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编辑人: 长安花落尽

calendar2025-11-08

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冲刺阶段:电路分析之非正弦周期电流电路全解析

在注册电气工程师备考的专业基础 - 电路分析部分,非正弦周期电流电路是一个重要的考点。

一、非正弦周期信号的分解(傅里叶级数展开)
1. 知识点内容
- 非正弦周期信号可以分解为一系列不同频率的正弦量(即谐波)的叠加。傅里叶级数展开式为:$f(t)=a_{0}+\sum_{n = 1}^{\infty}(a_{n}\cos n\omega t + b_{n}\sin n\omega t)$。其中$a_{0}$表示直流分量,$a_{n}$和$b_{n}$是傅里叶系数,$\omega$是基波角频率。
- 计算傅里叶系数$a_{0}=\frac{1}{T}\int_{ - T/2}^{T/2}f(t)dt$,$a_{n}=\frac{2}{T}\int_{ - T/2}^{T/2}f(t)\cos n\omega tdt$,$b_{n}=\frac{2}{T}\int_{ - T/2}^{T/2}f(t)\sin n\omega tdt$($T$为周期)。
2. 学习方法
- 理解概念:首先要深入理解为什么要将非正弦周期信号分解,以及这种分解在电路分析中的意义。
- 公式推导:亲手推导傅里叶级数展开式和系数计算公式,通过简单的示例来加深对公式的记忆。
- 多做练习:做一些已知非正弦周期信号波形求其傅里叶级数展开的练习题,提高计算能力。

二、非正弦周期电流电路的分析方法(谐波分析法)
1. 知识点内容
- 谐波分析法就是将非正弦周期电流电路分解为各个谐波分量单独作用于电路,分别计算各谐波分量在电路中的响应,然后再将这些响应叠加起来得到非正弦周期电流电路的总响应。
- 对于线性电路,各次谐波分量之间是相互独立的。
2. 学习方法
- 基础电路知识回顾:因为谐波分析法基于线性电路的基本定律,所以要复习好基尔霍夫定律等基础内容。
- 步骤练习:按照谐波分析法的步骤,从分解信号、计算各次谐波响应到叠加响应,反复练习不同类型的电路题目。

三、各次谐波的特点及对电路的影响(电阻、电感、电容对不同频率谐波的阻抗特性)
1. 知识点内容
- 电阻对任何频率的谐波呈现相同的阻抗,其电压和电流同相位。
- 电感的阻抗$Z_{L}=j\omega L$,随着频率的升高,阻抗增大,电流滞后于电压。
- 电容的阻抗$Z_{C}=\frac{1}{j\omega C}$,随着频率的升高,阻抗减小,电流超前于电压。
- 不同频率的谐波在含有电阻、电感、电容的电路中的传输、分配等特性不同。
2. 学习方法
- 对比学习:将电阻、电感、电容对谐波的阻抗特性进行对比,制作表格等形式方便记忆。
- 实例分析:通过分析实际的含有这三种元件的电路在不同谐波作用下的工作情况,加深理解。

总之,在备考非正弦周期电流电路这一知识点时,要全面掌握其各个方面的内容,通过理解概念、推导公式、多做练习等方法来提高对这一知识点的掌握程度,从而在注册电气工程师考试中取得好成绩。

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