電路基礎(chǔ)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與習(xí)題解析

電子回路，是由電氣設(shè)備和元器件（用電器），按一定方式聯(lián)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。如電阻、電容、電感、二極管、三極管和開關(guān)等，構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。

電路規(guī)模的大小，可以相差很大，小到硅片上的集成電路，大到高低壓輸電網(wǎng)。

根據(jù)所處理信號的不同，電子電路可以分為模擬電路和數(shù)字電路。

電路（英語：Electrical circuit）或稱電子回路，是由電氣設(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(dòng)。

《電路基礎(chǔ)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與習(xí)題解析》著力于“電路基礎(chǔ)”課程知識體系的梳理、學(xué)習(xí)方法的啟迪和解題方法的指導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)基本概念、基本理論和基本方法的準(zhǔn)確理解和靈活運(yùn)用，是為配合普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材《電路基礎(chǔ)》（第三版，西安電子科技大學(xué)出版社）和《電路分析基礎(chǔ)教程》（清華大學(xué)出版社）等實(shí)施教學(xué)而編寫的參考書。全書共分7章：電路的基本規(guī)律、電阻電路分析、動(dòng)態(tài)電路、正弦穩(wěn)態(tài)分析、電路的頻率響應(yīng)和諧振現(xiàn)象、二端口電路、非線性電路。每章均由內(nèi)容提要、知識結(jié)構(gòu)、基本要求、解題指導(dǎo)、習(xí)題解析和自測試題6部分組成。

《電路基礎(chǔ)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與習(xí)題解析》可作為通信、電子、計(jì)算機(jī)、自控、測控與儀器、信息類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)“電路基礎(chǔ)”課程的輔助教材，也可作為研究生入學(xué)考試復(fù)習(xí)資料。

該書是為配合普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材《電路基礎(chǔ)》和《電路分析基礎(chǔ)教程》等實(shí)施教學(xué)而編寫的參考書。這本書可作為通信、電子、計(jì)算機(jī)、自控、測控與儀器、信息類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)“電路基礎(chǔ)”課程的輔助教材，也可作為研究生入學(xué)考試復(fù)習(xí)資料。

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。

第1章 電路的基本規(guī)律

1.1 內(nèi)容提要

1.1.1 實(shí)際電路與電路模型

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(dòng)。

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。

1.1.2 電路變量

1.1.3 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)。基爾霍夫定律包括電流定律（KCL)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。

1.1.4 電路元件

1.1.5 等效二端網(wǎng)絡(luò)概念

1.1.6 一些簡單的等效規(guī)律和公式

1.1.7 利用等效概念分析電路

1.1.8 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(gè)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。

運(yùn)算放大器最早被設(shè)計(jì)出來的目的是將電壓類比成數(shù)字，用來進(jìn)行加、減、乘、除的運(yùn)算，同時(shí)也成為實(shí)現(xiàn)模擬計(jì)算機(jī)（analog computer）的基本建構(gòu)方塊。然而，理想運(yùn)算放大器的在電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的用途卻遠(yuǎn)超過加減乘除的計(jì)算。今日的運(yùn)算放大器，無論是使用晶體管（transistor）或真空管（vacuum tube）、分立式（discrete）元件或集成電路（integrated circuits）元件，運(yùn)算放大器的效能都已經(jīng)逐漸接近理想運(yùn)算放大器的要求。早期的運(yùn)算放大器是使用真空管設(shè)計(jì)，現(xiàn)在則多半是集成電路式的元件。但是如果系統(tǒng)對于放大器的需求超出集成電路放大器的需求時(shí)，常常會利用分立式元件來實(shí)現(xiàn)這些特殊規(guī)格的運(yùn)算放大器。

1960年代晚期，仙童半導(dǎo)體（Fairchild Semiconductor）推出了第一個(gè)被廣泛使用的集成電路運(yùn)算放大器，型號為μA709，設(shè)計(jì)者則是鮑伯·韋勒（Bob Widlar）。但是709很快地被隨后而來的新產(chǎn)品μA741取代，741有著更好的性能，更為穩(wěn)定，也更容易使用。741運(yùn)算放大器成了微電子工業(yè)發(fā)展歷史上一個(gè)獨(dú)一無二的象征，歷經(jīng)了數(shù)十年的演進(jìn)仍然沒有被取代，很多集成電路的制造商至今仍然在生產(chǎn)741。直到今天μA741仍然是各大學(xué)電子工程系中講解運(yùn)放原理的典型教材。

1.2 知識結(jié)構(gòu)

1.3 基本要求

1.4 解題指導(dǎo)

1.5 習(xí)題解析

1.6 自測試題

第2章 電阻電路分析

2.1 內(nèi)容提要

2.1.1 電路的圖

2.1.2 電路方程

2.1.3 2b法和支路法

2.1.4 回路法

2.1.5 網(wǎng)孔法

2.1.6 節(jié)點(diǎn)法

2.1.7 齊次定理和疊加定理

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)

2.1.8 替代定理

2.1.9 等效電源定理

2.1.10 最大功率傳輸條件

2.1.11 特勒根定理

如果有兩個(gè)具有n個(gè)結(jié)點(diǎn)和b條支路的電路，它們具有相同的圖，但由內(nèi)容不同的支路構(gòu)成。假設(shè)各支路電流和電壓都取關(guān)聯(lián)參考方向，并分別用（I1，I2，···,Ib）、（U1,U2,···,Ub）和（ǐ1,ǐ2,···,ǐb）、（ǔ1、ǔ2、···,ǔb）表示兩電路中b條支路的電流和電壓，則對于任何時(shí)間t，有ǐ1*U1 ǐ2*U2 ··· ǐb*Ub=0以及I1*ǔ1 I2*ǔ2 ··· Ib*ǔb=0

概述:

兩個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同的集總參數(shù)電路中各對應(yīng)的電流、電壓的乘積之和為零 。1952年由B.H.特勒根提出。定理指出，若兩個(gè)集總參數(shù)電路（電路本身最大線性尺寸遠(yuǎn)小于電路中電流或電壓的波長）1和2 具有相同的有向圖，并且二者的支路電壓和支路電流分別滿足基爾霍夫定律，則恒有：

式中 U k 和 I k 分別是電路1的支路電壓和支路電流， ǔk和 ǐk分別是電路2 的支路電壓和支路電流 ， b 為兩個(gè)電路的支路數(shù)。兩式的兩組支路電流和支路電壓也可以是同一電路中不同狀態(tài)下的兩組電流和電壓（各表示一種工作狀態(tài)）。若將上式中的ǔk 和 ǐk都換成 U k 和 I k （這相當(dāng)于式中支路電流和支路電壓都用同一電路中同一狀態(tài)的支路電流和支路電壓），則有 ǐ1*ǔ1 ǐ2*ǔ2 ··· ǐb*ǔb=0以及I1*U1 I2*U2 ··· Ib*Ub=0,即定理2的形式簡化為定理1。

應(yīng)用特勒根定理可方便地證明電路中的互易定理、復(fù)功率平衡定理等。

特勒根定理1明確反映了電路實(shí)際功率的守恒。但特勒根定理2曾僅僅被認(rèn)為只有功率守恒的數(shù)學(xué)形式，卻無法與實(shí)際電路對應(yīng)，因此定理2也被稱為“擬功率定理”。定理2后也被證明反映了電路實(shí)際功率的守恒，并具有共軛性。

2.1.12 互易定理

在只含一個(gè)電壓源（或電流源），不含受控源的線性電阻電路中，電壓源（或電流源）與電流表（電壓表）互換位置，電流表（電壓表）讀數(shù)不變。這種性質(zhì)成為互易定理。

僅含線性時(shí)不變二端電阻和理想變壓器的雙口網(wǎng)絡(luò)，稱為互易雙口。

互易定理：對于互易雙口，存在以下關(guān)系。

R12=R21

G12=G21

H12=-H21

T11T22-T12T21=1

2.2 知識結(jié)構(gòu)

2.3 基本要求

2.4 解題指導(dǎo)

2.5 習(xí)題解析

2.6 自測試題

第3章 動(dòng)態(tài)電路

3.1 內(nèi)容提要

3.1.1 動(dòng)態(tài)元件

3.1.2 動(dòng)態(tài)電路方程的建立及其解

3.1.3 電路的初始值

3.1.4 動(dòng)態(tài)電路的響應(yīng)

3.1.5 直流一階電路的三要素法

3.1.6 一階電路的階躍響應(yīng)

3.1.7 正弦激勵(lì)下一階電路響應(yīng)

3.2 知識結(jié)構(gòu)

3.3 基本要求

3.4 解題指導(dǎo)

3.5 習(xí)題解析

3.6 自測試題

第4章 正弦穩(wěn)態(tài)分析

4.1 內(nèi)容提要

4.1.1 正弦量

4.1.2 正弦量的相量表示法

4.1.3 兩類約束的相量形式

4.1.4 阻抗和導(dǎo)納

4.1.5 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析與計(jì)算

4.1.6 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率

4.1.7 互感耦合電路

4.1.8 變壓器

4.1.9 三相電路

三相電路。三相交流電源指能夠提供3個(gè)頻率相同而相位不同的電壓或電流的電源，最常用的是三相交流發(fā)電機(jī)。三相發(fā)電機(jī)的各相電壓的相位互差120°。它們之間各相電壓超前或滯后的次序稱為相序。三相電動(dòng)機(jī)在正序電壓供電時(shí)正轉(zhuǎn)，改為負(fù)序電壓供電時(shí)則反轉(zhuǎn)。因此，使用三相電源時(shí)必須注意其相序。一些需要正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)設(shè)備可通過改變供電相序來控制三相電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)?！?三相電路是一種特殊的交流電路，由三相電源、三相負(fù)載和三相輸電線路組成。 世界上電力系統(tǒng)電能生產(chǎn)供電方式大都采用三相制。

4.2 知識結(jié)構(gòu)

4.3 基本要求

4.4 解題指導(dǎo)

4.5 習(xí)題解析

4.6 自測試題

第5章 電路的頻率響應(yīng)和諧振現(xiàn)象

5.1 內(nèi)容提要

5.1.1 網(wǎng)絡(luò)函數(shù)與頻率響應(yīng)

5.1.2 RC電路的頻率特性

5.1.3 RLC串聯(lián)諧振電路

5.1.4 GLC并聯(lián)諧振電路

5.1.5 實(shí)用的簡單并聯(lián)諧振電路

5.1 6復(fù)雜諧振電路

5.2 知識結(jié)構(gòu)

5.3 基本要求

5.4 解題指導(dǎo)

5.5 習(xí)題解析

5.6 自測試題

第6章 二端口電路

6.1 內(nèi)容提要

6.1.1 二端口電路的方程和參數(shù)

6.1.2 二端口電路的等效電路

6.1.3 二端口電路的連接

6.1.4 具有端接的二端口電路分析

6.2 知識結(jié)構(gòu)

6.3 基本要求

6.4 解題指導(dǎo)

6.5 習(xí)題解析

6.6 自測試題

第7章 非線性電路

7.1 內(nèi)容提要

7.1.1 非線性元件

7.1.2 非線性電阻的串聯(lián)和并聯(lián)

7.1.3 非線性電阻電路的分析

7.1.4 小信號分析法

7.2 知識結(jié)構(gòu)

7.3 基本要求

7.4 解題指導(dǎo)

7.5 習(xí)題解析

7.6 自測試題

附錄A 自測試題參考答案

附錄B 期中測試與綜合測試模擬試題

附錄C 期中測試與綜合測試模擬試題參考答案2100433B

《土木建筑環(huán)境學(xué)科平臺課程系列教材輔導(dǎo)書·畫法幾何與工程制圖學(xué)習(xí)輔導(dǎo)及習(xí)題解析》內(nèi)容豐富、結(jié)構(gòu)獨(dú)特、注重分析過程及思維引導(dǎo)，既適合作為不同學(xué)時(shí)數(shù)、不同類型的學(xué)習(xí)工程制圖課程的學(xué)生的輔導(dǎo)用書，也適合作為講授工程制圖課程教師的教學(xué)參考用書。

《理論力學(xué)習(xí)題與解析》根據(jù)理論力學(xué)課程的最新教學(xué)大綱要求，總結(jié)作者多年一線授課經(jīng)驗(yàn)編寫而成，《理論力學(xué)習(xí)題與解析》中通過對知識點(diǎn)概念和習(xí)題的講解與分析，幫助讀者了解和掌握該課程的難點(diǎn)、要點(diǎn)，提高讀者分析問題與解決問題的能力。

《電工學(xué):學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與習(xí)題解答(少學(xué)時(shí)第3版)》是高等教育出版社出版的張南主編的《電工學(xué):學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與習(xí)題解答(少學(xué)時(shí)第3版)》教材的配套用書，可以為采用上述教材的教師備課、批改作業(yè)提供方便，同時(shí)也可以為使用上述教材的學(xué)生掌握基本教學(xué)要求和基本分析方法提供幫助?！峨姽W(xué):學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與習(xí)題解答(少學(xué)時(shí)第3版)》著重于各章內(nèi)容的概括與總結(jié)，注重題意分析，找出解題規(guī)律，力求一題多解。