本教材是以教育部頒發(fā)的電路課程教學(xué)基本要求為依據(jù),綜合考慮不同專業(yè)和不同教學(xué)層次的需求,并且遵照因材施教的原則編寫而成的。本教材突出了以學(xué)生為本的原則,力求做到深入淺出,層層誘導(dǎo),學(xué)生易懂,便于自學(xué);教師好用,便于組織教學(xué)。
本教材在體系結(jié)構(gòu)上分基礎(chǔ)理論篇、工程電路分析篇、近代電路理論篇和附錄。第1~4章為基礎(chǔ)理論篇,第5~10章為工程電路分析篇,第11~16章為近代電路理論篇。附錄包括磁路和鐵芯線圈電路、PSpice軟件簡介。本教材配有一定數(shù)量的練習(xí)與思考題,并提供習(xí)題答案。
融合了作者30多年的教學(xué)經(jīng)驗,教材編寫突出了思想性、啟發(fā)性和系統(tǒng)性,力求做到有導(dǎo)有論!皩(dǎo)”是為了培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力,這突出體現(xiàn)在章節(jié)的引言和正文中;“論”是把基本知識引深,讓學(xué)生深刻領(lǐng)悟教學(xué)內(nèi)容的精髓。
劉朝陽,男,中北大學(xué)老教授,原山西省電工學(xué)會理事長,曾任電工電子國家級實驗教學(xué)示范中心主任,豐富的教學(xué)和寫作經(jīng)驗,桃李滿天下。
緒論
第1篇 基礎(chǔ)理論篇
第1章 從物理學(xué)向電路理論的過渡
1.1 電路、系統(tǒng)及其模型
1.1.1 電路與系統(tǒng)的概念
1.1.2 電路模型
1.2 電路分析中的若干規(guī)則
1.2.1 變量與參數(shù)的概念
1.2.2 電流、電壓的參考方向
1.2.3 功率計算的規(guī)范化方法
1.3 電路中電位的計算
1.4 線性電阻的端口特性
1.5 線性電感的端口特性
1.5.1 電感中物理現(xiàn)象的回顧
1.5.2 電感上電壓與電流的關(guān)系
緒論
第1篇 基礎(chǔ)理論篇
第1章 從物理學(xué)向電路理論的過渡
1.1 電路、系統(tǒng)及其模型
1.1.1 電路與系統(tǒng)的概念
1.1.2 電路模型
1.2 電路分析中的若干規(guī)則
1.2.1 變量與參數(shù)的概念
1.2.2 電流、電壓的參考方向
1.2.3 功率計算的規(guī)范化方法
1.3 電路中電位的計算
1.4 線性電阻的端口特性
1.5 線性電感的端口特性
1.5.1 電感中物理現(xiàn)象的回顧
1.5.2 電感上電壓與電流的關(guān)系
1.5.3 電感中的儲能
1.6 線性電容的端口特性
1.6.1 線性電容的端口特性
1.6.2 電容、電感特性的對偶性
1.7 電源
1.7.1 電源的工作狀態(tài)
1.7.2 電壓源
1.7.3 電流源
1.7.4 電源的工作點
1.7.5 電源與負載相匹配
1.7.6 電源的組合特性
1.8 基爾霍夫定律③
1.8.1 支路與結(jié)點的定義
1.8.2 基爾霍夫電流定律
1.8.3 將基爾霍夫電流定律推廣到多端網(wǎng)路
1.8.4 基爾霍夫電壓定律
1.8.5 將基爾霍夫電壓定律推廣到有開口的虛擬回路
1.8.6 導(dǎo)出電壓與路徑無關(guān)的概念
1.8.7 導(dǎo)出一段含源電路的歐姆定律
1.9 基爾霍夫定律的重要意義
1.9.1 求解復(fù)雜網(wǎng)路的基本思想
1.9.2 結(jié)點方程的獨立性
1.9.3 回路方程的獨立性
1.10 受控電源
1.10.1 四種理想的受控源模型
1.10.2 含受控源電路的分析計算特點
習(xí)題1
第2章 電路結(jié)構(gòu)的等效變換
2.1 無獨立源單口網(wǎng)路的輸入電阻和等效電阻
2.1.1 輸入電阻和等效電阻的概念
2.1.2 電阻串聯(lián)時的等效電阻和電壓分配
2.1.3 電阻并聯(lián)時的等效電阻及電流分配
2.1.4 含受控源的單口網(wǎng)路的輸入電阻
2.2 星形網(wǎng)路與三角形網(wǎng)路的等效變換
2.2.1 問題的提出
2.2.2 等效變換的條件及公式推導(dǎo)
2.3 實際電源模型的等效變換
2.3.1 等效變換可能性的邏輯思維
2.3.2 電壓源與電流源的等效變換關(guān)系
*2.4 移源等效變換法
2.4.1 電流源的重新配置
2.4.2 電壓源的重新配置
習(xí)題2
第3章 網(wǎng)路的基礎(chǔ)分析法
3.1 回路分析法
3.1.1 回路法的基本概念
3.1.2 含電流源電路的回路選擇
3.1.3 含受控電壓源電路的回路方程
3.2 結(jié)點分析法
3.2.1 結(jié)點方程的導(dǎo)出
3.2.2 彌爾曼定理——結(jié)點法的特例
3.2.3 列結(jié)點方程會遇到的兩種特殊情況
3.2.4 含受控源電路的結(jié)點方程
習(xí)題3
第4章 電路定理
4.1 疊加定理
4.1.1 疊加定理的表述
4.1.2 疊加定理的證明
4.1.3 齊性定理
4.2 替代定理
4.2.1 定理表述
4.2.2 定理證明
4.3 等效電源定理
4.3.1 用邏輯推理得到等效電源定理
4.3.2 戴維南定理
4.3.3 戴維南定理的證明
4.3.4 應(yīng)用戴維南定理應(yīng)注意的問題
4.3.5 諾頓定理——戴維南定理的推論
4.4 特勒根定理
4.4.1 特勒根第一定理
4.4.2 特勒根第二定理
4.4.3 特勒根第二定理的證明
4.5 互易定理
4.5.1 互易定理一
4.5.2 互易定理二
4.5.3 互易定理三
4.5.4 應(yīng)用互易定理時應(yīng)注意的幾個問題
習(xí)題4
第2篇 工程電路分析篇
第5章 正弦交流電路的穩(wěn)態(tài)分析
5.1 正弦交流電路的基本概念
5.1.1 周期、頻率、角頻率
5.1.2 瞬時值、幅值、有效值
5.1.3 相位、初相位、相位差
5.2 正弦量的相量表示法
5.2.1 用邏輯思維引出相量法
5.2.2 相量的定義
5.2.3 基爾霍夫定律的相量形式
5.2.4 正弦量的相量圖
5.2.5 正弦量的一階導(dǎo)數(shù)的相量
5.3 不同性質(zhì)元件上的正弦穩(wěn)態(tài)響應(yīng)
5.3.1 電阻元件在正弦激勵下的端口特性
5.3.2 理想電感元件上正弦響應(yīng)的特殊性
5.3.3 理想電容元件上正弦響應(yīng)的特殊性
5.4 RLC串、并聯(lián)組合時的端口特性
5.4.1 KVL的相量形式在RLC串聯(lián)電路中的體現(xiàn)
5.4.2 RLC串聯(lián)組合時端口上電壓與電流的關(guān)系
5.4.3 KCL的相量形式在RLC并聯(lián)電路中的體現(xiàn)
5.4.4 RLC并聯(lián)組合時端口上電壓與電流的關(guān)系
5.5 復(fù)阻抗運算
5.5.1 復(fù)阻抗的串聯(lián)
5.5.2 復(fù)阻抗的并聯(lián)
5.5.3 復(fù)阻抗與復(fù)導(dǎo)納的轉(zhuǎn)換
5.6 無源單口網(wǎng)路中的功率
5.6.1 瞬時功率
5.6.2 視在功率、有功功率、無功功率之間的關(guān)系
5.6.3 功率因數(shù)的提高
5.7 復(fù)功率
5.7.1 復(fù)功率的定義
5.7.2 復(fù)功率的其他關(guān)系式
5.7.3 單口網(wǎng)路的復(fù)功率
5.8 復(fù)雜交流網(wǎng)路的代數(shù)方程求解
5.9 相量圖在電路分析中的應(yīng)用
5.10 正弦交流電路中的共軛匹配
習(xí)題5
第6章 三相正弦交流電路
6.1 三相正弦交流電的基本概念
6.1.1 三相電源
6.1.2 三相繞組的連接和供電方式
6.1.3 三相四線制供電時相電壓與線電壓的關(guān)系
6.2 三相負載的星形連接運行
6.2.1 各電流的計算
6.2.2 對稱負載運行時的特殊情況
6.2.3 三相星形不對稱負載的運行
6.2.4 三相四線制終端不接地系統(tǒng)的中性點位移
6.3 三相負載的三角形連接運行
6.3.1 各電流的計算
6.3.2 對稱負載運行時的特殊情況
6.4 三相負載的總功率
6.4.1 有功功率和無功功率
6.4.2 瞬時功率
6.4.3 三相負載功率的測量
習(xí)題6
第7章 互感電路
7.1 互感的基本概念
7.1.1 互感現(xiàn)象的基本關(guān)系
7.1.2 互感的電磁關(guān)系和互感系數(shù)的定義
7.1.3 兩線圈同時存在電流時的電磁關(guān)系
7.1.4 耦合系數(shù)
7.1.5 同極性端
7.2 互感線圈串、并聯(lián)耦合時的計算
7.2.1 互感線圈的串聯(lián)
7.2.2 互感線圈的并聯(lián)
7.3 互感電路的去耦等效變換
7.3.1 星結(jié)互感電路的去耦變換
7.3.2 互感電路的受控源等效電路
7.4 單純磁耦合電路的計算
7.4.1 電流的求解
7.4.2 輸入阻抗及原邊的等效電路
7.4.3 副邊的等效電路及輸出阻抗
7.5 理想變壓器
7.5.1 理想變壓器的定義條件
7.5.2 理想變壓器的相量運算
7.5.3 理想變壓器的受控源模型
7.5.4 理想變壓器的阻抗變換作用
習(xí)題7
第8章 電路的頻域分析
8.1 正弦傳遞函數(shù)
8.2 濾波器
8.2.1 RC低通濾波器
8.2.2 RC高通濾波器
8.2.3 RC帶通濾波器
8.3 電路中的串聯(lián)諧振——電壓諧振
8.3.1 串聯(lián)諧振條件
8.3.2 諧振及失諧狀態(tài)下的頻域分析
8.3.3 標準的諧振曲線及其方程式
8.3.4 通頻帶
8.4 電路中的并聯(lián)諧振——電流諧振
8.4.1 并聯(lián)諧振條件
8.4.2 并聯(lián)諧振電路的頻域分析
8.4.3 電流源激勵下的并聯(lián)諧振
8.5 非正弦電路的諧波分析法
8.5.1 非正弦量的諧波分析
8.5.2 傅里葉級數(shù)展開式與原函數(shù)類型的關(guān)系
8.5.3 頻譜線圖
8.5.4 線性電路在非正弦激勵下的計算
8.5.5 非正弦電流、電壓的有效值
8.6 電路在非周期性激勵下的頻譜分析
8.6.1 傅里葉級數(shù)的指數(shù)形式
8.6.2 傅里葉積分變換的初步概念
8.6.3 非周期激勵下的頻譜分析
8.7 對稱三相電路中的高次諧波
習(xí)題8
第9章 電路的時域分析
9.1 時域分析的基礎(chǔ)知識
9.1.1 電路的動態(tài)方程
9.1.2 電路中的過渡過程與換路定律
9.2 一階電路的零輸入響應(yīng)
9.2.1 一階RC電路的零輸入響應(yīng)
9.2.2 一階RL電路的零輸入響應(yīng)
9.3 一階電路的全響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)
9.3.1 一階RC電路的全響應(yīng)
9.3.2 一階RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)
9.3.3 多電阻一階電路的時間常數(shù)
9.4 一階電路求解方法的再討論
9.4.1 一階電路求解方法的歸納
9.4.2 三要素表達式的證明
9.4.3 一階電路在非直流激勵下的求解
9.5 一階電路的階躍響應(yīng)
9.5.1 單位階躍函數(shù)的定義
9.5.2 階躍函數(shù)的性質(zhì)
9.5.3 階躍響應(yīng)
9.6 一階電路的矩形脈沖響應(yīng)
9.6.1 寄生參數(shù)對矩形脈沖激勵下響應(yīng)的影響
9.6.2 RC微分電路
9.6.3 RC積分電路
9.7 一階電路的沖激響應(yīng)
9.7.1 沖擊函數(shù)
9.7.2 求解沖激響應(yīng)的方法
9.7.3 沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng)的關(guān)系
9.8 一階電路的正弦響應(yīng)
9.9 二階電路的零輸入響應(yīng)
9.9.1 約束方程及其通解
9.9.2 二階電路的過阻尼響應(yīng)分析
9.9.3 二階電路的欠阻尼響應(yīng)分析
9.9.4 二階電路的臨界阻尼響應(yīng)分析
9.10 用卷積積分求任意激勵下的時域響應(yīng)
9.10.1 方法導(dǎo)出
9.10.2 進一步認識卷積
習(xí)題9
第3篇 近代電路理論篇
第10章 非線性電路簡介
10.1 非線性電路分析的特殊性
10.1.1 非線性元件的特性表示法
10.1.2 非線性電路分析計算的特殊性
10.2 非線性電路的圖解分析
10.2.1 非線性電路的靜態(tài)圖解分析
10.2.2 非線性電路的動態(tài)圖解分析
10.3 非線性電路的小信號模型
10.4 非線性特性的分段線性化處理
習(xí)題10
第11章 電路的復(fù)頻域分析
11.1 拉普拉斯變換法的概述
11.2 拉普拉斯變換的定義及其主要性質(zhì)
11.2.1 拉普拉斯變換的定義
11.2.2 拉普拉斯變換的主要性質(zhì)
11.3 拉普拉斯反變換
11.4 電路的復(fù)頻域模型
11.4.1 RLCM元件的復(fù)頻域模型
11.4.2 運算電路、運算阻抗與運算導(dǎo)納
11.5 復(fù)頻域分析——線性電路代數(shù)方程解法的同一性
習(xí)題11
第12章 系統(tǒng)函數(shù)
12.1 系統(tǒng)函數(shù)的主觀定義與客觀必然性
12.1.1 系統(tǒng)函數(shù)的定義
*12.1.2 系統(tǒng)函數(shù)的客觀必然性
12.1.3 系統(tǒng)函數(shù)的類型
12.1.4 系統(tǒng)函數(shù)的建立
12.2 用系統(tǒng)函數(shù)研究時域響應(yīng)
12.2.1 系統(tǒng)函數(shù)與沖激響應(yīng)的關(guān)系
12.2.2 系統(tǒng)函數(shù)與時域響應(yīng)的一般關(guān)系
12.3 系統(tǒng)函數(shù)的零點和極點
12.4 系統(tǒng)函數(shù)與頻域響應(yīng)的關(guān)系
12.4.1 拉普拉斯變換實現(xiàn)了時域分析與頻域分析的統(tǒng)一
12.4.2 從系統(tǒng)函數(shù)的零極點分布求取網(wǎng)路的頻率響應(yīng)
習(xí)題12
第13章 雙口網(wǎng)路
13.1 雙口網(wǎng)路及其方程
13.1.1 雙口網(wǎng)路的Y參數(shù)方程式
13.1.2 雙口網(wǎng)路的Z參數(shù)方程式
13.1.3 雙口網(wǎng)路的T參數(shù)
13.1.4 雙口網(wǎng)路的H參數(shù)
13.2 雙口網(wǎng)路的等效電路
13.2.1 雙口網(wǎng)路不含受控源時的等效電路
13.2.2 雙口網(wǎng)路含有受控源時的等效電路
13.3 雙口網(wǎng)路的組合與分解
13.3.1 雙口網(wǎng)路的鏈聯(lián)
13.3.2 雙口網(wǎng)路的并聯(lián)
13.3.3 雙口網(wǎng)路的串聯(lián)
13.4 雙口網(wǎng)路的特性阻抗
習(xí)題13
第14章 網(wǎng)路的矩陣分析
14.1 圖論簡介
14.1.1 拓撲學(xué)的直觀理解
14.1.2 圖論中的圖
14.1.3 圖中的回路、樹和割集
14.2 圖的矩陣表示
14.2.1 點與邊的關(guān)聯(lián)性——關(guān)聯(lián)矩陣
14.2.2 回路與邊的關(guān)聯(lián)性——回路矩陣
14.2.3 割集與邊的關(guān)聯(lián)性——割集矩陣
14.2.4 矩陣A、B、Q 之間的關(guān)系
14.3 再論基爾霍夫定律
14.3.1 用關(guān)聯(lián)矩陣表示的基爾霍夫電流定律
14.3.2 用關(guān)聯(lián)矩陣表示的基爾霍夫電壓定律
14.3.3 用回路矩陣表示的基爾霍夫電壓定律
14.3.4 用回路矩陣表示的基爾霍夫電流定律
14.3.5 用割集矩陣表示的基爾霍夫電流定律
14.3.6 用割集矩陣表示的基爾霍夫電壓定律
14.4 網(wǎng)路的結(jié)點矩陣分析
14.4.1 形式支路的定義
14.4.2 用抽象化方法建立結(jié)點方程
14.4.3 結(jié)點方程剖析
14.5 含受控源網(wǎng)路的結(jié)點矩陣分析
14.5.1 形式支路的擴充
14.5.2 含受控源網(wǎng)路之結(jié)點矩陣方程的兩種建立方法
14.6 含理想電壓源網(wǎng)路的結(jié)點矩陣分析
14.7 含互感網(wǎng)路的結(jié)點矩陣分析
14.8 網(wǎng)路的回路矩陣分析
14.8.1 回路矩陣方程的一般形式
14.8.2 含互感網(wǎng)路的回路矩陣方程
14.8.3 含受控電壓源網(wǎng)路的回路矩陣方程
14.9 網(wǎng)路的割集矩陣分析
習(xí)題14
第15章 狀態(tài)變量分析法
15.1 狀態(tài)、狀態(tài)變量及狀態(tài)方程
15.2 狀態(tài)方程的直觀編寫方法
15.2.1 狀態(tài)變量的選擇
15.2.2 狀態(tài)方程的直觀編寫
15.2.3 輸出方程
15.3 狀態(tài)方程的系統(tǒng)化編寫方法
15.3.1 系統(tǒng)化編寫狀態(tài)方程的一般步驟
15.3.2 構(gòu)不成有條件樹情況的處理
*15.4 狀態(tài)方程的復(fù)頻域求解
習(xí)題15
第16章 現(xiàn)代電路理論中的新器件
16.1 集成運算放大器
16.1.1 運算放大器的理想化模型
16.1.2 運算放大電路的分析方法要點
16.1.3 如何應(yīng)用虛短、虛斷特性對運算放大電路進行結(jié)點分析
16.2 回轉(zhuǎn)器
16.2.1 回轉(zhuǎn)器的特性方程
16.2.2 回轉(zhuǎn)器的基本性質(zhì)
16.2.3 回轉(zhuǎn)器電路實例
16.2.4 含回轉(zhuǎn)器電路的分析
16.3 負阻抗變換器
習(xí)題16
附錄A 磁路和鐵芯線圈電路
A.1 磁路的基本概念
A.1.1 磁路及其基本物理量
A.1.2 磁性材料的磁性能
A.1.3 磁路的基本定律
A.2 直流磁路簡介
A.3 交流鐵芯線圈電路
A.3.1 交流鐵芯線圈中的電磁關(guān)系
A.3.2 交流鐵芯線圈中電壓與電流的關(guān)系
A.3.3 交流鐵芯線圈電路的線性化處理
A.3.4 交流鐵芯線圈中的功率損耗
A.3.5 交流鐵芯線圈的等效電路及相量圖
練習(xí)題
附錄B PSpice軟件簡介
B.1 PSpice功能預(yù)覽
B.2 PSpice的基本操作
B.2.1 在Schematics中建立電路模型
B.2.2 電路的模擬分析
B.2.3 圖形后處理程序Probe
B.2.4 交流分析示例
部分習(xí)題答案
參考文獻