電路基礎(chǔ)與仿真實驗

前言

本書是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，是根據(jù)教育部高等職業(yè)教育電子信息類專業(yè)《電路分析基礎(chǔ)》課程教學(xué)要求，以及該課程教學(xué)內(nèi)容的特點，結(jié)合計算機仿真實驗與實際操作實驗編寫而成的。電路分析基礎(chǔ)是電類專業(yè)的入門課程，是學(xué)好電類專業(yè)課的基礎(chǔ)。本書從高等職業(yè)教育的特點及要求出發(fā)，系統(tǒng)地介紹了電路的基本概念、基本定律和基本分析方法。主要內(nèi)容包括直流電路、正弦交流電路、三相電路、非正弦周期信號電路和線性動態(tài)電路等。此外，為了適應(yīng)不同專業(yè)的要求，對二端口網(wǎng)絡(luò)和非線性電阻電路也作了簡要介紹，以供部分院校選用。本書的編寫目標(biāo)是適應(yīng)電路內(nèi)容知識更新和課程體系改革的需要，著重介紹經(jīng)典的電路分析方法，力求做到以應(yīng)用為目的，以必需、夠用為度，講清概念，結(jié)合實際，強化訓(xùn)練，突出適應(yīng)性、實用性和針對性。在例題和習(xí)題的選擇方面，適當(dāng)?shù)止び嬎愕募记?，并根?jù)該課程具有較強的實踐性特點，引入了計算機輔助分析與仿真測量，同時書后提供了10多個電路的操作實驗，供學(xué)習(xí)各章節(jié)時選用，以達到理論與實踐的結(jié)合和“講、學(xué)、做”的統(tǒng)一。目前，電路分析與仿真軟件的使用已經(jīng)非常普及，本書各章中都配有計算機仿真實驗，作為教學(xué)的必要內(nèi)容來要求。將仿真實驗與電路分析的理論教學(xué)相結(jié)合有很多好處。傳統(tǒng)課程內(nèi)容側(cè)重于用數(shù)學(xué)方法描述和求解電路，而計算機仿真實驗可以在分析結(jié)果的可視化方面來補充理論分析，能直觀地呈現(xiàn)電路的輸入輸出波形與電壓電流功率等數(shù)值和參數(shù)，有利于學(xué)生對電路性質(zhì)及電路基本概念與基本定律的理解與掌握。利用計算機仿真實驗還可以接觸到更接近于實際元器件的模型，進行虛擬測量與試驗等，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要手段。同時，學(xué)生在仿真實驗的基礎(chǔ)上，再進行實際操作實驗，可以更好地掌握實驗的原理與步驟，更好地領(lǐng)會實驗的注意事項，降低實驗過程中測量儀器儀表的損壞率，并有利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和自學(xué)能力，有利于學(xué)生學(xué)以致用、解決實際工作中所遇到的問題。書中打*號部分為選修內(nèi)容，屬于選修模塊，其余是必修的基礎(chǔ)模塊。本書的基本教學(xué)時間為96學(xué)時，包括必修的理論知識、仿真實驗和實際操作實驗。選修內(nèi)容的總學(xué)時為36學(xué)時，選修內(nèi)容與學(xué)時可根據(jù)各專業(yè)需要進行取舍。學(xué)時分配方案如下表所示，僅供參考，各院?？筛鶕?jù)具體情況進行增減。

內(nèi)容概要

　　本書是全國高等職業(yè)教育 “十一五” 國家級規(guī)劃教材。?　　全書共11章，主要內(nèi)容包括電路的基本概念與定律，直流電路分析，正弦交流電路的基本概念與分析，互感耦合電路，三相交流電路，非正弦周期信號電路，線性動態(tài)電路分析等，另有二端口網(wǎng)絡(luò)和非線性電阻電路可根據(jù)不同專業(yè)的需要作為選修內(nèi)容。各章含有內(nèi)容提要、本章小結(jié)和習(xí)題。?　　全書按照理論聯(lián)系實際，注重“講、學(xué)、做”統(tǒng)一的原則編寫，書中各章內(nèi)容配有相應(yīng)的計算機仿真實驗，書后還提供了10多個實際操作實驗。在學(xué)習(xí)過程中，將電路的理論知識與仿真實驗和操作實驗結(jié)合起來，可使學(xué)生加深對電路基本概念、基本定律和電路分析方法的理解，增強學(xué)生應(yīng)用計算機分析電路的能力以及實踐操作能力，為學(xué)生學(xué)好后續(xù)電類專業(yè)課程打下堅實的基礎(chǔ)。?　　本書內(nèi)容深入淺出、通俗易懂，全書敘述重點突出、概念清楚，可作為高職高專院校電子信息類和電子、電氣類各專業(yè)的教材，也可供相關(guān)電類工程技術(shù)人員參考使用。

書籍目錄

第1章　電路的基本概念和定律　11.1　電路和電路圖　11.1.1　電路　11.1.2　電路圖　21.2　電路的基本物理量　31.2.1　電流　31.2.2　電壓　41.2.3　電功率　61.3　歐姆定律與電阻元件　61.3.1　歐姆定律　61.3.2　電阻元件　71.4　基爾霍夫定律　81.4.1　基爾霍夫電流定律　91.4.2　基爾霍夫電壓定律　91.5　獨立電源　101.5.1　獨立電壓源　101.5.2　電流源　121.5.3　負載獲得最大功率的條件　131.6　受控電源　131.6.1　受控電源　131.6.2　受控電源的類型　13本章小結(jié)　14習(xí)題　15仿真實驗 1　直流電路的電位、電壓測量　16仿真實驗 2　基爾霍夫定律的驗證　19仿真實驗 3　功率的測量實驗　20第2章　直流電路的分析　222.1　電阻的串并聯(lián)等效變換　222.1.1　電阻的串聯(lián)電路　222.1.2　電阻的并聯(lián)電路　232.1.3　電阻的混聯(lián)電路　252.2　電阻Y-△網(wǎng)絡(luò)的等效變換　262.2.1　電阻的Y形連接和△形連接　262.2.2　電阻的Y形網(wǎng)絡(luò)和△形網(wǎng)絡(luò)的等效變換　272.3　電壓源與電流源的等效變換　282.3.1　實際電源的模型與等效變換　282.3.2　有源支路的簡化　292.4　支路電流分析法　312.4.1　分析線性電路的一般方法　312.4.2　支路電流分析法　312.4.3　支路電流法的解題步驟　332.5　網(wǎng)孔電流分析法　332.5.1　網(wǎng)孔電流　332.5.2　網(wǎng)孔電流分析法　332.5.3　網(wǎng)孔電流分析法的解題步驟　352.5.4　含有理想電流源電路的網(wǎng)孔方程　35*2.5.5　回路電流分析法　362.6　節(jié)點電壓分析法　362.6.1　節(jié)點電壓　372.6.2　節(jié)點電壓分析法　372.6.3　節(jié)點電壓分析法的解題步驟　382.6.4　含有理想電壓源電路的節(jié)點方程　39*2.6.5　彌爾曼定理　402.7　疊加定理與替代定理　402.7.1　疊加定理　41*2.7.2　齊性定理　42*2.7.3　替代定理　432.8　戴維南定理與諾頓定理　442.8.1　二端網(wǎng)絡(luò)　442.8.2　戴維南定理　44*2.8.3　諾頓定理　462.9　含受控源電路的分析　472.9.1　受控電源的控制特性　472.9.2　含有受控電源電路的分析方法　48本章小結(jié)　50習(xí)題　52仿真實驗 1　實際電壓源與實際電流源的等效變換　55仿真實驗 2　直流電路節(jié)點電壓與支路電流分析　57仿真實驗 3　疊加定理的驗證　59仿真實驗 4　戴維南定理的驗證　60第3章　正弦交流電路的基本概念　623.1　正弦交流電的電流和電壓　623.2　正弦量的三要素　623.2.1　振幅值與有效值　623.2.2　正弦量的相位、角頻率與周期　633.2.3　正弦量的相位差　643.3　正弦交流電阻電路　653.3.1　電阻元件上電壓與電流的關(guān)系　653.3.2　電阻元件的功率　653.4　正弦交流電感電路　663.4.1　電感元件　663.4.2　正弦交流電感電路　673.5　正弦交流電容電路　683.5.1　電容元件　683.5.2　正弦交流電容電路　70本章小結(jié)　71習(xí)題　72仿真實驗　正弦交流信號的測量　72第4章　正弦交流電路的分析　754.1　相量法　754.1.1　復(fù)數(shù)概述　754.1.2　正弦量的復(fù)數(shù)表示法　774.1.3　復(fù)數(shù)形式的歐姆定律與基爾霍夫定律　784.2　阻抗和導(dǎo)納　804.2.1　阻抗　804.2.2　導(dǎo)納　814.3　RLC串聯(lián)電路　824.3.1　RL串聯(lián)電路　824.3.2　RC串聯(lián)電路　824.3.3　RLC串聯(lián)電路　824.4　RLC并聯(lián)電路　834.4.1　RL并聯(lián)電路　834.4.2　RC并聯(lián)電路　844.4.3　RLC并聯(lián)電路　844.5　正弦交流電路的相量圖求解法　854.5.1　用相量圖分析正弦交流電路的主要依據(jù)　854.5.2　用相量圖求解正弦交流電路的方法　854.6　復(fù)雜正弦交流電路　864.6.1　阻抗與導(dǎo)納的等效互換　874.6.2　阻抗串并聯(lián)電路的計算　88*4.6.3　復(fù)雜電路的計算　894.7　正弦電路中的功率　904.7.1　瞬時功率　904.7.2　有功功率　904.7.3　無功功率　914.7.4　視在功率　914.7.5　復(fù)功率　914.7.6　功率因數(shù)的提高　924.8　串聯(lián)諧振電路　934.8.1　諧振現(xiàn)象與諧振條件　934.8.2　串聯(lián)諧振時電路的特點　944.8.3　串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)　944.9　并聯(lián)諧振電路　954.9.1　諧振條件　954.9.2　并聯(lián)諧振時電路的特點　964.9.3　并聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)　964.9.4　電感線圈與電容器并聯(lián)諧振電路　98本章小結(jié)　98習(xí)題　100仿真實驗 1　正弦交流串聯(lián)電路實驗　102仿真實驗 2　正弦交流并聯(lián)電路實驗　105仿真實驗 3　功率與功率因數(shù)的提高實驗　106仿真實驗 4　RLC串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振電路實驗　109第5章　互感耦合電路　1135.1　互感　1135.1.1　互感電壓　1135.1.2　互感系數(shù)與耦合系數(shù)　1145.1.3　互感線圈的同名端　1145.1.4　互感的等效受控電源電路　1165.2　互感電路的計算　1165.2.1　互感串聯(lián)電路　1165.2.2　互感并聯(lián)電路　1175.2.3　互感消去法　1185.3　變壓器電路　120*5.3.1　空心變壓器　1205.3.2　理想變壓器　121本章小結(jié)　123習(xí)題　124仿真實驗 1　互感耦合電路的測量實驗　125仿真實驗 2　理想變壓器的測量實驗　128第6章　三相正弦交流電路　1306.1　三相電源　1306.1.1　三相電源的產(chǎn)生　1306.1.2　三相電源的Y、△形連接　1316.2　三相負載　1326.2.1　三相負載的Y形連接　1326.2.2　三相負載的△形連接　1346.3　對稱三相電路的計算　135*6.4　不對稱三相電路的計算　1366.5　三相電路的功率　1396.5.1　三相電路的有功功率　1396.5.2　三相電路的無功功率　1396.5.3　三相電路的視在功率　1396.5.4　三相負載的功率因數(shù)　140本章小結(jié)　141習(xí)題　141仿真實驗 1　三相交流電路負載星形連接實驗　142仿真實驗 2　三相交流電路負載三角形連接實驗　143第7章　非正弦周期電路　1457.1　非正弦周期信號的基本概念　1457.1.1　非正弦周期信號　1457.1.2　非正弦周期信號的產(chǎn)生　1457.2　非正弦周期信號的諧波分析　1467.2.1　非正弦周期信號的傅里葉分解　1467.2.2　幾種對稱的周期函數(shù)信號　1497.3　有效值、平均值和平均功率　1517.3.1　有效值　1517.3.2　平均值　1527.3.3　平均功率　1537.4　非正弦周期電路的計算　154*7.5　濾波器　1577.5.1　低通濾波器　1577.5.2　高通濾波器　1587.5.3　帶通濾波器　1597.5.4　帶阻濾波器　159本章小結(jié)　159習(xí)題　160仿真實驗　非正弦周期信號傅里葉分析仿真實驗　162第8章　線性動態(tài)電路的分析　1668.1　換路定律　1668.1.1　過渡過程的概念　1668.1.2　換路定律　1678.1.3　電壓、電流初始值的計算　1688.2　RC電路的動態(tài)分析　1698.2.1　RC電路的全響應(yīng)　1698.2.2　RC電路的零輸入響應(yīng)　1708.2.3　RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)　1718.2.4　微分電路和積分電路　1718.3　RL電路的動態(tài)分析　1738.3.1　RL電路的全響應(yīng)　1738.3.2　RL電路的零輸入響應(yīng)　1748.3.3　RL電路的零狀態(tài)響應(yīng)　1748.4　一階動態(tài)電路的三要素法　1768.5　RLC串聯(lián)電路的動態(tài)分析　1788.6　動態(tài)電路的運算法　1808.6.1　拉普拉斯正變換與反變換　1808.6.2　線性電路的復(fù)頻域模型　1808.6.3　動態(tài)電路的運算法　182本章小結(jié)　182習(xí)題　183仿真實驗 1　一階RC電路充放電特性測量　185仿真實驗 2　微分電路和積分電路仿真實驗　187仿真實驗 3　LC阻尼振蕩電路仿真實驗　189第9章　二端口網(wǎng)絡(luò)　1929.1　二端口網(wǎng)絡(luò)　1929.2　二端口網(wǎng)絡(luò)的方程和參數(shù)　1939.2.1　導(dǎo)納參數(shù)方程　1939.2.2　阻抗參數(shù)方程　1949.2.3　傳輸參數(shù)方程　1959.2.4　混合參數(shù)方程　1969.3　無源二端口網(wǎng)絡(luò)的等效電路　1979.3.1　T形等效電路　1989.3.2　π形等效電路　198本章小結(jié)　200習(xí)題　200仿真實驗　二端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的測量　201第10章　非線性電阻電路　20310.1　非線性電阻元件　20310.1.1　非線性電阻的分類　20310.1.2　非線性電阻的電阻值　20410.2　非線性電阻電路的圖解法　20410.2.1　非線性電阻的串聯(lián)　20410.2.2　非線性電阻的并聯(lián)　20510.2.3　簡單非線性電路的圖解分析法　20610.3　非線性電路的解析法　207本章小結(jié)　208習(xí)題　208*第11章　電路實驗指導(dǎo)　20911.1　電路基礎(chǔ)實驗教學(xué)要求　20911.2　實驗　211附錄　ZH-12型通用電學(xué)實驗臺功能介紹　233參考文獻　235

章節(jié)摘錄

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編輯推薦

《21世紀高職高專電子技術(shù)規(guī)劃教材?電路基礎(chǔ)與仿真實驗》是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材《21世紀高職高專電子技術(shù)規(guī)劃教材?電路基礎(chǔ)與仿真實驗》適應(yīng)電路內(nèi)容知識更新和課程體系改革的需要，著重介紹經(jīng)典的電路分析方法?！?1世紀高職高專電子技術(shù)規(guī)劃教材?電路基礎(chǔ)與仿真實驗》講清概念，結(jié)合實際、強化訓(xùn)練，突出適應(yīng)性、實用性和針對性，在例題和習(xí)題的選擇方面，適當(dāng)?shù)止び嬎愕募记?，并根?jù)該課程具有較強的實踐性特點，引入了計算機輔助分析與仿真測量。書后提供了十多個電路的實踐操作實驗，供學(xué)習(xí)各章節(jié)時選用。

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