电路

在AC电子工程中，我们常常需要考虑到交流电源。在交流电

源下，电压和电流随时间的变化就会发生周期性的变化。因此，

为了简化交流电路的分析，我们需要将电压和电流表示成时域

和频域两个方面。

穷则独善其身，达则兼善天下。——《孟子》

时域分析是以时间为自变量的函数，可以表示出电路中元件相

对于时间的变化关系。频域分析是以频率为自变量的函数，表

示出电路中不同频率的电信号特性。通常采用傅里叶变换和反

变换来进行时域和频域的转换，如公式（1）和公式（2）：

时域表达式：f(x)