在国网备考的整个过程中,时常听其他考生说起自己电路很差、计算题不太会等等,当然,也有不少考生认为电路相对其他学科而言较为简单。造成这种两极分化现状的根本原因是大部分同学并没有掌握好学习电路的方法技巧,今天我们将对电路这门学科的特点及相关学习技巧做一个系统讲解,希望能帮助大家顺利学好电路,提高成绩,在最终的考试中取得高分。
首先,需要明确电路是一门什么样的学科,电路是我们绝大多数电气学子进入大学以来学习的第一门和专业息息相关的学科,同时也是最基础最重要的学科。电路在往年国网招聘考试中占比相当大,大致有15%-20%。电路学不好,后面电机,电分,继保的学习也将举步维艰。
针对整个电路复习过程,我推荐的流程是:
(1)学习讲义,配合视频讲解,构建电路学科的整体构架。
(2)通读课本,不要放过边边角角,结合讲义进行思考。
(3)对所学知识点进行针对性习题训课练,配合视频讲解,对知识点进行串联,做到闻一知十。
(4)针对市面上的大量题目进行刷题,提高熟练度。
(5)再次回归课本,查漏补缺,同时不断回顾笔记和错题集合,及时巩固。
按部就班做到以上五个步骤,我相信你一定能形成自己的知识体系,碰到任何概念和计算都能信手拈来。下面我们对电路考纲和课本进行讲解。
电路教材推荐使用邱关源的《电路》第5版,也是目前使用人数最多、较为权威的教材。该教材对定理进行了详细推导,时间充足的话,一定要认认真真看至少一遍教材,你会发现自己对电路各个章节的知识点会有更深刻的理解,比如:戴维宁定理由叠加推导而来,而叠加定理又是电阻电路线性时不变特性的反映。经过系统的学习和梳理,你会感觉一个个电路定理仿佛成为大脑的有机整体,做题如臂使指,这就是我们要追求的境界。博电20届1批同学考完纷纷表示,最后悔的就是“没有多看课本”!
复习中,我们并不需要像考研一样,做大量较难的习题。国网招聘考试对于电路的考察广而浅,并不会出很多刁钻的计算题,但是可能会对一些细节定义进行考察,比如20年一批考试中有一道选择题的一个选项就问了:有功功率和无功功率分别是可逆部分还是不可逆部分?看起来摸不着头脑,其实书上都有,邱关源《电路》P237,见下图。
我们的最终目的是国网招聘考试,自然需要依据官方发布的最新考纲来安排自己的复习计划。考纲可以去国家电网有限公司招聘平台https://zhaopin.sgcc.com.cn/查找获取,最新的电路考纲截图见下图。接下来,我将简述每个章节的复习要点。
①第一个考点:电路的基本概念与基本定律。
本考点对应着邱关源版《电路》第一章,其主要知识点为:基本物理量和常见电路元件、关联参考方向以及基尔霍夫定律。本章较为基础,但考察比重却较大,需要对这些基本概念有较为清晰的认识。重点在于基尔霍夫定律。难点在于参考方向和实际方向的区别,后续会涉及功率符号的判断、基尔霍夫定律公式的书写等。
关于方向、符号的判断的典型例题:
②第二个考点:线性电阻电路的等效变换与分析。
本考点对应邱关源版《电路》第二章和第三章,其主要知识点为:第二章中的电阻的串并联、星角变换、电源的串并联、实际电源的两种模型和转化、输入电阻以及第三章中的回路电流法、结点电压法等分析方法。重点是电源转换和回路电流法、结点电压法。难点是回路电流法、结点电压法中无伴电源的处理。
第二章的电阻公式实际上也可以稍作变形适用于电感和电容(邱关源版《电路》第六章),也适用于后续章节将学的阻抗,在学习时可放在一起对比记忆。星角连接也是电网三相运行的基础,后续电路关于三相电路部分以及电分都会频繁用到这个知识点。星角变换公式看起来较为复杂,强行记忆容易遗忘,结合技巧可轻松记住(B站博电教育电路第一次公开课中有讲解)。输入电阻的概念对后面理解戴维南定理、二端口网络以及电分中部分公式的推导有帮助。
电阻引申出来的电感电容公式可以看邱关源版《电路》第六章的知识点。
第三章中首先介绍了2b法(2b个方程),然后改进得到支路电流法(b个方程),再进一步推导出网孔电流法、回路电流法(b-n+1个方程)以及节点电压法(n-1个方程)。这一过程层层递进,不断简化。需要重点掌握的是给定电路图的kCL和KVL独立方程数和网孔(回路)电流法和节点电压法方程的书写方法,对此要理解网孔电流法和节点电压法这两种方法的本质(分别是KVL和KCL)。
③第三个考点:叠加定理、戴维宁和诺顿定理。
本考点对应着邱关源版《电路》第四章,其主要知识点为:叠加定理、戴维宁、诺顿定理以及最大功率传输定理。
如上所述,戴维宁由叠加推得,而叠加又由线性时不变推得,这两个定理对于我们做计算题帮助非常大,需要大量练习来帮助理解。对于叠加定理需要掌握它的适用范围(叠加的是电压或电流)以及独立源和受控源的处理方法。戴维宁、诺顿定理可分解为开路电压、短路电流、等效电阻3个量的求解。最大功率传输定理本质仍然是戴维宁定理中等效电阻的求解。该定理在本章只针对直流电路中的电阻,后续会推广到正弦电路的阻抗最大功率传输定理,可对比记忆。
关于叠加定理的典型例题:
④第四个考点:一阶和二阶电路的时域分析。
本考点对应着邱关源版《电路》第七章,其主要知识点为,一阶电路、二阶电路的零输入响应、零状态响应、全响应以及阶跃响应和冲激响应。重难点在于换路定则和三要素法。换路定则其实是电荷和磁链无法突变的体现,其为三要素法的根基,以此为基础才可以求出换路前后的电容电压和电感电流。三要素法的三个要素中,初始值根据换路定则求,最终值根据稳态电路求,而时间常数实则又是等效电阻的应用。根据三要素法记忆一阶电路的全响应表达式,而零输入响应和零状态响应实际上都是全响应的特例。阶跃响应又称为开关函数,而冲激响应为阶跃响应的导数,二者的联系要理清。二阶电路的考察概率相对小一点,重点理解记忆二阶电路的零输入响应,分清过阻尼、欠阻尼、临界阻尼的特征根判断式,并能理解三种情况的响应函数图。
这一部分的本质就是求解微分方程,说白了,根据基尔霍夫和VCR电路列出微分方程后,剩下来要看数学功底。但经过提炼,我们可以通过三要素法略过这些步骤,直接得出一阶电路的响应。只要知道电路初始状态、最终状态和时间常数就可以得到结果。
⑤第五个考点:正弦稳态电路的分析。
本考点对应着邱关源版《电路》第八章和第九章,其主要知识点为:相量、阻抗、导纳、相量图和正弦稳态电路的分析、正弦稳态电路的功率、最大传输功率公式。本考点极为重要,是整个三相电路的分析基础,也是电分继保中各种相量图绘制分析的基础,贯穿学习始终,需要深刻理解。根据博电20届同学的反映,本知识点和三相电路也是整个电路学科的难点,非常容易学蒙。
对于相量,首先要理解相量和正弦量的联系,我们为什么要引入复数进行分析,这里是电路学科的第一次升华。正弦稳态分析时,前几章直流电路中所学的电路定理仍可使用,只需将直流电流和电压换成相量形式,电阻换成阻抗。这里有个非常重要的工具——相量图,即在复平面上表示出相量的关系。相量分析法和相量图第一步都是要确定基准相量,随意选取基准相量可能导致问题复杂化。一般以电阻支路为基准相量,同时遵循串联选电流,并联选电压的原则,一步步推出所有支路电流和电压,这点需要结合题目用心揣摩。后面的有关功率的两小节也相当关键,介绍了瞬时功率、有功功率、无功功率以及复功率等概念,同样在后面三相电路分析和电分中反复涉及。最大功率公式可以和前面章节中的电阻的最大功率传输公式结合理解。
有关相量图的典型例题:
⑥第六个考点:含耦合电感电路的分析与计算。
本考点对应着邱关源版《电路》第十章和第十一章,其主要知识点为:第十章互感的概念、去耦等效、变压器以及第十一章的谐振的相关计算等。重点为针对串并联和T接电路的去耦等效、空心变压器的计算、理想变压器的计算和串并联谐振的计算公式。值得一提的是有关同名端的理解,同名端的意思就是:如两侧电流从同名端流入,则磁场相加,表现在方程上为互感电压相加。同名端是客观存在的实体,跟电流流向无关。
本考点的难点在于空心变压器和理想变压器的分析,即考察一次侧和二次侧电压、电流、功率、阻抗的关系。空心变压器可利用去耦等效或引入阻抗的方法,而理想变压器主要考虑两侧电压电流满足的关系式。
对比上版本考纲,最新考纲删除了谐振关键词,但谐振还是比较重要的概念,需稍作了解。
关于去耦合的典型例题:
⑦第七个考点:三相电路的基本概念和计算。
本考点对应着邱关源版《电路》第十二章,其主要知识点为:三相电压连接方式、对称电路线电压(流)相电压(流)之间的关系、对称不对称三相电路的分析、三相电路的功率等。本考点作为电力系统的基础,需要深刻理解。重点在于对称电路线电压(流)相电压(流)之间的关系,三相电路的分析计算,难点在于不对称的三相电路的分析计算(包括相量图分析)。
本考点的理解需要一些技巧,譬如在分析对称电路线电压(流)相电压(流)之间的关系时,需要记住无论电源和负载的连接方式如何,线电压是联系二者的纽带。如真题里也考过,将负载由星形改接成三角形,问线电流和功率等参数如何变化,这时就抓住线电压不变这个条件来分析。类似的技巧在博电讲义中都有反映,需要结合习题训练方能掌握。
关于三相电路的计算典型习题:
⑧第八个考点:非正弦周期电流电路的分析。
本考点对应着邱关源版《电路》第十三章,其主要知识点为:非正弦周期量的分解和计算。重点为非正弦周期量有效值的计算。
非正弦周期量的分解是利用高数中傅里叶级数的知识,采用化未知为已知的思维,将非正弦周期量分解为多个正弦量再叠加,即可用第五个考点的知识来分析。
非正弦周期电流电路的计算典型习题:
⑨第九个考点:二端口网络的基本概念、方程和参数。
本考点对应着邱关源版《电路》第十六章,其主要知识点为四种参数方程的计算、二端口的级联、串联、并联等。重点为其中四种参数方程。难点为对互易性的理解。
对二端口的理解可以从一端口(即第三个考点的研究对象)引申而来。一端口可根据端口电压电流关系等效为等效电阻,二端口则等效为一个二阶矩阵。做二端口题目时,首先将题目中涉及到的所有参数方程标准形式都写出来,再对照题目分析。值得一提的是,在20年一批考试中出现了多道有关二端口的计算题,这部分内容很可能在往后的考试过程中频繁考察。
⑩第十个考点:交/直流基本电参数的测量方法。
本考点一般的电路教科书并没有,实际上是单独的电工测量学科,暂将本考点归纳在电路里。本考点在考试中较少出现,博电讲义第十章有详尽的总结,需理解的部分较少,花时间记忆即可。第七个考点中也有涉及利用表计测量三相电路功率的知识点。
三相交流电路的功率计算典型习题:
在最后,笔者想说的是,以上仅仅只是分析了一下考纲对应的考点和部分重难点,也包括部分自己的理解,希望本文能够对大家有所启发。对于国网招聘考试而言,并不会出现复杂的计算题,而会重点考察基本的概念、原理。但大量的做题仍有必要,可帮助我们加深对知识点的理解,不断巩固成果。最后重要的事情说三遍:课本!课本!课本!
另注:计算器推荐购买可进行相量运算的卡西欧991。
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