本書共分7章:電路分析的基礎知識,線性電路分析的基本方法,正弦穩態交流電路的分析,互感耦合電路,非正弦周期激勵電路的分析,動態電路的時域分析,動態電路的復頻域分析。各章均配有經典例題和習題,書后附有習題答案。
本書適用于應用型本科院校計算機、電子、通信、機電、控制等專業,也可作為自學考試和電子技術工程人員的自學用書,高職高專學校使用本書時可根據具體情況適當刪減內容或增加學時。本教材總學時為48~64(不含實驗)。書中標有“*”號的是選學內容,在實際教學中,可根據情況取舍。
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第1章 電路分析的基礎知識…………………………………………………………………… 1
1.1 電路理論及其發展……………………………………………………………………… 1
1.1.1 電路理論概述……………………………………………………………………… 1
1.1.2 電路理論的發展…………………………………………………………………… 2
1.2 電路和電路模型………………………………………………………………………… 3
1.2.1 電 路……………………………………………………………………………… 3
1.2.2 電路模型…………………………………………………………………………… 4
1.2.3 計量單位制………………………………………………………………………… 5
1.3 電路的基本物理量……………………………………………………………………… 6
1.3.1 電 流……………………………………………………………………………… 6
1.3.2 電 壓……………………………………………………………………………… 7
1.3.3 電功率……………………………………………………………………………… 10
1.4 電路的基本元件………………………………………………………………………… 10
1.4.1 電阻元件…………………………………………………………………………… 11
1.4.2 電容元件…………………………………………………………………………… 14
1.4.3 電感元件…………………………………………………………………………… 19
1.4.4 電源元件…………………………………………………………………………… 21
1.4.5 受控源……………………………………………………………………………… 23
1.5 基爾霍夫定律…………………………………………………………………………… 25
1.5.1 基爾霍夫電流定律………………………………………………………………… 25
1.5.2 基爾霍夫電壓定律………………………………………………………………… 27
本章小結……………………………………………………………………………………… 28
習題1………………………………………………………………………………………… 28
第2章 線性電路分析的基本方法…………………………………………………………… 33
2.1 支路電流分析法………………………………………………………………………… 33
2.2 等效變換分析法………………………………………………………………………… 36
2.2.1 等效變換…………………………………………………………………………… 36
2.2.2 無源二端網絡的等效變換………………………………………………………… 37
2.2.3 有源二端網絡的等效變換………………………………………………………… 43
2.3 節點電壓分析法………………………………………………………………………… 47
2.3.1 節點電壓及節點電壓方程………………………………………………………… 47
2.3.2 節點法應用舉例…………………………………………………………………… 49
2.4 網孔電流分析法………………………………………………………………………… 51
2.4.1 網孔電流及網孔電流方程………………………………………………………… 52
2.4.2 網孔法應用舉例…………………………………………………………………… 53
2.5 疊加定理………………………………………………………………………………… 54
2.5.1 疊加定理的基本內容……………………………………………………………… 54
2.5.2 疊加定理的應用…………………………………………………………………… 55
2.6 戴維南定理和諾頓定理………………………………………………………………… 57
2.6.1 戴維南定理………………………………………………………………………… 57
2.6.2 諾頓定理…………………………………………………………………………… 59
2.6.3 戴維南諾頓定理在電路調試中的應用………………………………………… 61
2.7 最大功率傳輸定理……………………………………………………………………… 63
2.8 替代定理………………………………………………………………………………… 65
本章小結……………………………………………………………………………………… 67
習題2………………………………………………………………………………………… 67
第3章 正弦穩態交流電路的分析…………………………………………………………… 75
3.1 正弦交流電路的基本概念……………………………………………………………… 75
3.1.1 正弦量的瞬時值…………………………………………………………………… 75
3.1.2 正弦量的三要素…………………………………………………………………… 76
3.1.3 相位差……………………………………………………………………………… 78
3.1.4 有效值……………………………………………………………………………… 79
3.2 正弦量的相量表示……………………………………………………………………… 80
3.2.1 復數的表示形式及運算規則…………………………………………………… 80
3.2.2 正弦量的相量表示及相量圖……………………………………………………… 82
3.3 電阻、電感、電容伏安關系的相量形式………………………………………………… 83
3.3.1 電阻元件…………………………………………………………………………… 84
3.3.2 電感元件…………………………………………………………………………… 84
3.3.3 電容元件…………………………………………………………………………… 86
3.4 基爾霍夫定律的相量形式……………………………………………………………… 87
3.4.1 基爾霍夫電流定律的相量形式…………………………………………………… 87
3.4.2 基爾霍夫電壓定律的相量形式…………………………………………………… 88
3.5 復阻抗與復導納………………………………………………………………………… 90
3.5.1 復阻抗……………………………………………………………………………… 90
3.5.2 復導納……………………………………………………………………………… 91
3.5.3 復阻抗的串聯與并聯……………………………………………………………… 91
3.6 正弦穩態電路的相量分析法…………………………………………………………… 92
3.7 正弦交流電路的功率…………………………………………………………………… 97
3.7.1 瞬時功率和平均功率……………………………………………………………… 98
3.7.2 復功率、視在功率和無功功率…………………………………………………… 99
3.7.3 功率因數的提高………………………………………………………………… 100
3.8 諧振電路……………………………………………………………………………… 101
3.8.1 RLC 串聯諧振電路……………………………………………………………… 102
3.8.2 RLC 并聯諧振電路……………………………………………………………… 105
3.9 三相電路……………………………………………………………………………… 105
3.9.1 對稱三相電源…………………………………………………………………… 106
3.9.2 三相電源的連接………………………………………………………………… 106
3.9.3 三相電路的計算………………………………………………………………… 109
3.9.4 三相電路的功率………………………………………………………………… 112
本章小結……………………………………………………………………………………… 113
習題3 ……………………………………………………………………………………… 114
第4章 互感耦合電路………………………………………………………………………… 119
4.1 互 感………………………………………………………………………………… 119
4.1.1 互感現象………………………………………………………………………… 119
4.1.2 互感系數與同名端……………………………………………………………… 120
4.1.3 耦合系數………………………………………………………………………… 124
4.2 含有互感耦合電路的計算…………………………………………………………… 125
4.2.1 互感線圈的串聯與并聯………………………………………………………… 125
4.2.2 去耦等效電路…………………………………………………………………… 129
4.2.3 含互感線圈電路的分析………………………………………………………… 131
4.3 理想變壓器…………………………………………………………………………… 133
本章小結……………………………………………………………………………………… 136
習題4 ……………………………………………………………………………………… 137
第5章 非正弦周期激勵電路的分析………………………………………………………… 140
5.1 非正弦周期信號……………………………………………………………………… 140
5.2 非正弦周期信號的分解……………………………………………………………… 141
5.2.1 非正弦周期信號分解為傅里葉級數…………………………………………… 141
5.2.2 對稱波形的傅里葉級數………………………………………………………… 144
5.2.3 非正弦周期波的頻譜…………………………………………………………… 144
5.3 非正弦周期信號的最大值、有效值、平均值和平均功率…………………………… 146
5.3.1 最大值…………………………………………………………………………… 146
5.3.2 有效值…………………………………………………………………………… 146
5.3.3 平均值…………………………………………………………………………… 147
5.3.4 平均功率………………………………………………………………………… 148
5.4 非正弦周期激勵電路的分析………………………………………………………… 149
本章小結……………………………………………………………………………………… 153
習題5 ……………………………………………………………………………………… 153
第6章 動態電路的時域分析………………………………………………………………… 156
6.1 過渡過程及換路定律………………………………………………………………… 156
6.1.1 過渡過程………………………………………………………………………… 156
6.1.2 換路定律………………………………………………………………………… 157
6.2 一階RC 電路的過渡過程…………………………………………………………… 159
6.2.1 RC 電路的零輸入響應………………………………………………………… 159
6.2.2 RC 電路的零狀態響應………………………………………………………… 162
6.3 一階RL 電路的過渡過程…………………………………………………………… 165
6.3.1 RL 電路的零輸入響應………………………………………………………… 166
6.3.2 RL 電路的零狀態響應………………………………………………………… 167
6.4 一階電路的全響應…………………………………………………………………… 168
6.4.1 一階電路的全響應介紹………………………………………………………… 168
6.4.2 一階電路的三要素法…………………………………………………………… 169
6.5 階躍函數與階躍響應………………………………………………………………… 174
6.5.1 階躍函數………………………………………………………………………… 174
6.5.2 一階電路的單位階躍響應……………………………………………………… 175
6.6 二階電路分析………………………………………………………………………… 177
6.6.1 RLC 串聯電路的微分方程及其解……………………………………………… 177
6.6.2 非振蕩放電過程(過阻尼情況)………………………………………………… 178
6.6.3 振蕩放電過程(欠阻尼情況)…………………………………………………… 179
6.6.4 臨界阻尼情況…………………………………………………………………… 181
6.7 應用舉例……………………………………………………………………………… 182
6.7.1 照相閃光燈裝置………………………………………………………………… 182
6.7.2 汽車點火電路…………………………………………………………………… 183
本章小結……………………………………………………………………………………… 184
習題6 ……………………………………………………………………………………… 184
第7章 動態電路的復頻域分析……………………………………………………………… 188
7.1 拉普拉斯變換………………………………………………………………………… 188
7.1.1 拉普拉斯變換的定義…………………………………………………………… 188
7.1.2 拉普拉斯變換的性質…………………………………………………………… 189
7.2 拉普拉斯逆變換……………………………………………………………………… 191
7.2.1 拉普拉斯逆變換的定義………………………………………………………… 191
7.2.2 拉普拉斯逆變換的部分分式法………………………………………………… 192
7.3 復頻域中的電路定律與電路模型…………………………………………………… 195
7.3.1 基爾霍夫定律的復頻域表示形式……………………………………………… 195
7.3.2 電阻、電感、電容元件的復頻域模型…………………………………………… 196
7.4 動態電路的復頻域分析法…………………………………………………………… 197
*7.5 傳遞函數…………………………………………………………………………… 201
*7.6 卷 積……………………………………………………………………………… 203
本章小結……………………………………………………………………………………… 206
習題7 ……………………………………………………………………………………… 206
部分習題答案…………………………………………………………………………………… 210
參考文獻………………………………………………………………………………………… 217
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