電路分析第2版

第一部分電阻電路分析

第一章電路的基本概念和分析方法

電流流過的回路叫做電路，又稱導(dǎo)電回路。最簡單的電路，是由電源、負(fù)載、導(dǎo)線、開關(guān)等元器件組成。電路導(dǎo)通叫做通路。只有通路，電路中才有電流通過。電路某一處斷開叫做斷路或者開路。如果電路中電源正負(fù)極間沒有負(fù)載而是直接接通叫做短路，這種情況是決不允許的。另有一種短路是指某個元件的兩端直接接通，此時電流從直接接通處流經(jīng)而不會經(jīng)過該元件，這種情況叫做該元件短路。開路（或斷路）是允許的，而第一種短路決不允許，因?yàn)殡娫吹亩搪窌?dǎo)致電源、用電器、電流表被燒壞。

電路（英語：Electrical circuit）或稱電子回路，是由電器設(shè)備和元器件, 按一定方式連接起來，為電荷流通提供了路徑的總體，也叫電子線路或稱電氣回路，簡稱網(wǎng)絡(luò)或回路。如電源、電阻、電容、電感、二極管、三極管、晶體管、IC和電鍵等，構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)、硬件。負(fù)電荷可以在其中流動。

第二章用網(wǎng)絡(luò)等效簡化電路分析

第三章網(wǎng)孔分析法和結(jié)點(diǎn)分析法

電路基本分析方法的一種

根據(jù)基爾霍夫定律：可以提供獨(dú)立的KVL方程的回路數(shù)為b-n 1個，

網(wǎng)孔只是其中的一組

。

網(wǎng)孔電流：沿每個網(wǎng)孔邊界自行流動的閉合的假想電流。 一般對于M個網(wǎng)孔，自電阻×本網(wǎng)孔電流 ∑（±）互電阻×相鄰

網(wǎng)孔電流 ∑本網(wǎng)孔中電壓升

第四章網(wǎng)絡(luò)定理

第五章理想變壓器和運(yùn)算放大器

運(yùn)算放大器（簡稱“運(yùn)放”）是具有很高放大倍數(shù)的電路單元。在實(shí)際電路中，通常結(jié)合反饋網(wǎng)絡(luò)共同組成某種功能模塊。由于早期應(yīng)用于模擬計(jì)算機(jī)中，用以實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)運(yùn)算，故得名“運(yùn)算放大器”。運(yùn)放是一個從功能的角度命名的電路單元，可以由分立的器件實(shí)現(xiàn)，也可以實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體芯片當(dāng)中。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，大部分的運(yùn)放是以單芯片的形式存在。運(yùn)放的種類繁多，廣泛應(yīng)用于電子行業(yè)當(dāng)中。

第六章雙口網(wǎng)絡(luò)

二端口網(wǎng)絡(luò)端口數(shù)n等于2的多端網(wǎng)絡(luò)。又稱雙口。兩個端口中接電源的稱為入口，接負(fù)載的稱為出口。端口上的電壓V1、V2和電流i1、i2分別稱為端口電壓和端口電流，又統(tǒng)稱為端口變量。二端口網(wǎng)絡(luò)有無源和有源、線性和非線性、時不變和時變之分，它既可能是一個異常復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，也可能是相當(dāng)簡單的網(wǎng)絡(luò)。變壓器、放大器等的電路模型都可歸結(jié)為雙口網(wǎng)絡(luò)。在電路圖上，二端口網(wǎng)絡(luò)可統(tǒng)一表達(dá)。表達(dá)4個端口變量之間關(guān)系的方程稱為二端口網(wǎng)絡(luò)方程。同一個二端口網(wǎng)絡(luò)可以有6組不同形式的方程。其矩陣形式與多端網(wǎng)絡(luò)的約束關(guān)系類似。6組方程右端變量前的4個系數(shù)稱為二端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，共6組，分別稱為短路導(dǎo)納參數(shù) 、開路阻抗參數(shù)、第一類混合參數(shù)、第二類混合參數(shù)、傳輸參數(shù)和反向傳輸參數(shù)。6組參數(shù)都可用來表征二端口網(wǎng)絡(luò)。對于一個網(wǎng)絡(luò)究竟選用哪一組參數(shù)，視具體情況而定。

第二部分動態(tài)電路分析

第七章電容元件和電感元件

電容元件的定義：如果一個二端元件在任一時刻，其電荷與電壓之間的關(guān)系由u-q平面上一條曲線所確定，則稱此二端元件為電容元件。

“電容元件”是“電路分析”學(xué)科中電路模型中除了電阻元件R，電感元件L以外的一個電路基本元件。在線性電路中，電容元件以電容量C表示。元件的“伏安關(guān)系”是線性電路分析中除了基爾霍夫定律以外的必要的約束條件。電容元件的伏安關(guān)系是 i=C(dv/dt),也就是說，電容元件中的電流，除了電容量C以外，與電阻元件R不同，它不是取決于電壓v本身，而是取決于電壓對時間的變化率（dv/dt）.電壓變化愈快，電容中的電流愈大，反之則愈小。據(jù)此，在“穩(wěn)態(tài)”情況下，當(dāng)電壓為直流時，電容中電流為零；當(dāng)電壓為正弦波時，電容中電流也是正弦波，但在相位上要超前電壓（π/2）;當(dāng)電壓為周期性等腰三角形波時，電流為矩形波，如此等等?？偟膩碚f，電容中的電流波形比電壓變化得更快，含有更多的高頻成分。

集總參數(shù)電路中與電場有關(guān)的物理過程集中在電容元件中進(jìn)行，電容元件是構(gòu)成各種電容器的電路模型所必需的一種理想電路元件。

電容元件是一種表征電路元件儲存電荷特性的理想元件，其原始模型為由兩塊金屬極板中間用絕緣介質(zhì)隔開的平板電容器。當(dāng)在兩極板上加上電壓后，極板上分別積聚著等量的正負(fù)電荷，在兩個極板之間產(chǎn)生電場。積聚的電荷愈多，所形成的電場就愈強(qiáng)，電容元件所儲存的電場能也就愈大。

其特性曲線是通過坐標(biāo)原點(diǎn)一條直線的電容元件稱為線性電容元件，否則稱為非線性電容元件。

線性時不變電容元件的符號與特性曲線，它的特性曲線是一條通過原點(diǎn)不隨時間變化的直線，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為q=Cu。

式中的系數(shù)C為常量，與直線的斜率成正比，稱為電容，單位是法[拉]，用F表示

電感元件是一種儲能元件，電感元件的原始模型為導(dǎo)線繞成圓柱線圈。當(dāng)線圈中通以電流i，在線圈中就會產(chǎn)生磁通量Φ，并儲存能量。表征電感元件（簡稱電感）產(chǎn)生磁通，存儲磁場的能力的參數(shù)，也叫電感，用L表示，它在數(shù)值上等于單位電流產(chǎn)生的磁鏈。電感元件是指電感器（電感線圈）和各種變壓器。

“電感元件”是“電路分析”學(xué)科中電路模型中除了電阻元件R，電容元件C以外的一個電路基本元件。在線性電路中，電感元件以電感量L表示。元件的“伏安關(guān)系”是線性電路分析中除了基爾霍夫定律以外的必要的約束條件。電感元件的伏安關(guān)系是 v=L(di/dt),也就是說，電感元件兩端的電壓，除了電感量L以外，與電阻元件R不同，它不是取決于電流i本身，而是取決于電流對時間的變化率（di/dt）.電流變化愈快，電感兩端的電壓愈大，反之則愈小。據(jù)此，在“穩(wěn)態(tài)”情況下，當(dāng)電流為直流時，電感兩端的電壓為零；當(dāng)電流為正弦波時，電感兩端的電壓也是正弦波，但在相位上要超前電流（π/2）;當(dāng)電流為周期性等腰三角形波時，電壓為矩形波，如此等等。總的來說，電感兩端的電壓波形比電流變化得更快，含有更多的高頻成分。

通俗地說，穿過一個閉合導(dǎo)體回路的磁感線條數(shù)稱為磁通量。由于穿過閉合載流導(dǎo)體（很多情況是線圈）的磁場在其內(nèi)部形成的磁通量變化，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，閉合導(dǎo)體將產(chǎn)生一個電動勢以“反抗”這種變化，即電磁感應(yīng)現(xiàn)象。電感元件的電磁感應(yīng)分為自感應(yīng)和互感應(yīng)，自身磁場在線圈內(nèi)產(chǎn)生磁通量變化導(dǎo)致的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，稱為“自感應(yīng)”現(xiàn)象；外部磁場在線圈里磁通量變化產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，稱為“互感應(yīng)”現(xiàn)象。

比如，當(dāng)電流以1安培/秒的變化速率穿過一個1亨利的電感元件，則引起1伏特的感應(yīng)電動勢。當(dāng)纏繞導(dǎo)體的導(dǎo)線匝數(shù)增多，導(dǎo)體的電感也會變大，不僅匝數(shù)，每匝（環(huán)路）面積，連纏繞材料都會影響電感大小。此外，用高滲透性材料纏繞導(dǎo)體也會令磁通量增加。

電感元件即利用這種感應(yīng)的原理，在電路中發(fā)揮了許多作用

第八章一階電路分析

第九章二階電路分析

第十章正弦穩(wěn)態(tài)分析

第十一章正弦穩(wěn)態(tài)的功率和三相電路

第十二章網(wǎng)絡(luò)函數(shù)和頻率特性

第十三章含耦合電感的電路分析

第十四章動態(tài)電路的頻域分析

附錄A計(jì)算機(jī)輔助電路分析

附錄B電路分析教學(xué)輔助系統(tǒng)

后語

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本書是面向21世紀(jì)課程教材——《電路分析》(胡翔駿編)的修訂版,也是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。全書共分電阻電路分析和動態(tài)電路分析兩部分。本書內(nèi)容豐富,講解通俗易懂,可供普通高等學(xué)校電氣信息、電子信息專業(yè)作為電路課程教材使用,也可供工程技術(shù)人員作為參考書使用。

本書可供普通高等學(xué)校電氣信息、電子信息專業(yè)作為電路課程教材使用,也可供工程技術(shù)人員作為參考書使用。