本书共分7章:电路分析的基础知识,线性电路分析的基本方法,正弦稳态交流电路的分析,互感耦合电路,非正弦周期激励电路的分析,动态电路的时域分析,动态电路的复频域分析。各章均配有经典例题和习题,书后附有习题答案。
本书适用于应用型本科院校计算机、电子、通信、机电、控制等专业,也可作为自学考试和电子技术工程人员的自学用书,高职高专学校使用本书时可根据具体情况适当删减内容或增加学时。本教材总学时为48~64(不含实验)。书中标有“*”号的是选学内容,在实际教学中,可根据情况取舍。
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第1章 电路分析的基础知识…………………………………………………………………… 1
1.1 电路理论及其发展……………………………………………………………………… 1
1.1.1 电路理论概述……………………………………………………………………… 1
1.1.2 电路理论的发展…………………………………………………………………… 2
1.2 电路和电路模型………………………………………………………………………… 3
1.2.1 电 路……………………………………………………………………………… 3
1.2.2 电路模型…………………………………………………………………………… 4
1.2.3 计量单位制………………………………………………………………………… 5
1.3 电路的基本物理量……………………………………………………………………… 6
1.3.1 电 流……………………………………………………………………………… 6
1.3.2 电 压……………………………………………………………………………… 7
1.3.3 电功率……………………………………………………………………………… 10
1.4 电路的基本元件………………………………………………………………………… 10
1.4.1 电阻元件…………………………………………………………………………… 11
1.4.2 电容元件…………………………………………………………………………… 14
1.4.3 电感元件…………………………………………………………………………… 19
1.4.4 电源元件…………………………………………………………………………… 21
1.4.5 受控源……………………………………………………………………………… 23
1.5 基尔霍夫定律…………………………………………………………………………… 25
1.5.1 基尔霍夫电流定律………………………………………………………………… 25
1.5.2 基尔霍夫电压定律………………………………………………………………… 27
本章小结……………………………………………………………………………………… 28
习题1………………………………………………………………………………………… 28
第2章 线性电路分析的基本方法…………………………………………………………… 33
2.1 支路电流分析法………………………………………………………………………… 33
2.2 等效变换分析法………………………………………………………………………… 36
2.2.1 等效变换…………………………………………………………………………… 36
2.2.2 无源二端网络的等效变换………………………………………………………… 37
2.2.3 有源二端网络的等效变换………………………………………………………… 43
2.3 节点电压分析法………………………………………………………………………… 47
2.3.1 节点电压及节点电压方程………………………………………………………… 47
2.3.2 节点法应用举例…………………………………………………………………… 49
2.4 网孔电流分析法………………………………………………………………………… 51
2.4.1 网孔电流及网孔电流方程………………………………………………………… 52
2.4.2 网孔法应用举例…………………………………………………………………… 53
2.5 叠加定理………………………………………………………………………………… 54
2.5.1 叠加定理的基本内容……………………………………………………………… 54
2.5.2 叠加定理的应用…………………………………………………………………… 55
2.6 戴维南定理和诺顿定理………………………………………………………………… 57
2.6.1 戴维南定理………………………………………………………………………… 57
2.6.2 诺顿定理…………………………………………………………………………… 59
2.6.3 戴维南诺顿定理在电路调试中的应用………………………………………… 61
2.7 最大功率传输定理……………………………………………………………………… 63
2.8 替代定理………………………………………………………………………………… 65
本章小结……………………………………………………………………………………… 67
习题2………………………………………………………………………………………… 67
第3章 正弦稳态交流电路的分析…………………………………………………………… 75
3.1 正弦交流电路的基本概念……………………………………………………………… 75
3.1.1 正弦量的瞬时值…………………………………………………………………… 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 复数的表示形式及运算规则…………………………………………………… 80
3.2.2 正弦量的相量表示及相量图……………………………………………………… 82
3.3 电阻、电感、电容伏安关系的相量形式………………………………………………… 83
3.3.1 电阻元件…………………………………………………………………………… 84
3.3.2 电感元件…………………………………………………………………………… 84
3.3.3 电容元件…………………………………………………………………………… 86
3.4 基尔霍夫定律的相量形式……………………………………………………………… 87
3.4.1 基尔霍夫电流定律的相量形式…………………………………………………… 87
3.4.2 基尔霍夫电压定律的相量形式…………………………………………………… 88
3.5 复阻抗与复导纳………………………………………………………………………… 90
3.5.1 复阻抗……………………………………………………………………………… 90
3.5.2 复导纳……………………………………………………………………………… 91
3.5.3 复阻抗的串联与并联……………………………………………………………… 91
3.6 正弦稳态电路的相量分析法…………………………………………………………… 92
3.7 正弦交流电路的功率…………………………………………………………………… 97
3.7.1 瞬时功率和平均功率……………………………………………………………… 98
3.7.2 复功率、视在功率和无功功率…………………………………………………… 99
3.7.3 功率因数的提高………………………………………………………………… 100
3.8 谐振电路……………………………………………………………………………… 101
3.8.1 RLC 串联谐振电路……………………………………………………………… 102
3.8.2 RLC 并联谐振电路……………………………………………………………… 105
3.9 三相电路……………………………………………………………………………… 105
3.9.1 对称三相电源…………………………………………………………………… 106
3.9.2 三相电源的连接………………………………………………………………… 106
3.9.3 三相电路的计算………………………………………………………………… 109
3.9.4 三相电路的功率………………………………………………………………… 112
本章小结……………………………………………………………………………………… 113
习题3 ……………………………………………………………………………………… 114
第4章 互感耦合电路………………………………………………………………………… 119
4.1 互 感………………………………………………………………………………… 119
4.1.1 互感现象………………………………………………………………………… 119
4.1.2 互感系数与同名端……………………………………………………………… 120
4.1.3 耦合系数………………………………………………………………………… 124
4.2 含有互感耦合电路的计算…………………………………………………………… 125
4.2.1 互感线圈的串联与并联………………………………………………………… 125
4.2.2 去耦等效电路…………………………………………………………………… 129
4.2.3 含互感线圈电路的分析………………………………………………………… 131
4.3 理想变压器…………………………………………………………………………… 133
本章小结……………………………………………………………………………………… 136
习题4 ……………………………………………………………………………………… 137
第5章 非正弦周期激励电路的分析………………………………………………………… 140
5.1 非正弦周期信号……………………………………………………………………… 140
5.2 非正弦周期信号的分解……………………………………………………………… 141
5.2.1 非正弦周期信号分解为傅里叶级数…………………………………………… 141
5.2.2 对称波形的傅里叶级数………………………………………………………… 144
5.2.3 非正弦周期波的频谱…………………………………………………………… 144
5.3 非正弦周期信号的最大值、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 非正弦周期激励电路的分析………………………………………………………… 149
本章小结……………………………………………………………………………………… 153
习题5 ……………………………………………………………………………………… 153
第6章 动态电路的时域分析………………………………………………………………… 156
6.1 过渡过程及换路定律………………………………………………………………… 156
6.1.1 过渡过程………………………………………………………………………… 156
6.1.2 换路定律………………………………………………………………………… 157
6.2 一阶RC 电路的过渡过程…………………………………………………………… 159
6.2.1 RC 电路的零输入响应………………………………………………………… 159
6.2.2 RC 电路的零状态响应………………………………………………………… 162
6.3 一阶RL 电路的过渡过程…………………………………………………………… 165
6.3.1 RL 电路的零输入响应………………………………………………………… 166
6.3.2 RL 电路的零状态响应………………………………………………………… 167
6.4 一阶电路的全响应…………………………………………………………………… 168
6.4.1 一阶电路的全响应介绍………………………………………………………… 168
6.4.2 一阶电路的三要素法…………………………………………………………… 169
6.5 阶跃函数与阶跃响应………………………………………………………………… 174
6.5.1 阶跃函数………………………………………………………………………… 174
6.5.2 一阶电路的单位阶跃响应……………………………………………………… 175
6.6 二阶电路分析………………………………………………………………………… 177
6.6.1 RLC 串联电路的微分方程及其解……………………………………………… 177
6.6.2 非振荡放电过程(过阻尼情况)………………………………………………… 178
6.6.3 振荡放电过程(欠阻尼情况)…………………………………………………… 179
6.6.4 临界阻尼情况…………………………………………………………………… 181
6.7 应用举例……………………………………………………………………………… 182
6.7.1 照相闪光灯装置………………………………………………………………… 182
6.7.2 汽车点火电路…………………………………………………………………… 183
本章小结……………………………………………………………………………………… 184
习题6 ……………………………………………………………………………………… 184
第7章 动态电路的复频域分析……………………………………………………………… 188
7.1 拉普拉斯变换………………………………………………………………………… 188
7.1.1 拉普拉斯变换的定义…………………………………………………………… 188
7.1.2 拉普拉斯变换的性质…………………………………………………………… 189
7.2 拉普拉斯逆变换……………………………………………………………………… 191
7.2.1 拉普拉斯逆变换的定义………………………………………………………… 191
7.2.2 拉普拉斯逆变换的部分分式法………………………………………………… 192
7.3 复频域中的电路定律与电路模型…………………………………………………… 195
7.3.1 基尔霍夫定律的复频域表示形式……………………………………………… 195
7.3.2 电阻、电感、电容元件的复频域模型…………………………………………… 196
7.4 动态电路的复频域分析法…………………………………………………………… 197
*7.5 传递函数…………………………………………………………………………… 201
*7.6 卷 积……………………………………………………………………………… 203
本章小结……………………………………………………………………………………… 206
习题7 ……………………………………………………………………………………… 206
部分习题答案…………………………………………………………………………………… 210
参考文献………………………………………………………………………………………… 217
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