電路基礎(chǔ)簡明教程

第一章 電路的基本概念和定律

§1-1 電路和電路模型

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(gè)元件的兩端直接接通，此時(shí)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。

電路模型是實(shí)際電路抽象而成，它近似地反映實(shí)際電路的電氣特性。電路模型由一些理想電路元件用理想導(dǎo)線連接而成。用不同特性的電路元件按照不同的方式連接就構(gòu)成不同特性的電路。

電路模型近似地描述實(shí)際電路的電氣特性。根據(jù)實(shí)際電路的不同工作條件以及對模型精確度的不同要求，應(yīng)當(dāng)用不同的電路模型模擬同一實(shí)際電路。

這種抽象的電路模型中的元件均為理想元件。

§1-2 電路的基本物理量

§1-3 基爾霍夫定律

基爾霍夫定律Kirchhoff laws是電路中電壓和電流所遵循的基本規(guī)律，是分析和計(jì)算較為復(fù)雜電路的基礎(chǔ)，1845年由德國物理學(xué)家G.R.基爾霍夫（Gustav Robert Kirchhoff，1824～1887）提出。它既可以用于直流電路的分析，也可以用于交流電路的分析，還可以用于含有電子元件的非線性電路的分析。運(yùn)用基爾霍夫定律進(jìn)行電路分析時(shí)，僅與電路的連接方式有關(guān)，而與構(gòu)成該電路的元器件具有什么樣的性質(zhì)無關(guān)?；鶢柣舴蚨砂娏鞫桑↘CL)和電壓定律(KVL)，前者應(yīng)用于電路中的節(jié)點(diǎn)而后者應(yīng)用于電路中的回路。

§1-4 電阻元件

§1-5 獨(dú)立電壓源和獨(dú)立電流源

如果一個(gè)二端元件的電流無論為何值，其電壓保持常量US或按給定的時(shí)間函數(shù)uS(t)變化，則此二端元件稱為獨(dú)立電壓源，簡稱為電壓源。另外，獨(dú)立電壓源是從實(shí)際電源抽象出來的一種模型。

如果一個(gè)二端元件的電流無論為何值，其電壓保持常量US或按給定的時(shí)間函數(shù)uS(t)變化，則此二端元件稱為獨(dú)立電壓源，簡稱為電壓源。電壓源的符號如圖(a)所示，圖中“ ” ，“-”號表示電壓源電壓的參考極性。

電壓保持常量的電壓源，稱為恒定電壓源或直流電壓源。電壓隨時(shí)間變化的電壓源，稱為時(shí)變電壓源。電壓隨時(shí)間周期性變化且平均值為零的時(shí)變電壓源，稱為交流電壓源。

電壓源的電壓與電流采用關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，其吸收功率為p=ui

當(dāng)p>0，即電壓源工作在i-u平面的一、三象限時(shí)，電壓源實(shí)際吸收功率。

當(dāng)p<0，即電壓源工作在i-u平面的二、四象限時(shí)，電壓源實(shí)際發(fā)出功率。

也就是說，隨著電壓源工作狀態(tài)的不同，它既可發(fā)出功率，也可吸收功率。

獨(dú)立電壓源的特點(diǎn)是其端電壓由其特性確定，與電壓源在電路中的位置無關(guān)。

獨(dú)立電壓源的電流則與其連接的外電路有關(guān)。由其電壓和外電路共同確定。

獨(dú)立電流源是從實(shí)際電源抽象出來的另一種電路元件。如果一個(gè)二端元件的電壓無論為何值，其電流保持常量IS或按給定時(shí)間函數(shù)iS(t)變化，則此二端元件稱為獨(dú)立電流源，簡稱電流源。

獨(dú)立電流源是從實(shí)際電源抽象出來的另一種電路元件。如果一個(gè)二端元件的電壓無論為何值，其電流保持常量IS或按給定時(shí)間函數(shù)iS(t)變化，則此二端元件稱為獨(dú)立電流源，簡稱電流源。

獨(dú)立電流源的符號如圖 (a)所示，圖中箭頭表示電流源電流的參考方向。

電流保持常量的電流源，稱為恒定電流源或直流電流源。

電流隨時(shí)間變化的電流源，稱為時(shí)變電流源。

電流隨時(shí)間周期變化且平均值為零的時(shí)變電流源，稱為交流電流源。

電流源的電壓與電流采用關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，其吸收功率為 p=ui

當(dāng)p>0，即電流源工作在u-i平面的一、三象限時(shí)，電流源實(shí)際吸收功率；

當(dāng)p<0，即電流源工作在u-i平面的二、四象限時(shí)，電流源實(shí)際發(fā)出功率。

也就是說隨著電流源工作狀態(tài)的不同，它既可發(fā)出功率，也可吸收功率。

獨(dú)立電流源的特點(diǎn)是其電流由其特性確定，與電流源在電路中的位置無關(guān)。

獨(dú)立電流源的電壓則與其連接的外電路有關(guān)。由其電流和外電路共同確定。

§1-6 兩類約束和電路方程

§1-7 支路電流法

摘要

習(xí)題

第二章 簡單電阻電路分析

§2-1 分壓電路和分流電路

§2-2 電阻單口網(wǎng)絡(luò)

§2-3 電阻的星形聯(lián)結(jié)與三角形聯(lián)結(jié)

§2-4 簡單非線性電阻電路分析

摘要

習(xí)題二

第三章 網(wǎng)孔分析法和結(jié)點(diǎn)分析法

§3-1 網(wǎng)孔分析法

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(gè)，

網(wǎng)孔只是其中的一組

網(wǎng)孔電流：沿每個(gè)網(wǎng)孔邊界自行流動的閉合的假想電流。 一般對于M個(gè)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

§3-2 結(jié)點(diǎn)分析法

§3-3 含受控源的電路分析

摘要

習(xí)題三

第四章 網(wǎng)絡(luò)定理

§4-1 疊加定理

疊加定理陳述為：由全部獨(dú)立電源在線性電阻電路中產(chǎn)生的任一電壓或電流，等于每一個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用所產(chǎn)生的相應(yīng)電壓或電流的代數(shù)和。

在線性電路中，任一支路的電流（或電壓）可以看成是電路中每一個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用于電路時(shí)，在該支路產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和（疊加）。

線性電路的這種疊加性稱為疊加定理。

也就是說，只要電路存在惟一解，線性電阻電路中的任一結(jié)點(diǎn)電壓、支路電壓或支路電流均可表示為以下形式：

y=H1us1 H2us2 …Hmusm K1is1 K2is2 … Knisn

式中uSk(k=1,2,…,m)表示電路中獨(dú)立電壓源的電壓；

iSk(k=1,2,…,n)表示電路中獨(dú)立電流源的電流。

Hk(k=1,2,…,m)和Kk(k=1,2,…,n)是常量，它們?nèi)Q于電路的參數(shù)和輸出變量的選擇，而與獨(dú)立電源無關(guān)

§4-2 戴維寧定理

戴維南定理（又譯為戴維寧定理）又稱等效電壓源定律，是由法國科學(xué)家L·C·戴維南于1883年提出的一個(gè)電學(xué)定理。由于早在1853年，亥姆霍茲也提出過本定理，所以又稱亥姆霍茲-戴維南定理。其內(nèi)容是：一個(gè)含有獨(dú)立電壓源、獨(dú)立電流源及電阻的線性網(wǎng)絡(luò)的兩端，就其外部型態(tài)而言，在電性上可以用一個(gè)獨(dú)立電壓源V和一個(gè)松弛二端網(wǎng)絡(luò)的串聯(lián)電阻組合來等效。在單頻交流系統(tǒng)中，此定理不僅只適用于電阻，也適用于廣義的阻抗。

對于含獨(dú)立源，線性電阻和線性受控源的單口網(wǎng)絡(luò)（二端網(wǎng)絡(luò)），都可以用一個(gè)電壓源與電阻相串聯(lián)的單口網(wǎng)絡(luò)（二端網(wǎng)絡(luò)）來等效，這個(gè)電壓源的電壓，就是此單口網(wǎng)絡(luò)（二端網(wǎng)絡(luò)）的開路電壓，這個(gè)串聯(lián)電阻就是從此單口網(wǎng)絡(luò)（二端網(wǎng)絡(luò)）兩端看進(jìn)去，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部所有獨(dú)立源均置零以后的等效電阻。

uoc 稱為開路電壓。Ro稱為戴維南等效電阻。在電子電路中，當(dāng)單口網(wǎng)絡(luò)視為電源時(shí)，常稱此電阻為輸出電阻，常用Ro表示；當(dāng)單口網(wǎng)絡(luò)視為負(fù)載時(shí)，則稱之為輸入電阻，并常用Ri表示。電壓源uoc和電阻Ro的串聯(lián)單口網(wǎng)絡(luò)，常稱為戴維南等效電路。

當(dāng)單口網(wǎng)絡(luò)的端口電壓和電流采用關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，其端口電壓電流關(guān)系方程可表為：U=R0i uoc

§4-3 諾頓定理和含源單口網(wǎng)絡(luò)的等效電路

§4-4 最大功率傳輸定理

§4-5 替代定理

摘要

習(xí)題四

第五章 多端元件和雙口網(wǎng)絡(luò)

§5-1 理想變壓器

§5-2 運(yùn)算放大器的電路模型

§5-3 含運(yùn)放的電阻電路分析

§5-4 雙口網(wǎng)絡(luò)的電壓-電流關(guān)系

§5-5 雙口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的計(jì)算

§5-6 互易雙口和互易定理

§5-7 含雙口網(wǎng)絡(luò)的電路分析

摘要

習(xí)題五

第六章 動態(tài)電路的時(shí)域分析

§6-1 電容元件和電感元件

§6-2 一階電路的零輸入響應(yīng)

§6-3 一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)

§6-4 一階電路的完全響應(yīng)

§6-5 三要素法

§6-6 階躍函數(shù)和階躍響應(yīng)

§6-7 RLC串聯(lián)電路的零輸入響應(yīng)

摘要

習(xí)題六

第七章 正弦穩(wěn)態(tài)分析

§7-1 iE弦電壓和電流

§7-2 基爾霍夫定律的相量形式

§7-3 RLC元件電壓-電流關(guān)系的

相量形式

§7-4 正弦穩(wěn)態(tài)的相量分析

§7-5 一般正弦穩(wěn)態(tài)電路分析

§7-6 單口網(wǎng)絡(luò)和雙口網(wǎng)絡(luò)的相量模型

§7-7 正弦穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的疊加

摘要

習(xí)題七

第八章 正弦穩(wěn)態(tài)的功率及三相電路

§8-1 正弦穩(wěn)態(tài)的功率

§8-2 最大功率傳輸定理

§8-3 平均功率的疊加

§8-4 三相電路

摘要

習(xí)題八

第九章 網(wǎng)絡(luò)函數(shù)和頻率特性

§9-1 網(wǎng)絡(luò)函數(shù)

§9-2 RC電路的頻率特性

§9-3 諧振電路

§9-4 諧振電路的頻率特性

摘要

習(xí)題九

第十章 含耦合電感的電路分析

§10-1 耦合電感的電壓-電流關(guān)系

§10-2 耦合電感的串聯(lián)與并聯(lián)

§10-3 耦合電感的去耦等效電路

§10-4 空心變壓器電路的分析

§10-5 耦合電感與理想變壓器的

關(guān)系

摘要

習(xí)題十

參考文獻(xiàn)

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《電路基礎(chǔ)簡明教程》是“十五”國家級規(guī)劃教材，它是一套立體化的教材，由紙質(zhì)主教材《電路基礎(chǔ)簡明教程》和紙質(zhì)輔助教材《電路基礎(chǔ)簡明教程學(xué)習(xí)指導(dǎo)》以及《電路基礎(chǔ)簡明教程計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)》光盤組成。適合于電子、通信與信息類專業(yè)的高職高專學(xué)生使用，也可供應(yīng)用型本科學(xué)生參考使用。

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本書包括電路的基本概念和定律，簡單電阻電路分析，網(wǎng)絡(luò)定理，多端元件和雙口網(wǎng)絡(luò)，動態(tài)電路的時(shí)域分析，正弦穩(wěn)態(tài)分析等十章內(nèi)容。

本立體化教材供高職高專電子信息、通信等專業(yè)學(xué)生使用，也可供其他學(xué)生參考使用。

《簡明電路基礎(chǔ)教程》內(nèi)容包括：電路的基本規(guī)律、電阻電路分析、電路的基本定理、正弦交流電路和相量法、諧振與互感電路、三相交流電路、非正弦交流電路、動態(tài)電路的時(shí)域分析、動態(tài)電路的復(fù)頻域分析、二端口網(wǎng)絡(luò)等?！逗喢麟娐坊A(chǔ)教程》特點(diǎn)：要點(diǎn)突出，概念清晰，說明細(xì)致透徹。并將要點(diǎn)內(nèi)容提綱挈領(lǐng)，用黑體字標(biāo)出。力求使教師好教，學(xué)生好學(xué)。注意正文、例題、習(xí)題及小結(jié)之間的分工和配合，以達(dá)到強(qiáng)化概念的目的?？紤]到專業(yè)和課時(shí)的需要，有的章、節(jié)增加了“*”號標(biāo)記，由教師決定增減。

《簡明電路基礎(chǔ)教程》還配套了相應(yīng)的電子教案、習(xí)題參考答案等，以方便廣大教師和學(xué)生選用。

書名：電路基礎(chǔ)與電子技術(shù)簡明教程

書號：7-113-10982

作者：鄧保青 等

定價(jià)：28.00元

出版日期：2010年3月

套系名稱：21世紀(jì)高等院校規(guī)劃教材．計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

出版單位：中國鐵道出版社

《電路基礎(chǔ)與電子技術(shù)簡明教程》將電路分析、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)進(jìn)行有機(jī)整合。在“足用、適用”原則上，側(cè)重?cái)?shù)字電子技術(shù)，既簡明扼要，又重點(diǎn)突出，通過章后Multisim 10電路仿真，對精選實(shí)例進(jìn)行圖文并茂、生動形象的分析，做到理論和實(shí)踐完美結(jié)合。本書適合作為高等院校計(jì)算機(jī)、電子及機(jī)械工程類等專業(yè)的電子技術(shù)基礎(chǔ)課教材。

全書分3篇，共11章。第一篇為電路分析基礎(chǔ)，主要內(nèi)容有電路的基本概念和基本定律、正弦交流電路；第二篇為模擬電子技術(shù)，主要內(nèi)容有常用半導(dǎo)體器件、放大電路基礎(chǔ)、集成運(yùn)算放大器及應(yīng)用、直流電源；第三篇為數(shù)字電子技術(shù)，主要內(nèi)容有邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、組合邏輯電路、觸發(fā)器、時(shí)序邏輯電路、可編程邏輯器件及VHDL應(yīng)用。

為了適應(yīng)高校不同專業(yè)對電路基礎(chǔ)和電子技術(shù)課的需求，在保證基礎(chǔ)內(nèi)容和教學(xué)成效的前提下，《計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)21世紀(jì)高等院校規(guī)劃教材·電路基礎(chǔ)與電子技術(shù)簡明教程》將電路分析、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)3部分知識進(jìn)行有機(jī)整合?！队?jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)21世紀(jì)高等院校規(guī)劃教材·電路基礎(chǔ)與電子技術(shù)簡明教程》在以“足用、適用”為原則的基礎(chǔ)上，打破傳統(tǒng)教學(xué)模式，側(cè)重于數(shù)字電子技術(shù)部分，做到既簡明扼要，又重點(diǎn)突出；在每章后設(shè)置了Multisim 10電路仿真實(shí)例，將理論教學(xué)實(shí)踐化。通過Multisim 10電路仿真，對精選實(shí)例進(jìn)行圖文并茂、生動形象的分析，做到理論和實(shí)踐完美結(jié)合。

《計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)21世紀(jì)高等院校規(guī)劃教材·電路基礎(chǔ)與電子技術(shù)簡明教程》深入淺出，適合作為高等院校計(jì)算機(jī)、電子及機(jī)械工程類等專業(yè)的電子技術(shù)基礎(chǔ)課教材，也可供相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員參考。