電路分析基礎(chǔ)

前言

　　從理論上講，對電路的研究包括兩個(gè)方面，即電路分析與電路綜合。所謂電路分析是指已知電路結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)，求電路的解（如電流、電壓、功率等）；所謂電路綜合是指已知電路的解[或已知（給定）電路要達(dá)到的某種性能指標(biāo)]，求確定電路的結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)。當(dāng)然，電路綜合必須以電路分析為基礎(chǔ)?！陡叩葘W(xué)校教材：電路分析基礎(chǔ)》只論述電路分析方面的問題，不涉及電路綜合內(nèi)容。　　電路分析是一門很重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，它為從事電氣信息技術(shù)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)、工作和研究奠定基礎(chǔ)?！　?shù)年來，我們一直希望能對自己多年教授電路分析的心得和體會(huì)進(jìn)行一定的總結(jié)，并將其融會(huì)貫通，編寫成為一本有益于電路理論學(xué)習(xí)的教材，《高等學(xué)校教材：電路分析基礎(chǔ)》就是在這樣的指導(dǎo)思想下編寫的?！　　陡叩葘W(xué)校教材：電路分析基礎(chǔ)》內(nèi)容的深廣度符合現(xiàn)階段我國普通高等學(xué)校電氣工程、自動(dòng)化、通信工程、電子信息工程、計(jì)算機(jī)、電子科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)電路課程的教學(xué)要求?！陡叩葘W(xué)校教材：電路分析基礎(chǔ)》的取材和編排均立足于我國高等學(xué)校的教學(xué)實(shí)際，書中注重電路的基本概念和基本分析方法，在各章節(jié)中處處以基爾霍夫定律作為理論指導(dǎo)，在學(xué)生已有的理論基礎(chǔ)上由淺入深展開分析。在內(nèi)容編排方面，既有從特殊到一般的歸納方法，又有從一般到特殊的演繹方法；既能使學(xué)生易于接受新內(nèi)容，又能培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力。書中從各個(gè)不同角度反復(fù)強(qiáng)調(diào)基本理論和計(jì)算公式的適用條件，幫助學(xué)生建立清晰的物理概念，并培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，避免盲目套用公式。為了培養(yǎng)學(xué)生正確的思維方法和分析問題的能力，《高等學(xué)校教材：電路分析基礎(chǔ)》在每章之后皆配有適量的思考題和習(xí)題。認(rèn)真完成這些練習(xí)，將有益于學(xué)生掌握所學(xué)內(nèi)容，同時(shí)，對于提高學(xué)生運(yùn)用理論解決實(shí)際問題的能力也能起到積極的促進(jìn)作用?！　　陡叩葘W(xué)校教材：電路分析基礎(chǔ)》特別在緒論中介紹了電路理論的起源、演變過程及發(fā)展趨勢，從宏觀的角度出發(fā)讓學(xué)習(xí)者對電路理論的形成和發(fā)展有一個(gè)較為全面的認(rèn)識(shí)，這不僅對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)本課程以及其他有關(guān)的專業(yè)技術(shù)課程有一定的幫助，同時(shí)也會(huì)對學(xué)習(xí)者在未來的工作和研究方面產(chǎn)生非常好的綜合啟發(fā)作用。　　《高等學(xué)校教材：電路分析基礎(chǔ)》注重與后續(xù)課程“信號(hào)與系統(tǒng)”的銜接性，在具體內(nèi)容中試圖以信號(hào)為線條，通過描述不同信號(hào)下相應(yīng)電路的形態(tài)與性態(tài)，來展現(xiàn)面對不同信號(hào)時(shí)電路的分析理論和分析方法?！　　陡叩葘W(xué)校教材：電路分析基礎(chǔ)》還注重在內(nèi)容敘述過程中的比擬性和邏輯性，以求通俗易懂、深入淺出，使《高等學(xué)校教材：電路分析基礎(chǔ)》具有較好的可讀性?！　　陡叩葘W(xué)校教材：電路分析基礎(chǔ)》的編寫借鑒了國內(nèi)、外優(yōu)秀教材的成功之處以及編著者在教學(xué)和研究方面所積累的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。　　《高等學(xué)校教材：電路分析基礎(chǔ)》的第1～7章由葉慶云編寫，緒論和第8～15章由劉嵐編寫?！陡叩葘W(xué)校教材：電路分析基礎(chǔ)》承武漢理工大學(xué)劉泉教授主審，并經(jīng)武漢大學(xué)胡釙教授審閱，他們提出了不少寶貴意見。

內(nèi)容概要

　　電路的基本概念、基本理論和基本分析方法。全書共分15章，內(nèi)容包括電路的基本概念與定律、電阻電路的等效變換、電阻電路的一般分析方法、電路定理、含有運(yùn)算放大器的電阻電路、儲(chǔ)能元件、動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域分析、正弦量與相量、正弦穩(wěn)態(tài)電路分析、含有磁耦合元件的正弦穩(wěn)態(tài)電路分析、三相電路分析、非正弦周期信號(hào)激勵(lì)下的穩(wěn)態(tài)電路分析、正弦交流電路的頻率特性、電路的復(fù)頻域分析、二端口網(wǎng)絡(luò)分析等。每章之后均附有思考題和習(xí)題，書末附有大部分習(xí)題答案。　　《電路分析基礎(chǔ)》深入淺出、通俗易學(xué)，具有良好的可讀性?！　　峨娐贩治龌A(chǔ)》可作為大學(xué)本科電氣信息類專業(yè)的教材，也可供自學(xué)考試和成人教育有關(guān)專業(yè)選用，還可供研究生及科研人員參考使用。

書籍目錄

緒論第1章 電路的基本概念與定律1.1 實(shí)際電路與電路模型1.1.1 實(shí)際電路的組成與功能1.1.2 電路模型1.1.3 集中參數(shù)電路1.2 電路變量及其參考方向1.2.1 電流及其參考方向1.2.2 電壓及其參考方向1.2.3 關(guān)聯(lián)參考方向1.2.4.功率及其正、負(fù)號(hào)的物理意義1.3 電阻元件1.3.1 電阻元件的定義1.3.2 開路與短路1.3.3 電阻元件的功率與能量1.4 電壓源和電流源1.4.1 電壓源1.4.2 電流源1.5 受控源1.6 基爾霍夫定律1.6.1 基爾霍夫電流定律（KCL）1.6.2 基爾霍夫電壓定律（KVL）1.7 綜合示例思考題習(xí)題第2章 電阻電路的等效變換2.1 電路等效的一般概念2.1.1 單口網(wǎng)絡(luò)的電壓電流關(guān)系2.1.2 等效、等效電路與等效變換2.2 電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)等效2.2.1 電阻的串聯(lián)等效2.2.2 電阻的并聯(lián)等效2.2.3 電阻的混聯(lián)等效2.3 電阻的Y形聯(lián)結(jié)與△形聯(lián)結(jié)的等效變換2.3.1 Y形、△形聯(lián)結(jié)方式2.3.2 Y形-△形等效變換2.4 利用電路的對稱性求等效電阻2.4.1 “傳遞對稱”單口網(wǎng)絡(luò)2.4.2 “平衡對稱”單口網(wǎng)絡(luò)2.5 無源單口網(wǎng)絡(luò)N0的輸入電阻2.6 電壓源、電流源的串聯(lián)、并聯(lián)和轉(zhuǎn)移2.6.1 電壓源的串聯(lián)2.6.2 電壓源的并聯(lián)與轉(zhuǎn)移2.6.3 電流源的并聯(lián)2.6.4 電流源的串聯(lián)與轉(zhuǎn)移2.7 含源支路的等效變換2.7.1 實(shí)際電源的兩種電路模型2.7.2 含獨(dú)立源支路的等效變換2.7.3 含受控源支路的等效變換2.8 含外虛內(nèi)實(shí)元件單口網(wǎng)絡(luò)的等效變換2.9 綜合示例思考題習(xí)題第3章 電阻電路的一般分析方法3.1 電路的圖3.2 KCL和KVL方程的獨(dú)立性3.2.1 KCL方程的獨(dú)立性3.2.2 KVL方程的獨(dú)立性3.3 支路法3.3.1 26法3.3.2 6法3.4 網(wǎng)孔分析法和回路分析法3.4.1 網(wǎng)孔分析法3.4.2 回路分析法3.5 節(jié)點(diǎn)分析法思考題習(xí)題第4章 電路定理4.1 疊加定理4.2 替代定理4.3 戴維寧定理和諾頓定理4.4 最大功率傳輸定理4.5 特勒根定理4.5.1 特勒根定理Ⅰ4.5.2 特勒根定理Ⅱ4.6 互易定理4.7 對偶原理思考題習(xí)題第5章 含有運(yùn)算放大器的電阻電路5.1 運(yùn)算放大器5.2 理想運(yùn)算放大器5.3 含有理想運(yùn)算放大器的電阻電路分析思考題習(xí)題第6章 儲(chǔ)能元件6.1 電容元件6.1.1 電容器與電容元件6.1.2 電容元件的電壓電流關(guān)系6.1.3 電容元件的功率與能量6.2 電感元件6.2.1 電感線圈與電感元件6.2.2 電感元件的電壓電流關(guān)系6.2.3 電感元件的功率與能量6.3 電容、電感的串、并聯(lián)等效6.3.1 電容的串、并聯(lián)等效6.3.2 電感的串、并聯(lián)等效思考題習(xí)題第7章 動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域分析7.1 動(dòng)態(tài)電路的方程及其初始條件7.1.1 瞬態(tài)過程與換路7.1.2 動(dòng)態(tài)電路的方程及其解7.1.3 換路定則與電路初始條件的求解7.2 一階電路的零輸入響應(yīng)7.3 一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)7.4 一階電路的全響應(yīng)7.5 一階電路的階躍響應(yīng)7.5.1 階躍函數(shù)7.5.2 階躍響應(yīng)7.6 一階電路的沖激響應(yīng)7.6.1 沖激函數(shù)7.6.2 沖激響應(yīng)7.6.3 沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng)之間的關(guān)系7.7 正弦激勵(lì)下一階電路的全響應(yīng)思考題習(xí)題第8章 正弦量與相量8.1 正弦交流電的基本概念8.1.1 正弦交流電8.1.2 正弦量的瞬時(shí)表達(dá)式8.1.3 正弦量的三要素8.1.4 同頻率正弦量的相位差及超前與滯后的概念8.1.5 正弦量的有效值8.1.6 正弦量的疊加問題8.2 正弦量的相量表示8.2.1 復(fù)數(shù)的表示與運(yùn)算8.2.2 復(fù)數(shù)與相量8.2.3 相量的基本運(yùn)算8.2.4 相量法8.3 電路元件與定律的相量模型8.3.1 基爾霍夫定律的相量形式8.3.2 線性時(shí)不變電阻元件的相量形式8.3.3 線性時(shí)不變電容元件的相量形式8.3.4 線性時(shí)不變電感元件的相量形式思考題習(xí)題第9章 正弦穩(wěn)態(tài)電路分析9.1 運(yùn)用相量法分析正弦穩(wěn)態(tài)電路9.1.1 復(fù)阻抗與復(fù)導(dǎo)納9.1.2 RLC串聯(lián)電路的分析9.1.3 RLC并聯(lián)電路的分析9.1.4 復(fù)阻抗與復(fù)導(dǎo)納的串聯(lián)、并聯(lián)及混聯(lián)電路的分析9.1.5 正弦穩(wěn)態(tài)電路的相量分析法9.2 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率9.2.1 瞬時(shí)功率9.2.2 平均（有功）功率9.2.3 無功功率9.2.4 視在功率9.2.5 功率三角形9.2.6 復(fù)功率9.2.7 功率的可疊加性與守恒性9.2.8 功率因數(shù)9.2.9 正弦穩(wěn)態(tài)電路中的最大功率傳輸思考題習(xí)題第10章 含有磁耦合元件的正弦穩(wěn)態(tài)電路分析10.1 磁耦合10.1.1 磁耦合線圈10.1.2 磁耦合系數(shù)10.1.3 同名端的概念10.2 含耦合電感電路的分析10.2.1 兩耦合電感線圈的串聯(lián)10.2.2 兩耦合電感線圈的并聯(lián)10.2.3 兩耦合電感線圈的受控源等效去耦10.2.4 兩耦合電感線圈的T形等效去耦10.2.5 含有耦合電感線圈的電路分析10.3 空心變壓器10.3.1 空心變壓器的一次等效電路10.3.2 空心變壓器的二次等效電路10.4 理想變壓器10.4.1 理想變壓器的定義10.4.2 理想變壓器的特性10.4.3 理想變壓器的阻抗變換性質(zhì)思考題習(xí)題第11章 三相電路分析11.1 三相電路的基本概念11.1.1 對稱三相電源11.1.2 三相負(fù)載11.1.3 三相電路11.2 對稱三相電路的分析與計(jì)算 11.2.1 對稱三相四線制（Y／Y）系統(tǒng)的分析11.2.2 復(fù)雜對稱三相電路的分析11.3 不對稱三相電路概述11.4 三相電路的功率及其測量11.4.1 對稱三相電路的功率11.4.2 三相電路的功率測量思考題習(xí)題第12章 非正弦周期信號(hào)激勵(lì)下的穩(wěn)態(tài)電路分析12.1 非正弦周期信號(hào)的簡諧分量分解12.1.1 周期信號(hào)的分解12.1.2 周期信號(hào)的頻譜12.2 非正弦周期信號(hào)的有效值、平均值和平均功率12.2.1 非正弦周期信號(hào)的有效值12.2.2 非正弦周期信號(hào)的平均值12.2.3 非正弦周期信號(hào)的平均功率12.3 非正弦周期信號(hào)激勵(lì)下的穩(wěn)態(tài)電路分析思考題習(xí)題第13章 正弦交流電路的頻率特性13.1 網(wǎng)絡(luò)函數(shù)13.1.1 網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的定義13.1.2 網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的分類13.1.3 網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的頻率特性表示方法13.2 諧振電路的頻率特性13.2.1 RLC串聯(lián)諧振電路的頻率特性13.2.2 RLC并聯(lián)諧振電路的頻率特性13.3 基本濾波器電路及其頻率特性13.3.1 低通濾波器13.3.2 高通濾波器13.3.3 帶通濾波器13.3.4 其他形式的濾波器簡介思考題習(xí)題第14章 電路的復(fù)頻域分析14.1 拉普拉斯變換14.1.1 傅里葉變換簡介14.1.2 拉普拉斯變換14.1.3 拉普拉斯變換的基本性質(zhì)14.1.4 常用函數(shù)的拉普拉斯變換14.2 拉普拉斯反變換14.2.1 拉普拉斯反變換的基本方法14.2.2 部分分式分解法14.3 運(yùn)用拉普拉斯變換分析線性電路14.3.1 KCL和KVL的運(yùn)算形式14.3.2 電路元件的s域模型14.3.3 運(yùn)用拉普拉斯變換法求解線性電路——運(yùn)算法14.4 復(fù)頻域中的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)14.4.1 復(fù)頻域網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的定義和性質(zhì)14.4.2 復(fù)頻率平面上網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的零、極點(diǎn)14.4.3 極點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)的特性14.5 日（jw）與日（s）的關(guān)系14.6 零、極點(diǎn)與頻率特性思考題習(xí)題第15章 二端口網(wǎng)絡(luò)分析15.1 二端口網(wǎng)絡(luò)及其分類15.1.1 二端口網(wǎng)絡(luò)的定義15.1.2.二端口網(wǎng)絡(luò)的分類15.2 二端口網(wǎng)絡(luò)的端口特性方程及其參數(shù)15.2.1 開路阻抗參數(shù)——Z參數(shù)15.2.2 短路導(dǎo)納參數(shù)——Y參數(shù)15.2.3 傳輸參數(shù)——T參數(shù)15.2.4 混合參數(shù)——日參數(shù)15.2.5 四種參數(shù)之間的互換15.3 二端口網(wǎng)絡(luò)的特性阻抗15.3.1 輸入端阻抗與輸出端阻抗15.3.2 二端口網(wǎng)絡(luò)的輸入端特性阻抗Z與輸出端特性阻抗Z15.3.3 對稱二端口網(wǎng)絡(luò)的特性阻抗Z15.3.4 二端口網(wǎng)絡(luò)特性阻抗的重要性質(zhì)15.4 二端口網(wǎng)絡(luò)的等效電路15.4.1 用Z參數(shù)表征的二端口等效電路15.4.2 用Y參數(shù)表征的二端口等效電路15.4.3 用T參數(shù)表征的二端口等效電路15.4.4 用日參數(shù)表征的二端口等效電路15.5 二端口網(wǎng)絡(luò)的連接15.5.1 二端口網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)15.5.2 二端口網(wǎng)絡(luò)的并聯(lián)15.5.3 二端口網(wǎng)絡(luò)的串聯(lián)15.6 二端口網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)15.6.1 無端接二端口網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移函數(shù)15.6.2 有端接二端口網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移函數(shù)思考題習(xí)題參考書目《電路分析基礎(chǔ)》中英文詞匯對照部分習(xí)題答案

章節(jié)摘錄

　?、揠娐返臄?shù)字綜合是電路理論研究的一個(gè)新方向。由于集成電路和微處理器的發(fā)展，大多數(shù)用模擬系統(tǒng)執(zhí)行的功能都可以使用數(shù)字系統(tǒng)實(shí)時(shí)完成，因而當(dāng)前數(shù)字濾波是研究得最多的。數(shù)字濾波的理論基礎(chǔ)是電路理論中的濾波器理論與系統(tǒng)理論中的離散系統(tǒng)理論的結(jié)合。目前已有很多種類的數(shù)字濾波器問世。數(shù)字綜合是很有前途的研究領(lǐng)域，模擬電路綜合的離散化已成為一種趨勢，其發(fā)展非常迅速，在某種程度上大有取代有源綜合之勢?！　、哂?jì)算機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展對電路理論產(chǎn)生了巨大的沖擊。過去為方便手算而發(fā)展起來的許多電路分析技巧和方法，在計(jì)算機(jī)面前，有的實(shí)用價(jià)值大大減小，有的則已失去原有意義，有的卻得到了新的發(fā)展。比如，回路法在電路的計(jì)算機(jī)分析中的價(jià)值已大大降低，而節(jié)點(diǎn)法則被發(fā)展成為通用性較好的改進(jìn)節(jié)點(diǎn)法等。其次，在稀疏矩陣技術(shù)得到發(fā)展后，支路法又開始受到重視。另一方面，借助計(jì)算機(jī)可以較容易地求得非線性電路的數(shù)值解，這大大促進(jìn)了非線性電路與系統(tǒng)理論的研究進(jìn)程。這一切變化，是由于現(xiàn)代電路理論研究工作者已將計(jì)算機(jī)作為電路分析及設(shè)計(jì)中必備的基本手段而產(chǎn)生的?！　∽钤鐚⒂?jì)算機(jī)應(yīng)用于電路分析的是美國人艾倫（.Aaron），1956年他借助計(jì)算機(jī)用最小二乘法去解決濾波器的設(shè)計(jì)問題，隨后德瑟（I）esoei）和麥卓（Mitm）、史密斯（Smith）和特梅斯（Temes）、卡拉漢（Calahan）等人不斷地對使用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)濾波器的方法進(jìn)行改進(jìn)。但這些方法和程序僅局限于一些標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法的實(shí)現(xiàn)，而不具備通用分析能力。1962年美國IBM公司的布拉寧（Branin）介紹了第一個(gè)通用電路分析程序TAP，它采用拓?fù)渚仃嚪ń⒎匠蹋軐ψ疃嗪?0個(gè)晶體管的開關(guān)電路進(jìn)行直流分析和瞬態(tài)分析。由于它所用的計(jì)算方法比較落后，解題時(shí)間過長，很快就被淘汰了。1964.一1966年間出現(xiàn)了一批新的程序，如ECAP、CORNAP、NETl和AED.NET等，其中，ECAP是首次使用節(jié)點(diǎn)法列寫方程的通用程序之一，而AEDNET程序則開始具有某些非線性分析的能力。這些程序被稱為第一代電路的計(jì)算機(jī)輔助分析程序，它們的主要缺點(diǎn)是計(jì)算時(shí)間長、占內(nèi)存量大。

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