本書主要內(nèi)容包括：電路的基本概念和基本定律、電阻電路的分析、電路定理、動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域分析、正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析、三相電路、耦合電感和變壓器的分析、電路的頻率響應(yīng)、動(dòng)態(tài)電路的復(fù)頻域分析、雙口網(wǎng)絡(luò)、非線性電路簡(jiǎn)介、仿真軟件Multisim及MATLAB在電路分析中的應(yīng)用。書后還附有習(xí)題答案，讀者可通過掃描二維碼獲得。
本書是按照電路理論的教學(xué)要求精心編寫而成的， 重點(diǎn)突出、條理清晰、論述細(xì)致、可讀性強(qiáng)。本書適合高等院校電氣類、自動(dòng)化類、電子信息類、 通信工程類以及機(jī)器人等專業(yè)的學(xué)生使用，也適合其他工科專業(yè)的學(xué)生使用。本書還可作為工程技術(shù)人員以及高等院校教師的參考書。
“電路原理”課程是高等院校本科電子信息工程、電氣工程、通信工程、自動(dòng)化、機(jī)器人等專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程, 該課程以分析電路中的電磁現(xiàn)象、研究電路的基本規(guī)律及分析方法為主要內(nèi)容, 擔(dān)負(fù)著為后續(xù)的“模擬電子技術(shù)”“數(shù)字電子技術(shù)”等專業(yè)基礎(chǔ)課和“信號(hào)與系統(tǒng)”“電機(jī)學(xué)”“電力電子技術(shù)”“自控原理”等專業(yè)課程提供電路理論基礎(chǔ)知識(shí)及分析方法的重任。學(xué)習(xí)本課程, 有助于樹立嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和理論聯(lián)系實(shí)際的工程觀點(diǎn), 有助于培養(yǎng)科學(xué)思維能力、分析計(jì)算能力、實(shí)驗(yàn)研究能力和科學(xué)歸納能力。但就本科電路課程的主要任務(wù)而言, 目前國(guó)內(nèi)外的一致意見認(rèn)為“電路原理”課程是為學(xué)生以后的學(xué)習(xí)和工作打基礎(chǔ)的, 故該課程著重點(diǎn)在于電路理論的基礎(chǔ)知識(shí)和電路分析的基本方法, 而沒有過多強(qiáng)調(diào)電路理論學(xué)科本身的要求。對(duì)電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)而言, “電路原理”課程尤為重要, 因?yàn)檎请娐防碚摓殡娏ο到y(tǒng)運(yùn)行分析建立了理論體系, 進(jìn)而建立了電力系統(tǒng)分析學(xué)科。本課程要求學(xué)生先學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理中相關(guān)的數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)知識(shí)。
全書共12章, 第1章為電路的基本概念和基本定律, 主要介紹電路模型的基本概念、等效變換、基爾霍夫定律、輸入電阻計(jì)算等。
第2章為電阻電路的分析, 主要介紹圖論的基本概念, 以及支路電流法、網(wǎng)孔分析法、回路電流法、結(jié)點(diǎn)電壓法等常用的電路分析方法。
第3章為電路定理, 主要介紹疊加定理、替代定理、戴維寧定理、最大功率傳輸定理等。
第4章為動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域分析, 主要介紹一階和二階電路的時(shí)域分析法、階躍函數(shù)與階躍響應(yīng)、沖激函數(shù)與沖激響應(yīng)等。
第5章為正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析, 主要介紹采用相量法分析正弦穩(wěn)態(tài)電路。
第6章為三相電路, 主要介紹三相電源和三相負(fù)載特有的連接方式與分析方法等。
第7章為耦合電感和變壓器的分析, 主要介紹含有耦合電感的去耦等效電路和理想變壓器等。
第8章為電路的頻率響應(yīng), 主要介紹常用RC一階電路的頻率特性和常用RLC串聯(lián)諧振電路的頻率響應(yīng)等。
第9章為動(dòng)態(tài)電路的復(fù)頻域分析, 主要介紹拉普拉斯變換及其逆變換、運(yùn)算法分析動(dòng)態(tài)電路等。
第10章為雙口網(wǎng)絡(luò), 主要介紹雙口網(wǎng)絡(luò)的概念、等效電路、轉(zhuǎn)移函數(shù)等。
第11章為非線性電路簡(jiǎn)介, 主要介紹非線性元件的伏安特性及非線性電路的分析方法等。
第12章為仿真軟件Multisim及MATLAB在電路分析中的應(yīng)用。
本書基于Multisim和MATLAB軟件的仿真電路圖與仿真結(jié)果中的部分變量、單位以及器件同國(guó)標(biāo)不一致, 請(qǐng)讀者留意。
本書主編是吳園, 副主編有陳海洋、康濤、劉娟花、馬麗萍、袁洪琳。馬麗萍編寫第1章和第3章, 劉娟花編寫第2章和第10章, 陳海洋編寫第4章、第6章和第8章, 吳園編寫第5章, 康濤編寫第7章和第9章, 袁洪琳編寫第11章和第12章。
本書的編者都是長(zhǎng)期從事電路理論教學(xué)的一線教師。在我國(guó)針對(duì)教學(xué)體系與教學(xué)實(shí)踐改革的現(xiàn)狀與要求的前提下, 他們本著知識(shí)體系完備、循序漸進(jìn)、深入淺出、內(nèi)容貼近工程實(shí)際、注重電路分析的原則精心編寫了此書。
限于編者的水平, 書中難免有疏誤之處, 熱切期待各位讀者賜教指正, 以便再版時(shí)更正完善。
編 者
2021年4月
緒論 1
第1章 電路的基本概念和基本定律 3
1.1 電路與電路模型 3
1.1.1 實(shí)際電路的組成和功能 3
1.1.2 電路模型 4
1.2 電路的基本變量 4
1.2.1 電流及其參考方向 4
1.2.2 電壓及其參考方向 5
1.2.3 功率和電能 6
1.3 電阻元件 7
1.4 理想電壓源和理想電流源 8
1.4.1 理想電壓源 8
1.4.2 理想電流源 8
1.5 受控源 9
1.6 基爾霍夫定律 10
1.6.1 基爾霍夫電流定律 11
1.6.2 基爾霍夫電壓定律 11
1.7 電路的等效變換 12
1.7.1 電路等效的概念 12
1.7.2 電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)等效 13
1.7.3 電阻的Y-△連接等效變換 16
1.7.4 理想電源的串聯(lián)與并聯(lián)等效 19
1.7.5 實(shí)際電源的兩種模型及等效變換 21
1.7.6 輸入電阻 23
本章小結(jié) 24
習(xí)題 25
第2章 電阻電路的分析 28
2.1 電路的圖 28
2.1.1 圖的概念 28
2.1.2 樹的概念 30
2.1.3 回路有關(guān)的概念 30
2.2 支路電流法 32
2.2.1 支路電流法的基本思想 32
2.2.2 方程的列寫 33
2.2.3 支路電流法的步驟和特點(diǎn) 34
2.2.4 支路電流法求解電路舉例 34
2.3 網(wǎng)孔分析法 36
2.3.1 網(wǎng)孔分析法的基本思想 36
2.3.2 方程的列寫 36
2.3.3 網(wǎng)孔分析法的步驟和特點(diǎn) 37
2.3.4 網(wǎng)孔分析法求解電路舉例 37
2.4 回路電流法 40
2.4.1 回路電流法的基本思想 40
2.4.2 方程的列寫 40
2.4.3 回路電流法的步驟和特點(diǎn) 41
2.4.4 回路電流法求解電路舉例 41
2.5 結(jié)點(diǎn)電壓法 42
2.5.1 結(jié)點(diǎn)電壓法的基本思想 42
2.5.2 方程的列寫 43
2.5.3 結(jié)點(diǎn)電壓法的步驟和特點(diǎn) 44
2.5.4 結(jié)點(diǎn)電壓法求解電路舉例 44
本章小結(jié) 47
習(xí)題 48
第3章 電路定理 50
3.1 疊加定理、齊次定理和替代定理 50
3.1.1 疊加定理 50
3.1.2 齊次定理 53
3.1.3 替代定理 53
3.2 戴維寧定理和諾頓定理 54
3.2.1 戴維寧定理 54
3.2.2 諾頓定理 57
3.3 最大功率傳輸定理 58
3.4 對(duì)偶定理 60
本章小結(jié) 62
習(xí)題 63
第4章 動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域分析 65
4.1 動(dòng)態(tài)元件 65
4.1.1 電容元件 65
4.1.2 電感元件 67
4.1.3 電容、電感元件的串聯(lián)、并聯(lián) 69
4.2 動(dòng)態(tài)電路方程及其初始值的計(jì)算 71
4.2.1 動(dòng)態(tài)電路方程 71
4.2.2 換路定律及初始值的計(jì)算 72
4.3 一階電路的時(shí)域分析 74
4.3.1 一階電路的零輸入響應(yīng) 74
4.3.2 一階電路的零狀態(tài)響應(yīng) 79
4.3.3 一階電路的全響應(yīng)及三要素法 83
4.4 一階電路的階躍響應(yīng) 87
4.4.1 階躍函數(shù) 87
4.4.2 階躍響應(yīng) 89
4.5 一階電路的沖激響應(yīng) 90
4.5.1 沖激函數(shù) 90
4.5.2 沖激響應(yīng) 91
4.6 二階電路的時(shí)域分析 94
4.6.1 線性二階電路的微分方程 94
4.6.2 二階電路的零輸入響應(yīng) 95
4.6.3 二階電路的零狀態(tài)響應(yīng) 100
4.6.4 二階電路的全響應(yīng) 104
本章小結(jié) 106
習(xí)題 108
第5章 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析 112
5.1 正弦量的基本概念 112
5.1.1 正弦波的特性 112
5.1.2 正弦波的有效值 113
5.1.3 正弦波的相位關(guān)系 114
5.2 相量基礎(chǔ)知識(shí) 116
5.2.1 復(fù)數(shù)的表示及運(yùn)算 117
5.2.2 正弦量的相量表示 119
5.3 電路定律的相量形式 123
5.3.1 基爾霍夫定律的相量形式 123
5.3.2 基本元件伏安關(guān)系的相量形式 123
5.4 阻抗和導(dǎo)納 129
5.4.1 阻抗 130
5.4.2 導(dǎo)納 131
5.4.3 阻抗串聯(lián)模型與導(dǎo)納并聯(lián)模型的等效互換 133
5.5 正弦穩(wěn)態(tài)電路相量法分析 134
5.5.1 串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)電路的分析 134
5.5.2 網(wǎng)孔分析法、結(jié)點(diǎn)電壓法用于正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析 137
5.5.3 戴維寧定理用于正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析 139
5.5.4 相量圖法 140
5.6 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率 142
5.6.1 單口網(wǎng)絡(luò)的功率 142
5.6.2 功率因數(shù)的提高 145
5.6.3 最大功率傳輸 147
本章小結(jié) 150
習(xí)題 151
第6章 三相電路 158
6.1 三相電源的基本概念 158
6.2 三相電路的連接 159
6.2.1 三相電源的連接 159
6.2.2 三相負(fù)載的連接 161
6.3 對(duì)稱三相電路的計(jì)算 162
6.4 不對(duì)稱三相電路的計(jì)算 164
6.5 三相電路功率的計(jì)算 167
6.5.1 三相電路的瞬時(shí)功率 167
6.5.2 三相電路的有功功率和無(wú)功功率 168
6.5.3 三相電路的視在功率和復(fù)功率 168
6.5.4 三相電路功率的測(cè)量 170
本章小結(jié) 172
習(xí)題 172
第7章 耦合電感和變壓器的分析 175
7.1 耦合電感 175
7.1.1 耦合電感 175
7.1.2 耦合電感的同名端 178
7.2 耦合電感的計(jì)算 181
7.2.1 耦合電感的串聯(lián) 182
7.2.2 耦合電感的并聯(lián) 183
7.2.3 耦合電感的T形等效 184
7.2.4 耦合電感的受控源等效 186
7.2.5 含耦合電感的電路計(jì)算 186
7.3 空芯變壓器 188
7.3.1 直接去耦合分析法 188
7.3.2 反映阻抗及等效電路分析法 190
7.4 理想變壓器 193
7.4.1 理想變壓器的理想極限條件 193
7.4.2 理想變壓器的伏安關(guān)系 194
7.4.3 理想變壓器的阻抗變換作用 195
本章小結(jié) 198
習(xí)題 199
第8章 電路的頻率響應(yīng) 204
8.1 網(wǎng)絡(luò)函數(shù)與頻率響應(yīng) 204
8.1.1 網(wǎng)絡(luò)函數(shù) 204
8.1.2 網(wǎng)絡(luò)頻率響應(yīng) 206
8.2 常用RC一階電路的頻率響應(yīng) 207
8.2.1 RC一階低通電路的頻率響應(yīng) 207
8.2.2 RC一階高通電路的頻率響應(yīng) 208
8.3 RLC串聯(lián)諧振電路 209
8.4 RLC串聯(lián)電路頻率響應(yīng) 213
8.5 RLC并聯(lián)諧振電路 217
8.5.1 非工程型RLC并聯(lián)諧振電路 217
8.5.2 工程型RLC并聯(lián)諧振電路 219
本章小結(jié) 222
習(xí)題 222
第9章 動(dòng)態(tài)電路的復(fù)頻域分析 226
9.1 拉普拉斯變換 226
9.1.1 拉普拉斯變換的定義 226
9.1.2 拉普拉斯變換的性質(zhì) 227
9.2 拉普拉斯逆變換的部分分式展開 230
9.3 運(yùn)算電路 233
9.3.1 基爾霍夫定律的運(yùn)算電路 233
9.3.2 電路元件的運(yùn)算電路 234
9.3.3 RLC串聯(lián)電路的運(yùn)算電路 235
9.4 應(yīng)用拉普拉斯變換分析線性電路 236
9.5 網(wǎng)絡(luò)函數(shù) 239
9.5.1 網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的定義 239
9.5.2 網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的極點(diǎn)和零點(diǎn) 242
9.5.3 網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的極點(diǎn)與沖激響應(yīng)的關(guān)系 243
9.5.4 網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的零極點(diǎn)與頻率響應(yīng)的關(guān)系 245
本章小結(jié) 246
習(xí)題 247
第10章 雙口網(wǎng)絡(luò) 250
10.1 雙口網(wǎng)絡(luò)的概念 250
10.2 雙口網(wǎng)絡(luò)的方程和參數(shù) 252
10.2.1 Y參數(shù)和方程 252
10.2.2 Z參數(shù)和方程 255
10.2.3 T參數(shù)和方程 258
10.2.4 H參數(shù)和方程 261
10.3 雙口網(wǎng)絡(luò)的等效電路 262
10.3.1 Z參數(shù)表示的等效電路 262
10.3.2 Y參數(shù)表示的等效電路 263
10.4 雙口網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移函數(shù) 265
10.5 雙口網(wǎng)絡(luò)的連接 267
本章小結(jié) 272
習(xí)題 272
第11章 非線性電路簡(jiǎn)介 277
11.1 非線性電阻元件 277
11.1.1 非線性電阻元件的伏安特性 277
11.1.2 非線性電阻元件的串聯(lián)和并聯(lián) 279
11.2 非線性電容元件和電感元件 280
11.2.1 非線性電容元件 280
11.2.2 非線性電感元件 281
11.3 非線性電阻電路的分析 282
11.3.1 非線性電阻電路方程的列寫 282
11.3.2 非線性電阻電路常用的分析方法 283
本章小結(jié) 287
習(xí)題 288
第12章 仿真軟件Multisim及MATLAB在電路分析中的應(yīng)用 290
12.1 Multisim 10.0在電路分析中的應(yīng)用 290
12.1.1 Multisim 10.0概述 290
12.1.2 Multisim 10.0的仿真方法 292
12.1.3 Multisim 10.0在電路分析中的應(yīng)用 294
12.2 MATLAB在電路分析中的應(yīng)用 297
12.2.1 MATLAB簡(jiǎn)介 297
12.2.2 MATLAB在電路分析中的應(yīng)用 298
本章小結(jié) 307
習(xí)題 308
附錄 習(xí)題答案 310
參考文獻(xiàn) 311
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