電路基礎(chǔ)與實(shí)踐

電路基礎(chǔ)內(nèi)容主要有：電路的基本概念與基本定律、直流電路的分析與計(jì)算、動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域分析、正弦交流電路、三相交流電路、互感電路及磁路、線性動(dòng)態(tài)電路的復(fù)頻域分析、非正弦周期電流電路穩(wěn)態(tài)分析等內(nèi)容；實(shí)踐項(xiàng)目有：電位電壓的測(cè)定及電位圖的繪制、基爾霍夫定律的驗(yàn)證、驗(yàn)證疊加定理和替代定理、測(cè)試有源二端網(wǎng)絡(luò)和驗(yàn)證戴維南定理、一階電路的響應(yīng)測(cè)試、交流電路的測(cè)量、并聯(lián)電容提高功率因數(shù)、選頻電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)、三相電路的聯(lián)接和測(cè)量、互感線圈的測(cè)量等。

第1章電路的基本概念與基本定律

1.1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(jiǎn)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(huì)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?huì)導(dǎo)致電源、用電器、電流表被燒壞。

電路（英語(yǔ)：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(jiǎn)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(duì)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線性電阻元件

1.4獨(dú)立源和受控源

受控源又稱為非獨(dú)立源。一般來說，一條支路的電壓或電流受本支路以外的其它因素控制時(shí)統(tǒng)稱為受控源。受控源由兩條支路組成，其第一條支路是控制支路，呈開路或短路狀態(tài)；第二條支路是受控支路，它是一個(gè)電壓源或電流源，其電壓或電流的量值受第一條支路電壓或電流的控制。受控源可以分成四種類型。

電壓或電流受電路中其它部分的電壓或電流控制的電壓源或電流源，稱為受控源。

受控源是一種四端元件，它含有兩條支路，一條是控制支路，另一條是受控支路。受控支路為一個(gè)電壓源或?yàn)橐粋€(gè)電流源，它的輸出電壓或輸出電流（稱為受控量），受另外一條支路的電壓或電流（稱為控制量）的控制，該電壓源，電流源分別稱為受控電壓源和受控電流源，統(tǒng)稱為受控源。

1.5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(guó)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。

1.6實(shí)踐項(xiàng)目 電位、電壓的測(cè)定及電位圖的繪制

1.7 實(shí)踐項(xiàng)目 基爾霍夫定律的驗(yàn)證

習(xí)題

第2章 直流電路的分析與計(jì)算

2.1線性電阻網(wǎng)絡(luò)等效變換

2.2電源等效變換

2.3支路電流法

支路電流法是在計(jì)算復(fù)雜電路的各種方法中的一種最基本的方法。它通過應(yīng)用基爾霍夫電流定律和電壓定律分別對(duì)結(jié)點(diǎn)和回路列出所需要的方程組，而后解出各未知支路電流。

它是計(jì)算復(fù)雜電路的方法中,最直接最直觀的方法.前提是,選擇好電流的參考方向.

以支路電流為求解對(duì)象的電路計(jì)算方法。用此法計(jì)算一個(gè)具n個(gè)節(jié)點(diǎn)和b條支路的電路時(shí)，因待求的支路電流數(shù)為b，故需列出b個(gè)含支路電流的獨(dú)立方程。根據(jù)電路內(nèi)的支路電流在節(jié)點(diǎn)上必須服從基爾霍夫電流定律(KCL)的約束,支路電壓沿回路必須服從基爾霍夫電壓定律(KVL)的約束（見基爾霍夫定律）,而支路電流和支路電壓在每條支路上又必須滿足該支路的特性方程（即支路的電壓-電流關(guān)系，VCR）,可以導(dǎo)出這b個(gè)方程。首先，對(duì)除參考節(jié)點(diǎn)外的所有節(jié)點(diǎn),利用KCL寫方程,可得(n-1)個(gè)只含支路電流的獨(dú)立方程；對(duì)所選定的基本回路，利用KVL寫方程，可得（b-n 1）個(gè)只含支路電壓的獨(dú)立方程。再根據(jù)各支路的連接形式和所含元件的類型寫出b個(gè)既含支路電流又含支路電壓的支路方程。最后利用支路方程消去(b-n 1)個(gè)方程中的支路電壓,便得到總數(shù)為(n-1) (b-n 1)=b個(gè)只含支路電流的方程。有了這些方程，就可用適當(dāng)?shù)臄?shù)字方法求解。

用支路電流法計(jì)算電路的具體步驟是：①為電路的支路電壓和支路電流選定參考方向。選一個(gè)節(jié)點(diǎn)為參考節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)基本回路的定義（見網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌┻x定一組這種回路（如果電路是平面網(wǎng)絡(luò)，則可選內(nèi)網(wǎng)孔），最后為這組回路定好繞行方向。②對(duì)除參考點(diǎn)外的所有節(jié)點(diǎn)寫出(n-1)個(gè)KCL方程。③對(duì)基本回路（或網(wǎng)孔）寫出(b-n 1)個(gè)KVL方程。④寫出各支路的方程。⑤將支路方程代入KVL方程，消去電路電壓后，得出(b-n 1)個(gè)含支路電流的方程。⑥用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法從第1步和第5步得到的(n-1) (b-n 1)=b個(gè)方程組成的方程組中解出支路電流。⑦將求得的支路電流代入支路方程，求出支路電壓。

對(duì)于線性電路，應(yīng)用支路電流法時(shí)，電路內(nèi)不能含有壓控元件構(gòu)成的支路。因?yàn)檫@種支路的電壓無法通過電流來表達(dá),從而也就無法從KVL方程中消去該支路的電壓。另外，當(dāng)遇到電路（不管是線性還是非線性）含僅由獨(dú)立電流源構(gòu)成的支路時(shí)，最好使用電源轉(zhuǎn)移法將該電流源進(jìn)行轉(zhuǎn)移（見電路變換）以后，再用支路電流法進(jìn)行計(jì)算。算法特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：直觀，所求就是支路電流。

缺點(diǎn)：當(dāng)支路數(shù)目較多時(shí)，變量多，求解過程麻煩，不宜于手工計(jì)算。

2.4節(jié)點(diǎn)電位法

2.5網(wǎng)孔電流法

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(dòng)的閉合的假想電流。 一般對(duì)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

1、Rii：自電阻

2、Rij ( i≠ j )：互電阻

3、自電阻前面取正號(hào)，互電阻前面正負(fù)號(hào)取決于兩網(wǎng)孔電流在公共支路上方向是否相同

4、Usii：沿網(wǎng)孔電流方向全部電壓升的代數(shù)和

5、當(dāng)電路中無受控源時(shí)，Rij =Rji

1、選網(wǎng)孔電流為變量，并標(biāo)出變量方向（常設(shè)為順時(shí)針方向）

2、按照規(guī)律，采用觀察法列網(wǎng)孔方程

3、解網(wǎng)孔電流

4、由網(wǎng)孔電流計(jì)算其它待求量

注意：電流源及受控源的處理

2.6疊加定理、齊性定理與替代定理

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)

2.7戴維南定理與諾頓定理

戴維南定理（Thevenin's theorem）：含獨(dú)立電源的線性電阻單口網(wǎng)絡(luò)N，就端口特性而言，可以等效為一個(gè)電壓源和電阻串聯(lián)的單口網(wǎng)絡(luò)。電壓源的電壓等于單口網(wǎng)絡(luò)在負(fù)載開路時(shí)的電壓uoc；電阻R0是單口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)全部獨(dú)立電源為零值時(shí)所得單口網(wǎng)絡(luò)N0的等效電阻

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(guó)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(duì)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

諾頓定理(Norton's theorem)：含獨(dú)立源的線性電阻單口網(wǎng)絡(luò)N，就端口特性而言，可以等效為一個(gè)電流源和電阻的并聯(lián)。電流源的電流等于單口網(wǎng)絡(luò)從外部短路時(shí)的端口電流isc；電阻R0是單口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)全部獨(dú)立源為零值時(shí)所得網(wǎng)絡(luò)N0的等效電阻。

諾頓定理與戴維南定理互為對(duì)偶的定理。定理指出，一個(gè)含有獨(dú)立電源線性二端網(wǎng)絡(luò)N(圖1a), 就其外部狀態(tài)而言,可以用一個(gè)獨(dú)立電流源isc和一個(gè)松弛二端網(wǎng)絡(luò)N0的并聯(lián)組合來等效(圖1b)。其中，isc是網(wǎng)絡(luò)N的短路電流，松弛網(wǎng)絡(luò)N0是將網(wǎng)絡(luò) N中的全部獨(dú)立電源和所有動(dòng)態(tài)元件上的初始條件置零后得到的網(wǎng)絡(luò)。上述并聯(lián)組合稱為諾頓等效網(wǎng)絡(luò)。在復(fù)頻域中等效網(wǎng)絡(luò)由電流源Isc和算子阻抗Yi(s)并聯(lián)而成（圖2）。Isc(s)是短路電流的拉普拉斯變換，Yi(s)是松弛網(wǎng)絡(luò)N0的入端（策動(dòng)點(diǎn)）導(dǎo)納。另外，還能導(dǎo)出網(wǎng)絡(luò)N用于正弦穩(wěn)態(tài)分析和直流分板的等效網(wǎng)絡(luò)。

求等效電路的關(guān)鍵是求出網(wǎng)絡(luò)N的短路電流和網(wǎng)絡(luò)N0的入端（策動(dòng)點(diǎn)）導(dǎo)納。它們均可通過電子計(jì)算機(jī)求得。

isc稱為短路電流。Ro稱為諾頓電阻，也稱為輸入電阻或輸出電阻。電流源isc和電阻Ro的并聯(lián)單口，稱為單口網(wǎng)絡(luò)的諾頓等效電路。在端口電壓電流采用關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，單口的VCR方程可表示為i=u/Ro isc

2.8最大功率傳輸定理

最大功率傳輸定理（maximum power tramsfer，theorem on）是關(guān)于使含源線性阻抗單口網(wǎng)絡(luò)向可變電阻負(fù)載傳輸最大功率的條件。定理滿足時(shí)，稱為最大功率匹配，此時(shí)負(fù)載電阻（分量）RL獲得的最大功率為：Pmax=Uoc^2/4R0。

最大功率傳輸定理是關(guān)于負(fù)載與電源相匹配時(shí)，負(fù)載能獲得最大功率的定理。定理分為直流電路和交流電路兩部分，內(nèi)容如下所示。

電路基礎(chǔ)與實(shí)踐直流電路

含源線性電阻單口網(wǎng)絡(luò)(Ro>0)向可變電阻負(fù)載RL傳輸最大功率的條件是：負(fù)載電阻RL與單口網(wǎng)絡(luò)的輸出電阻Ro相等。滿足RL=Ro條件時(shí)，稱為最大功率匹配，此時(shí)負(fù)載電阻RL獲得的最大功率為：Pmax=Uoc^2/4R0。

電路基礎(chǔ)與實(shí)踐交流電路

工作于正弦穩(wěn)態(tài)的單口網(wǎng)絡(luò)向一個(gè)負(fù)載ZL=RL jXL供電，如果該單口網(wǎng)絡(luò)可用戴維寧(也叫戴維南)等效電路(其中Zo=Ro jXo,Ro>0)代替，則在負(fù)載阻抗等于含源單口網(wǎng)絡(luò)輸出阻抗的共軛復(fù)數(shù)（即電阻成份相等，電抗成份只數(shù)值相等而符號(hào)相反）時(shí)，負(fù)載可以獲得最大平均功率Pmax=Uoc^2/4R0。這種匹配稱為共軛匹配，在通信和電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，常常要求滿足共軛匹配，以便使負(fù)載得到最大功率。

滿足最大功率匹配條件(RL=Ro>0)時(shí)，Ro吸收功率與RL吸收功率相等，對(duì)電壓源uoc而言，功率傳輸效率為h=50%。對(duì)單口網(wǎng)絡(luò)N中的獨(dú)立源而言，效率可能更低。電力系統(tǒng)要求盡可能提高效率，以便更充分地利用能源，不能采用功率匹配條件。但是在測(cè)量、電子與信息工程中，常常著眼于從微弱信號(hào)中獲得最大功率，而不看重效率的高低。

使用最大功率傳輸定理的注意事項(xiàng)：

1、最大功率傳輸定理用于一端口網(wǎng)絡(luò)的功率給定，負(fù)載電阻可調(diào)的情況；

2、一端口網(wǎng)絡(luò)等效電阻消耗的功率一般不等于端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部消耗的功率，因此當(dāng)負(fù)載獲取最大功率時(shí)，電路的傳輸效率并不一定等于50%；

3、計(jì)算最大功率問題結(jié)合應(yīng)用戴維寧(也叫戴維南)定理或諾頓定理最方便。

2.9實(shí)踐項(xiàng)目 驗(yàn)證疊加定理和替代定理

2.10實(shí)踐項(xiàng)目 測(cè)試有源二端網(wǎng)絡(luò)和驗(yàn)證戴維南定理

習(xí)題

第3章 動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域分析

3.1 動(dòng)態(tài)元件

動(dòng)態(tài)元件

dynamic element

在一階電路中,電容元件和電感元件這兩種元件的電壓和電流的約束關(guān)系是通過導(dǎo)數(shù)或積分來表達(dá)的,所以稱為動(dòng)態(tài)元件. 即用微分的u~i關(guān)系來表征.

含有一個(gè)動(dòng)態(tài)元件電容和一個(gè)電阻或一個(gè)動(dòng)態(tài)元件的電感和一個(gè)電阻的電路,即為RC電路或RL電路,通稱為一階動(dòng)態(tài)電路.

3.2 換路定律及初始值的確定

3.3一階電路的零輸入響應(yīng)

3.4一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)

3.5 一階電路的全響應(yīng)

3.6階躍函數(shù)和階躍響應(yīng)

3.7 實(shí)踐項(xiàng)目 一階電路的響應(yīng)測(cè)試

習(xí)題

第4章 正弦交流電路

4.1正弦量的基本概念

正弦波變量

正弦波

頻率成分最為單一的一種信號(hào)，因這種信號(hào)的波形是數(shù)學(xué)上的正弦曲線而得名。任何復(fù)雜信號(hào)——例如光譜信號(hào)，都可以看成由許許多多頻率不同、大小不等的正弦波復(fù)合而成。

我們可以設(shè)一個(gè)函數(shù)為 y=sin X，當(dāng) X 分別取 0、30、60、90、120、150、180 時(shí)，Y 數(shù)值分別為 0、.5、.8660、1、.8660、.5、0。在坐標(biāo)系中畫出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)就可以得出正弦波的圖像了。該圖像有一個(gè)特點(diǎn)，就是周期性變化，例如 X = 0 時(shí)，Y = 0，X = 180 時(shí)， Y = 0；若 X 取值【180~360】，則我們可以看到，圖像正好與原來的相反（在第四象限）。這就是正弦波的圖像了。

正弦量

電路中按正弦規(guī)律變化的電壓或電流，統(tǒng)稱為正弦量。

補(bǔ)充說明:余弦波形式的電流或電壓,也叫正弦量.

4.2正弦量的相量表示

4.3 正弦交流電路中的元件

4.4 正弦交流電路的分析

4.5 正弦交流電路的功率

4.6 正弦交流電路中的諧振現(xiàn)象

4.7 實(shí)踐項(xiàng)目 交流電路的測(cè)量

4.8 實(shí)踐項(xiàng)目 并聯(lián)電容提高功率因數(shù)

4.9 實(shí)踐項(xiàng)目 選頻電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

習(xí)題

第5章 三相交流電路

5.1三相交流電源

5.2對(duì)稱三相電路的計(jì)算

5.3不對(duì)稱三相電路的概念

5.4三相電路的功率及其測(cè)量

5.5實(shí)踐項(xiàng)目 三相電路的聯(lián)接和測(cè)量

習(xí)題

第6章 互感電路及磁路

6.1 互感電路的基本知識(shí)

6.2互感電路的計(jì)算

6.3磁路的基本知識(shí)

6.4 磁路的分析

6.5實(shí)踐項(xiàng)目 互感線圈的測(cè)量

習(xí)題

第7章 線性動(dòng)態(tài)電路的復(fù)頻域分析

7.1拉普拉斯變換及其性質(zhì)

7.2拉普拉斯反變換

7.3動(dòng)態(tài)線性電路的復(fù)頻域模型

7.4 線性電路的復(fù)頻域法求解

習(xí)題

第8章 非正弦周期電流電路穩(wěn)態(tài)分析

8.1非正弦周期函數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù)展開式

8.2非正弦周期量的基本知識(shí)

8.3 非正弦周期電流電路的穩(wěn)態(tài)分析

習(xí)題

附錄Multisim8.0與電路仿真

習(xí)題答案

參考文獻(xiàn)

電路基礎(chǔ)與實(shí)踐

作者：劉科

書號(hào)：ISBN 978-7-111-38556-1

叢書名：全國(guó)高等職業(yè)教育規(guī)

劃教材

定價(jià)：31.00元

印刷日期：2012年8月

配套資源： 電子教案、習(xí)題答案

本書特色：

★注重將電路基礎(chǔ)知識(shí)與實(shí)踐項(xiàng)目有機(jī)融合，通過教、學(xué)、做的有機(jī)結(jié)合循環(huán)，培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)和技能。

★教學(xué)內(nèi)容組織上，簡(jiǎn)潔易懂地講述原理 ，同時(shí)以實(shí)踐項(xiàng)目為載體，融入工程規(guī)范、專業(yè)儀器使用。

★引入電路仿真、虛擬儀器等新方法、新工具應(yīng)用，跟蹤行業(yè)發(fā)展。

《普通高等教育"十二五"規(guī)劃教材(高職高專教育):電路基礎(chǔ)與實(shí)踐應(yīng)用》為普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材（高職高專教育）?！镀胀ǜ叩冉逃?十二五"規(guī)劃教材(高職高專教育):電路基礎(chǔ)與實(shí)踐應(yīng)用》集電路基礎(chǔ)理論、電路實(shí)踐應(yīng)用、電路學(xué)習(xí)指南及電路教學(xué)項(xiàng)目于一體，為項(xiàng)目化教學(xué)教材。全書分為兩部分。第一部分為第1~5章，主要為電路基礎(chǔ)知識(shí)，包括電路的基本元件及性能，電阻電路的等效變換及其應(yīng)用，線性電路的分析方法及其定理，正弦交流電路的分析與應(yīng)用，三相電路的分析與應(yīng)用。第二部分為第6~10章，主要為電路知識(shí)的應(yīng)用，包括諧振、互感電路及磁路的分析與應(yīng)用，非正弦交流電路的分析，動(dòng)態(tài)電路的分析與應(yīng)用。電工儀表及其使用，安全用電技術(shù)及其應(yīng)用。

《普通高等教育"十二五"規(guī)劃教材(高職高專教育):電路基礎(chǔ)與實(shí)踐應(yīng)用》主要作為高等職業(yè)教育相關(guān)專業(yè)電路課程教材，還可作為中、高級(jí)電工的培訓(xùn)教材及工程技術(shù)人員的參考用書。

本教材在結(jié)合我院電子電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，更加注重提高學(xué)生對(duì)電子電路課程工程性和技術(shù)性的認(rèn)識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生自覺地體會(huì)電子電路工程性和技術(shù)性的特點(diǎn)。提高了對(duì)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的要求，不再采用以往過細(xì)指導(dǎo)的做法，實(shí)驗(yàn)任務(wù)和目標(biāo)詳細(xì)明確，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中自己發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，以便培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力。按照基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、提高性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)設(shè)置了實(shí)驗(yàn)的難度梯度，在實(shí)驗(yàn)時(shí)允許學(xué)生自己選擇實(shí)驗(yàn)課題，以便做到因材施教，發(fā)揮每個(gè)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。適當(dāng)引入了大規(guī)?？删幊唐骷捌溟_發(fā)軟件應(yīng)用和通用電路分析軟件應(yīng)用方面的內(nèi)容，以便使學(xué)生初步了解當(dāng)前先進(jìn)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)。

前言

第一章 電路的基本元件及性能

第一節(jié) 電路及其模型

電流流過的回路叫做電路，又稱導(dǎo)電回路。最簡(jiǎn)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(huì)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?huì)導(dǎo)致電源、用電器、電流表被燒壞。

電路（英語(yǔ)：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(jiǎn)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(duì)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。

第二節(jié) 電路中的基本物理量

第三節(jié) 電阻、電感、電容元件及其應(yīng)用

第四節(jié) 電路中的獨(dú)立電源

本章小結(jié)

習(xí)題一

教學(xué)項(xiàng)目一 電阻、電感和電容元件的識(shí)別及參數(shù)測(cè)定

教學(xué)項(xiàng)目二 某繼電保護(hù)裝置直流信號(hào)系統(tǒng)電路分析

教學(xué)項(xiàng)目三 汽車信號(hào)系統(tǒng)電路分析

第二章 電阻電路的等效變換及其應(yīng)用

第一節(jié) 電阻的串、并聯(lián)及其等效變換法

第二節(jié) 基爾霍夫定律及其應(yīng)用

第三節(jié) 電阻的星形、三角形連接及其等效變換法

第四節(jié) 電壓源和電流源的等效變換及應(yīng)用

第五節(jié) 受控源及其等效變換法

受控源又稱為非獨(dú)立源。一般來說，一條支路的電壓或電流受本支路以外的其它因素控制時(shí)統(tǒng)稱為受控源。受控源由兩條支路組成，其第一條支路是控制支路，呈開路或短路狀態(tài)；第二條支路是受控支路，它是一個(gè)電壓源或電流源，其電壓或電流的量值受第一條支路電壓或電流的控制。受控源可以分成四種類型。

電壓或電流受電路中其它部分的電壓或電流控制的電壓源或電流源，稱為受控源。

受控源是一種四端元件，它含有兩條支路，一條是控制支路，另一條是受控支路。受控支路為一個(gè)電壓源或?yàn)橐粋€(gè)電流源，它的輸出電壓或輸出電流（稱為受控量），受另外一條支路的電壓或電流（稱為控制量）的控制，該電壓源，電流源分別稱為受控電壓源和受控電流源，統(tǒng)稱為受控源。

本章小結(jié)

習(xí)題二

教學(xué)項(xiàng)目 四直流單臂電橋的使用與分析

第三章 線性電路的分析方法及其定理

第一節(jié) 支路電流法及其應(yīng)用

第二節(jié) 節(jié)點(diǎn)分析法及其應(yīng)用

節(jié)點(diǎn)分析法（node-analysis method）的基本指導(dǎo)思想是用未知的節(jié)點(diǎn)電壓代替未知的支路電壓來建立電路方程，以減少聯(lián)立方程的元數(shù)。節(jié)點(diǎn)電壓是指獨(dú)立節(jié)點(diǎn)對(duì)非獨(dú)立節(jié)點(diǎn)的電壓。應(yīng)用基爾霍夫電流定律建立節(jié)點(diǎn)電流方程，然后用節(jié)點(diǎn)電壓去表示支路電流，最后求解節(jié)點(diǎn)電壓的方法叫節(jié)點(diǎn)分析法。

1、選定參考節(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)③）和各支路電流的參考方向，

并對(duì)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)①和節(jié)點(diǎn)②）分別應(yīng)用基爾霍夫電流定律列出電流方程。

2、根據(jù)基爾霍夫電壓定律和歐姆定律，建立用節(jié)點(diǎn)電壓和已知的支路電阻來表

示支路電流的支路方程。

3、將支路方程和節(jié)點(diǎn)方程相結(jié)合，消去節(jié)點(diǎn)方程中的支路電流變量，代之以節(jié)點(diǎn)電壓變量，經(jīng)移項(xiàng)整理后，獲得以兩節(jié)點(diǎn)電壓為變量的節(jié)點(diǎn)方程。

第三節(jié) 網(wǎng)孔分析法及其應(yīng)用

第四節(jié) 戴維南定理及其應(yīng)用

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(guó)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(duì)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

第五節(jié) 疊加定理及其應(yīng)用

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)。

本章小結(jié)

習(xí)題三

教學(xué)項(xiàng)目五 雙電源電路的檢測(cè)和分析

第四章 正弦交流電路的分析與應(yīng)用

第一節(jié) 正弦量的概念

頻率成分最為單一的一種信號(hào)，因這種信號(hào)的波形是數(shù)學(xué)上的正弦曲線而得名。任何復(fù)雜信號(hào)——例如光譜信號(hào)，都可以看成由許許多多頻率不同、大小不等的正弦波復(fù)合而成。

我們可以設(shè)一個(gè)函數(shù)為 y=sin X，當(dāng) X 分別取 0、30、60、90、120、150、180 時(shí)，Y 數(shù)值分別為 0、.5、.8660、1、.8660、.5、0。在坐標(biāo)系中畫出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)就可以得出正弦波的圖像了。該圖像有一個(gè)特點(diǎn)，就是周期性變化，例如 X = 0 時(shí)，Y = 0，X = 180 時(shí)， Y = 0；若 X 取值【180~360】，則我們可以看到，圖像正好與原來的相反（在第四象限）。這就是正弦波的圖像了。

正弦量

電路中按正弦規(guī)律變化的電壓或電流，統(tǒng)稱為正弦量。

補(bǔ)充說明:余弦波形式的電流或電壓,也叫正弦量.

第二節(jié) 正弦量的相量表示及相量運(yùn)算方法

第三節(jié) 電路基本定律的相量形式及應(yīng)用

第四節(jié) 復(fù)阻抗和復(fù)導(dǎo)納的概念及應(yīng)用

第五節(jié) 正弦交流電路的計(jì)算

第六節(jié) 交流電路的功率及提高功率因數(shù)的方法

本章小結(jié)

習(xí)題四

教學(xué)項(xiàng)目六 家庭用電電路分析

第五章 三相電路的分析與應(yīng)用

第一節(jié) 三相電源與三相負(fù)載及其應(yīng)用

第二節(jié) 三相電路的功率及測(cè)量

第三節(jié) 對(duì)稱三相電路的計(jì)算

第四節(jié) 不對(duì)稱三相電路的特點(diǎn)及分析

本章小結(jié)

習(xí)題五

教學(xué)項(xiàng)目七 家庭用電線路的設(shè)計(jì)及安裝

第六章 諧振、互感電路及磁路的分析與應(yīng)用

第一節(jié) 諧振電路的特點(diǎn)及應(yīng)用

第二節(jié) 互感電路的分析與應(yīng)用

第三節(jié) 含互感的正弦交流電路分析

第四節(jié) 磁路的概念和基本常識(shí)

第五節(jié) 變壓器的結(jié)構(gòu)原理及其應(yīng)用

本章小結(jié)

習(xí)題六

教學(xué)項(xiàng)目八 變壓器的應(yīng)用分析

教學(xué)項(xiàng)目九 小型電源變壓器的設(shè)計(jì)與制作

第七章 非正弦交流電路的分析

第一節(jié) 非正弦周期電路的概念及其分解式

第二節(jié) 非正弦周期電路有效值、平均值和平均功率的計(jì)算

第三節(jié) 非正弦周期電路的分析與應(yīng)用

本章小結(jié)

習(xí)題七

教學(xué)項(xiàng)目十 正弦波、非正弦波的觀察和分析

第八章 動(dòng)態(tài)電路的分析與應(yīng)用

第一節(jié) 換路定律和初始值的計(jì)算

第二節(jié) 一階電路的零輸入響應(yīng)

第三節(jié) 一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)及其應(yīng)用

第四節(jié) 一階電路的完全響應(yīng)及分析方法

第五節(jié) 一階電路的三要素法及其應(yīng)用

第六節(jié) 二階RLC電路的零輸入響應(yīng)

本章小結(jié)

習(xí)題八

……

第九章 電工儀表及其使用

第十章 安全用電技術(shù)及其應(yīng)用

附錄一 項(xiàng)目報(bào)告表式樣

附錄二 部分習(xí)題參考解答

參考文獻(xiàn)2100433B