《物理电路思维导图》

I. 电路基础

• A. 电路组成
  • 1. 电源：提供能量的源泉
       • a. 直流电源 (DC)：提供恒定电压/电流
       • b. 交流电源 (AC)：电压/电流随时间周期性变化
       • c. 特性：内阻、电动势 (ε)
  • 2. 负载：消耗电能的元件
       • a. 电阻 (R)：阻碍电流通过
       • b. 电容 (C)：储存电荷
       • c. 电感 (L)：储存磁场能量
       • d. 其他：电机、扬声器、LED等
  • 3. 导线：连接电路元件的桥梁
       • a. 理想导线：电阻忽略不计
       • b. 实际导线：存在电阻，影响电路性能
  • 4. 开关：控制电路通断
       • a. 单刀单掷 (SPST)
       • b. 单刀双掷 (SPDT)
       • c. 双刀单掷 (DPST)
       • d. 双刀双掷 (DPDT)
• B. 电路状态
  • 1. 通路：电路完整连接，电流能够通过
  • 2. 断路 (开路)：电路断开，电流无法通过
  • 3. 短路：电路两点之间直接连接，电流绕过负载，可能导致损坏。
• C. 电流、电压、电阻
  • 1. 电流 (I)：单位时间内通过导体横截面的电荷量
       • a. 单位：安培 (A)
       • b. 方向：正电荷移动方向
  • 2. 电压 (U)：电场力对单位电荷所做的功
       • a. 单位：伏特 (V)
       • b. 意义：两点之间的电势差
  • 3. 电阻 (R)：阻碍电流通过的能力
       • a. 单位：欧姆 (Ω)
       • b. 影响因素：材料、长度、横截面积、温度
• D. 欧姆定律
  • 1. 内容：U = IR (电压等于电流乘以电阻)
  • 2. 应用：计算电路中电流、电压、电阻之间的关系
  • 3. 适用范围：线性电阻元件

II. 电路分析方法

• A. 串联电路
  • 1. 特点：电流处处相等，电压按电阻比例分配
  • 2. 总电阻：R = R1 + R2 + R3 + ...
  • 3. 电压分配：U1/U2 = R1/R2
• B. 并联电路
  • 1. 特点：电压处处相等，电流按电阻反比例分配
  • 2. 总电阻：1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ...
  • 3. 电流分配：I1/I2 = R2/R1
• C. 混联电路
  • 1. 分析：将混联电路分解为串联和并联的组合
  • 2. 方法：逐步简化，利用串并联电路的特点进行计算
• D. 基尔霍夫定律
  • 1. 基尔霍夫电流定律 (KCL)：在电路的任一节点，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。
       • a. 数学表达式：ΣI入 = ΣI出
  • 2. 基尔霍夫电压定律 (KVL)：在电路的任一闭合回路中，各元件上的电压降之和等于电压升之和。
       • a. 数学表达式：ΣU升 = ΣU降
  • 3. 应用：复杂电路分析，求解电路中的电流和电压
• E. 戴维宁定理
  • 1. 内容：任何线性二端网络都可以用一个电压源和一个电阻串联的等效电路来代替。
  • 2. 应用：简化复杂电路，求解电路中的特定电流或电压
  • 3. 步骤：求开路电压 (Uoc)，求等效电阻 (Req)，构建等效电路
• F. 叠加定理
  • 1. 内容：在包含多个独立电源的线性电路中，任何元件中的电流或电压等于每个独立电源单独作用时产生的电流或电压的代数和。
  • 2. 应用：分析多电源电路
  • 3. 注意：每次只保留一个电源，其余电源短路 (电压源) 或开路 (电流源)

III. 电路元件

• A. 电阻器 (R)
  • 1. 类型：固定电阻、可变电阻 (电位器、变阻器)
  • 2. 功能：限制电流，分压，分流
  • 3. 阻值识别：色环电阻，数字标示
• B. 电容器 (C)
  • 1. 类型：电解电容、陶瓷电容、薄膜电容
  • 2. 功能：储存电荷，滤波，耦合，旁路
  • 3. 容量单位：法拉 (F)
  • 4. RC电路：充放电特性，时间常数 (τ = RC)
• C. 电感器 (L)
  • 1. 类型：空心电感、铁氧体电感、贴片电感
  • 2. 功能：储存磁场能量，扼流，滤波，谐振
  • 3. 电感单位：亨利 (H)
  • 4. RL电路：电流建立和衰减特性，时间常数 (τ = L/R)
• D. 二极管
  • 1. 类型：普通二极管、发光二极管 (LED)、稳压二极管
  • 2. 特性：单向导电性
  • 3. 应用：整流，开关，稳压，发光
• E. 三极管 (BJT)
  • 1. 类型：NPN、PNP
  • 2. 功能：放大，开关
  • 3. 工作状态：截止区，放大区，饱和区
• F. 场效应管 (FET)
  • 1. 类型：MOSFET (金属氧化物半导体场效应管)、JFET (结型场效应管)
  • 2. 功能：放大，开关
  • 3. 特点：电压控制型元件

IV. 交流电路

• A. 正弦交流电
  • 1. 参数：频率 (f)，周期 (T)，振幅 (Vm)，相位 (φ)
  • 2. 有效值：Vrms = Vm/√2，Irms = Im/√2
• B. 电抗
  • 1. 感抗 (XL)：XL = 2πfL
  • 2. 容抗 (XC)：XC = 1/(2πfC)
• C. 阻抗 (Z)
  • 1. 定义：交流电路中对电流的阻碍作用
  • 2. 计算：Z = √(R² + (XL - XC)²)
• D. 功率
  • 1. 瞬时功率
  • 2. 平均功率 (有功功率)：P = Vrms Irms cosφ (φ为电压和电流的相位差)
  • 3. 无功功率：Q = Vrms Irms sinφ
  • 4. 视在功率：S = Vrms * Irms
  • 5. 功率因数：cosφ = P/S
• E. RLC串联谐振
  • 1. 条件：XL = XC
  • 2. 特点：阻抗最小，电流最大，电压和电流同相位
  • 3. 谐振频率：f0 = 1/(2π√(LC))

V. 电路应用

• A. 整流电路
  • 1. 类型：半波整流，全波整流，桥式整流
  • 2. 功能：将交流电转换为直流电
• B. 滤波电路
  • 1. 类型：电容滤波，电感滤波，LC滤波，π型滤波
  • 2. 功能：滤除直流电中的交流成分，使直流电压更平滑
• C. 放大电路
  • 1. 类型：共射极放大电路，共集电极放大电路，共基极放大电路
  • 2. 功能：放大信号的幅度
• D. 振荡电路
  • 1. 类型：RC振荡电路，LC振荡电路，晶体振荡电路
  • 2. 功能：产生特定频率的信号

This思维导图 provides a comprehensive overview of fundamental electrical circuit concepts. Remember to practice applying these principles through problem-solving to solidify your understanding.