電路理論基礎教程內容提要

本書是按照教育部本科生“電路分析”課程要求編寫而成的。全書系統(tǒng)地介紹了電路基礎知識，內容包括:電路模型與基本規(guī)律,電阻電路分析的一般方法,電路定理,動態(tài)電路的時域分析,線性電路的正弦穩(wěn)態(tài)分析,拉普拉斯變換和網絡函數,雙口網絡,線性電路矩陣分析,有源濾波器分析和快速設計等,在最后一章介紹了Multisim2001仿真軟件,并提供了計算機輔助設計在電路教學中的范例應用。本書的主要特點是從電路分析與后續(xù)課程的知識點銜接出發(fā),承上啟下,把二極管、晶體管、理想運算放大器等知識貫穿在章節(jié)中,并在復習思考題中提供了相應的練習,為后續(xù)專業(yè)課打下扎實的理論基礎。本書可用為高等院校電子信息、電氣工程、自動化控制、通信工程、計算機科學與技術等專業(yè)的本科教材,也可作為成人教育的教材和相關專業(yè)科技人員的參考書。

前言

第1章 電路模型和基本規(guī)律

1.1 電路模型和集中參數假設

1.1.1 電路模型

電路模型是實際電路抽象而成，它近似地反映實際電路的電氣特性。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成不同特性的電路。

電路模型近似地描述實際電路的電氣特性。根據實際電路的不同工作條件以及對模型精確度的不同要求，應當用不同的電路模型模擬同一實際電路。

這種抽象的電路模型中的元件均為理想元件。

1.1.2 集中參數假設

1.2 電路基本變量和關聯參考方向

1.2.1 電流

電流，是指電荷的定向移動。電源的電動勢形成了電壓，繼而產生了電場力，在電場力的作用下，處于電場內的電荷發(fā)生定向移動，形成了電流。電流的大小稱為電流強度（簡稱電流，符號為I），是指單位時間內通過導線某一截面的電荷量，每秒通過1庫侖的電量稱為1「安培」（A）。安培是國際單位制中所有電性的基本單位。 除了A，常用的單位有毫安（mA）、微安(μA) 。1A=1000mA=1000000μA電學上規(guī)定：正電荷流動的方向為電流方向。電流微觀表達式I=nesv,n為單位時間內通過導體橫截面的電荷數，e為電子的電荷量，s為導體橫截面積，v為電荷速度。

1.2.2 電壓

電壓，也稱作電勢差或電位差，是衡量單位電荷在靜電場中由于電勢不同所產生的能量差的物理量。其大小等于單位 正電荷因受電場力作用從A點移動到B點所作的功，電壓的方向規(guī)定為從高電位指向低電位的方向。電壓的國際單位制為伏特(V)，常用的單位還有毫伏(mV)、微伏(μV)、千伏(kV)等。此概念與水位高低所造成的“水壓”相似。需要指出的是，“電壓”一詞一般只用于電路當中，“電勢差”和“電位差”則普遍應用于一切電現象當中。

1.2.3 關聯參考方向

1.3 電功率

作為表示電流做功快慢的物理量，一個用電器功率的大小數值上等于它在1秒內所消耗的電能。如果在"t"（SI單位為s）這么長的時間內消耗的電能“W”（SI單位為J），那么這個用電器的電功率就是P=W/t（定義式）電功率等于導體兩端電壓與通過導體電流的乘積。

（P=U·I）。對于純電阻電路，計算電功率還可以用公式P=I^2 R和P=U^2 /R。

每個用電器都有一個正常工作的電壓值叫額定電壓，用電器在額定電壓

下正常工作的功率叫做額定功率，用電器在實際電壓下工作的功率叫做實際功率。

1瓦特（1W）=1焦/秒(1J/s)=1伏·安(V·A)

① W—電能—焦耳（J） ② 1kw·h=3.6×10^6J

t —時間—秒(s) t=1小時（h）=3600秒(s)

P—用電器的功率—瓦特（W） P=1kw=1000w

(兩套單位，根據不同需要，選擇合適的單位進行計算)

W—能量表示符號。

W—瓦，功率單位　電功率(簡稱功率)所表示的物理意義是電路元件或設備在單位時間內吸收或發(fā)出的電能。兩端電壓為U、通過電流為I的任意二端元件(可推廣到一般二端網絡)的功率大小為P = UI功率的國際單位制單位為瓦特(W)，常用的單位還有毫瓦(mW)、千瓦(kW)，它們與W的換算關系是：1 W = 1000 mW；1kw=1000W

吸收或發(fā)出：一個電路最終的目的是電源將一定的電功率傳送給負載，負載將電能轉換成工作所需要的一定形式的能量。即電路中存在發(fā)出功率的器件(供能元件)和吸收功率的器件(耗能元件)。習慣上，通常把耗能元件吸收的功率寫成正數，把供能元件發(fā)出的功率寫成負數，而儲能元件(如理想電容、電感元件)既不吸收功率也不發(fā)出功率，即其功率P = 0。通常所說的功率P又叫做有功功率或平均功率

1.4 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，是分析和計算較為復雜電路的基礎，1845年由德國物理學家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。運用基爾霍夫定律進行電路分析時，僅與電路的連接方式有關，而與構成該電路的元器件具有什么樣的性質無關?；鶢柣舴蚨砂娏鞫桑↘CL)和電壓定律(KVL)，前者應用于電路中的節(jié)點而后者應用于電路中的回路

1.4.1 電路中幾個常用名詞

1.4.2 基爾霍夫電流定律

1.4.3 基爾霍夫電壓定律

習題

第2章 電路元件

2.1 理想二端電路元件的分類

2.2 理想二端電路元件

2.2.1 二端電阻元件

2.2.2 二端電感元件

2.2.3 二端電容元件

2.3 獨立電源

2.3.1 獨立電源

2.3.2 實際電源

2.4 基本信號

2.4.1 復指數信號

2.4.2 階躍函數

2.4.3 沖激函數

2.5 多端元件

2.5.1 受控電源

2.5.2 回轉器

2.5.3 理想變壓器

2.5.4 耦合電感

2.6 運算放大器

2.6.1 運算放大器簡介

運算放大器（簡稱“運放”）是具有很高放大倍數的電路單元。在實際電路中，通常結合反饋網絡共同組成某種功能模塊。由于早期應用于模擬計算機中，用以實現數學運算，故得名“運算放大器”。運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現，也可以實現在半導體芯片當中。隨著半導體技術的發(fā)展，大部分的運放是以單芯片的形式存在。運放的種類繁多，廣泛應用于電子行業(yè)當中。

2.6.2 理想運算放大器的基本特性

2.6.3 理想運算放大器的簡單應用2100433B

2009年，電路理論課程被認定為國家精品課程；

2016年，電路理論課程被認定為國家級精品資源共享課；

2019年，電路理論課程被認定為國家精品在線開放課程；

2020年，電路理論課程被教育部認定為首批“國家級一流本科課程”（線上一流課程）。

電路理論預備知識

學習電路理論課程需要預備微分、積分、微分方程、復數運算、線性代數方程組、矩陣、傅里葉級數等數學知識，以及高中物理的電磁學等物理知識。

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