電路基礎(chǔ)與實(shí)踐應(yīng)用

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(guò)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(guò)。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(méi)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(guò)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(lái)，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(lái)說(shuō)，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(lái)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(lái)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(guò)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(lái)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(lái)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(shuō)，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(wú)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(lái)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(shuō)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

《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。

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(guò)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。

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。

電路的基本概念及其基本定律、電路的基本分析方法、單相交流電路、三相交流電路、電路的暫態(tài)過(guò)程、非正弦周期電流電路、互感耦合電路、磁路與鐵心線圈電路以及安全用電。每章都有要點(diǎn)和難點(diǎn)提示，章后有精選實(shí)訓(xùn)和習(xí)題，書末附有習(xí)題答案。

《電路基礎(chǔ)與應(yīng)用》概念清晰、重點(diǎn)突出、通俗易懂、內(nèi)容精簡(jiǎn)?！峨娐坊A(chǔ)與應(yīng)用》可作為高職高專院校的通信工程、電子信息、應(yīng)用電子、電氣控制以及機(jī)電、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等專業(yè)的教材，也可作為職工大學(xué)、函授大學(xué)相關(guān)專業(yè)學(xué)生的教材，還可供相關(guān)工程技術(shù)人員參考。