《電路分析基礎(chǔ)》遵循“以實(shí)用為主,理論夠用為度”的原則,注重突出實(shí)用性。為適應(yīng)當(dāng)前電子技術(shù)人才培養(yǎng)的迫切需求,教材介紹了電路分析的基礎(chǔ)知識和常規(guī)內(nèi)容,其中包括常用的電路分析理論與計(jì)算方法及若干應(yīng)用實(shí)例等。
全書共分8章,包括電路分析的基本量、基本概念和基本定理;電阻網(wǎng)絡(luò)等效分析方法;電路分析的一般方法;電路分析的重要定理,如戴維南與諾頓定理等;RC電路和RL電路討論;換路定律;一階電路的階躍響應(yīng)和沖激響應(yīng);正弦穩(wěn)態(tài)分析的相量法;線性電路的正弦穩(wěn)態(tài)響應(yīng);二端口網(wǎng)絡(luò)簡要理論及其應(yīng)用等。
《電路分析基礎(chǔ)》深入淺出,重點(diǎn)明確,實(shí)例豐富,可以作為高校電子、通信、光電、計(jì)算機(jī)、電氣及自動(dòng)化等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課教材,尤其適合獨(dú)立院校和高職高專院校電氣信息類專業(yè),還可供從事電子技術(shù)工作的工程技術(shù)人員參考,相關(guān)專業(yè)的電路分析課程也可使用本教材。
“電路分析基礎(chǔ)”是電子、通信、光電、計(jì)算機(jī)、電氣及自動(dòng)化等電類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。隨著電子技術(shù)和信息處理技術(shù)的迅猛發(fā)展,電子信息工程已成為當(dāng)今IT領(lǐng)域不可或缺的一門學(xué)科。在電子信息工程等專業(yè)的后繼課程中,電路分析與計(jì)算是學(xué)生必須掌握的基礎(chǔ)知識和基本技能,是學(xué)習(xí)電子技術(shù)和信息處理技術(shù)的必備基礎(chǔ)知識’。編者在中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院等二級學(xué)院和高職高專等多所學(xué)校的相關(guān)專業(yè)從教多年,為了適應(yīng)對21世紀(jì)電子技術(shù)人才的培養(yǎng)需要,編者根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和體會(huì),遵循“以實(shí)用為主,理論夠用為度”的原則,編寫了本教材。教材系統(tǒng)地介紹了電路分析的基本理論和分析計(jì)算方法,及其在常用電子技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。希望學(xué)生在學(xué)習(xí)完本教材后,能熟悉并且掌握分析常用電路的基本理論和計(jì)算方法,為后繼課程和將來從事電子技術(shù)及相關(guān)方面的工作打下良好的基礎(chǔ)。
全書共分8章。第1章介紹了電路分析中的基本概念和基本定理,包括常用電路元器件的特性、基本物理量以及基爾霍夫電流、電壓定理及其應(yīng)用,特別突出了電源和受控源的概念。第2章介紹了電阻電路的分析計(jì)算方法,特別引入了電阻網(wǎng)絡(luò)電路的等效分析方法。第3章應(yīng)用圖論“樹”和“支”的概念給出了分析電路若干一般方法,使電路分析更為簡潔明了。第4章講述了電路分析中的重要定理,如疊加定理、齊次定理、替代定理、戴維南與諾頓定理等,以及如何使用電路定理分析計(jì)算電路,大大簡化了電路的分析計(jì)算。第5章使用一階微分方程理論討論了電路中常見的RC電路和RL電路,介紹了換路定律,并引進(jìn)初始值的確定方法以及一階電路時(shí)間常數(shù)的概念,同時(shí)介紹了零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)、全響應(yīng)、瞬態(tài)分量、穩(wěn)態(tài)分量等重要概念,最后討論了一階電路的階躍響應(yīng)和沖激響應(yīng)t。第6章介紹了正弦穩(wěn)態(tài)分析的相量法,基于復(fù)數(shù)的概念,本章討論了正弦量的相量表示以及基爾霍夫定律和電路元件的電壓電流關(guān)系的相量形式,并用相量法分析計(jì)算了正弦穩(wěn)態(tài)電路。第7章則繼續(xù)使用相量法分析線性電路的正弦穩(wěn)態(tài)響應(yīng),用相量法分析線性電路的正弦穩(wěn)態(tài)響應(yīng),引入阻抗、導(dǎo)納的概念和電路的相量圖,并通過實(shí)例介紹電路方程的相量形式和線性電路定理的相量描述和應(yīng)用,引入了瞬時(shí)功率、平均功率、無功功率、視在功率和復(fù)功率的概念,討論了最大功率的傳輸問題,最后介紹了電路的諧振現(xiàn)象。第8章簡單介紹了二端口網(wǎng)絡(luò)理論,主要應(yīng)用z參數(shù)、y參數(shù)和h參數(shù)計(jì)算分析了一些常見的復(fù)雜電路,為分析模擬電路等后繼課程打下一定基礎(chǔ)。
第1章 電路模型和電路定律
1.1 電路和電路模型
1.1.1 實(shí)際電路
1.1.2 電路模型
1.2 電流和電壓的參考方向
1.2.1 電流、電壓的實(shí)際方向
1.2.2 電流、電壓的參考方向
1.3 電功率和能量
1.3.1 功率的定義
1.3.2 功率的計(jì)算
1.4 電路元件
1.4.1 電阻元件
1.4.2 電容元件
1.4.3 電感元件
1.5 電壓源和電流源
1.5.1 電壓源的伏安特性
1.5.2 電流源的伏安特性
1.6 受控電源
1.7 基爾霍夫定律
1.7.1 基爾霍夫電流定律(KCL)
1.7.2 基爾霍夫電壓定律(KVL)
習(xí)題1
第2章 電阻電路的等效變換
2.1 引言
2.1.1 線性電路
2.1.2 直流電路
2.2 電路的等效變換
2.3 電阻的串聯(lián)和并聯(lián)
2.3.1 電阻的串聯(lián)
2.3.2 電阻的并聯(lián)
2.4 電阻的Y形連接和△形連接的等效變換
2.4.1 電阻的Y形連接與△連接
2.4.2 Y-△連接的等效變換
2.5 電壓源、電流源的串聯(lián)和并聯(lián)
2.5.1 電壓源的串并聯(lián)
2.5.2 電流源的串并聯(lián)
2.6 實(shí)際電源的兩種模型及其等效變換
2.6.1 實(shí)際電壓源
2.6.2 實(shí)際電流源
2.6.3 電源的等效變換
2.7 輸入電阻
習(xí)題2
第3章 電阻電路的一般分析
3.1 圖論初步
3.1.1 “圖”的初步概念
3.1.2 利用圖確定獨(dú)立回路
3.2 “樹”的概念
3.2.1 “樹”和“支”
3.2.2 “圖”的平面圖和網(wǎng)孔
3.3 支路電流法
3.4 網(wǎng)孔電流法
3.5 回路電流法
3.6 節(jié)點(diǎn)電壓法
習(xí)題3
第4章 電路定理
4.1 疊加定理與齊次定理
4.1.1 疊加定理
4.1.2 齊次定理
4.2 替代定理
4.3 戴維南與諾頓定理
4.3.1 戴維南定理
4.3.2 諾頓定理
習(xí)題4
第5章 一階電路
5.1 動(dòng)態(tài)電路的方程及其初始條件
5.1.1 過渡過程
5.1.2 換路定律
5.1.3 初始值的確定
5.2 一階電路的零輸入響應(yīng)
5.2.1 RC串聯(lián)電路的零輸入響應(yīng)
5.2.2 RL串聯(lián)電路的零輸入響應(yīng)
5.3 一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)
5.3.1 RC串聯(lián)電路的零狀態(tài)響應(yīng)
5.3.2 RL串聯(lián)電路的零狀態(tài)響應(yīng)
5.4 一階電路的全響應(yīng)
5.4.1 全響應(yīng)的兩種分解方式
5.4.2 三要素法
5.5 一階電路的階躍響應(yīng)
5.5.1 單位階躍函數(shù)
5.5.2 單位階躍響應(yīng)
5.6 一階電路的沖激響應(yīng)
5.6.1 單位沖激函數(shù)
5.6.2 單位沖激響應(yīng)
習(xí)題5
第6章 相置
6.1 復(fù)數(shù)
6.1.1 復(fù)數(shù)
6.1.2 復(fù)數(shù)的直角坐標(biāo)和極坐標(biāo)表示
6.2 正弦量
6.2.1 正弦函數(shù)與正弦量
6.2.2 正弦量的有效值和相位差
6.3 相量法基礎(chǔ)
6.3.1 相量
6.3.2 同頻正弦量的相量運(yùn)算
6.4 電路定律的相量形式
6.4.1 基爾霍夫定律的相量形式
6.4.2 基本元件VAR的相量形式
習(xí)題6
第7章 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析
7.1 阻抗和導(dǎo)納
7.1.1 阻抗
7.1.2 導(dǎo)納
7.2 阻抗(導(dǎo)納)的串聯(lián)和并聯(lián)
7.3 電路的相量圖
7.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析
7.5 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率
7.5.1 瞬時(shí)功率
7.5.2 有功功率和無功功率
7.5.3 視在功率
7.6 復(fù)功率
7.7 最大功率傳輸定理
7.8 串聯(lián)電路的諧振
7.8.1 串聯(lián)諧振電路的諧振特性
7.8.2 串聯(lián)諧振電路的功率
7.8.3 串聯(lián)諧振電路的頻率特性
7.9 并聯(lián)諧振電路
習(xí)題7
第8章 二端口網(wǎng)絡(luò)
8.1 z參數(shù)與y參數(shù)網(wǎng)絡(luò)
8.1.1 z參數(shù)網(wǎng)絡(luò)
8.1.2 y參數(shù)網(wǎng)絡(luò)
8.2 混合參數(shù)(h參數(shù))網(wǎng)絡(luò)
8.2.1 二端網(wǎng)絡(luò)的混合型VAR
8.2.2 二端網(wǎng)絡(luò)的混合型VAR和h參數(shù)等效電路
8.3 二端口網(wǎng)絡(luò)的傳輸Ⅰ型矩陣和傳輸Ⅱ型矩陣
8.3.1 二端網(wǎng)絡(luò)的傳輸Ⅰ型矩陣
8.3.2 二端網(wǎng)絡(luò)的傳輸Ⅱ型矩陣
8.4 互易雙口和互易定理
8.5 各參數(shù)組間的關(guān)系
8.6 具有端接的二端口網(wǎng)絡(luò)
習(xí)題8
附錄 習(xí)題參考答案
參考文獻(xiàn)
為了實(shí)現(xiàn)電能的產(chǎn)生、傳輸及使用,將所需電路元件按一定方式連接,即可構(gòu)成電路。電路提供了電流流通的路徑,電路的功能如下:
(1)實(shí)現(xiàn)電能的產(chǎn)生、傳輸、分配和轉(zhuǎn)化,例如高電壓、大電流的電力電路等。
(2)實(shí)現(xiàn)電信號的產(chǎn)生、傳輸、變換和處理,例如低電壓、小電流的電子電路及計(jì)算機(jī)電路、控制電路等。
一個(gè)完整的電路包括以下三個(gè)基本組成部分:
(1)電源(source):產(chǎn)生電能或信號的設(shè)備,是電路中的信號或能量的來源。利用特殊設(shè)備可將其他形式的能量變?yōu)殡娔埽绨l(fā)電機(jī)、干電池、光電池等。電源有時(shí)又稱為“激勵(lì)”。
(2)負(fù)載(load):消耗電能的器部件,也稱用電設(shè)備。它能將電能變?yōu)槠渌问降哪芰,如電?dòng)機(jī)、電阻器等。
(3)電源與負(fù)載之間的連接部分:除導(dǎo)線外,還需有控制、保護(hù)電源的開關(guān)、熔斷器、變壓器等。
由于激勵(lì)而在電路中產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應(yīng)。有時(shí),根據(jù)激勵(lì)和響應(yīng)之間的因果關(guān)系,把激勵(lì)稱為輸入,響應(yīng)稱為輸出。
為實(shí)現(xiàn)電路的功能,人們將所需的實(shí)際元器件或設(shè)備,按一定的方式連接而構(gòu)成的電路就稱為實(shí)際電路,如圖1-1(a)所示即為最簡單的實(shí)際手電筒電路,它由四個(gè)部分組成:干電池(電源)、導(dǎo)線(傳輸線)、開關(guān)(起控制作用)、燈泡(用電器,也稱負(fù)載)。