高職高專電氣系列教材·電路分析內(nèi)容簡介

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《電路分析》適合作高等職業(yè)學校、高等專科學校、成人高等學校、本科院校舉辦的二級職業(yè)技術學院以及民辦高等學校電類各專業(yè)“電路分析”、“電工基礎”等課程教材，也可供有關工程技術人員參考。

第1章 電路的基本概念和基本定律

1.1 電路和電路模型

電流流過的回路叫做電路，又稱導電回路。最簡單的電路，是由電源、負載、導線、開關等元器件組成。電路導通叫做通路。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極間沒有負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元件的兩端直接接通，此時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，因為電源的短路會導致電源、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，構成的網(wǎng)絡、硬件。負電荷可以在其中流動。

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(jù)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。

1.2 電路中的基本物理量

1.3 電阻元件及電阻的連接

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(zhì)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。

基本要求與本章小結(jié)

習題

第2章 直流電阻電路的分析與計算

2.1 電阻星形連接與三角形連接的等效變換

2.2 電壓源和電流源及其等效變換

2.3 支路電流法

2.4 疊加原理

疊加原理;superposition principle

在數(shù)學物理中經(jīng)常出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象：幾種不同原因的綜合所產(chǎn)生的效果，等于這些不同原因單獨產(chǎn)生效果的累加。例如，物理中幾個外力作用于一個物體上所產(chǎn)生的加速度，等于各個外力單獨作用在該物體上所產(chǎn)生的加速度的總和，這個原理稱為疊加原理。疊加原理適用范圍非常廣泛，數(shù)學上線性方程，線性問題的研究，經(jīng)常使用疊加原理。

在物理學與系統(tǒng)理論中，疊加原理（superposition principle），也叫疊加性質(zhì)（superposition property），說對任何線性系統(tǒng)“在給定地點與時間，由兩個或多個刺激產(chǎn)生的合成反應是由每個刺激單獨產(chǎn)生的反應之和。”

從而如果輸入 A 產(chǎn)生反應 X，輸入 B 產(chǎn)生 Y，則輸入 A B 產(chǎn)生反應 (X Y)。

用數(shù)學的話講，對所有線性系統(tǒng) F(x)=y，其中 x 是某種程度上的刺激（輸入）而 y 是某種反應（輸出），刺激的疊加（即“和”）得出分別反應的疊加

在數(shù)學中，這個性質(zhì)更常被叫做可加性。在絕大多數(shù)實際情形中，F 的可加性表明它是一個線性映射，也叫做一個線性函數(shù)或線性算子。

此原理在物理學與工程學中有許多應用，因許多物理系統(tǒng)可以線性系統(tǒng)為模型。例如，一個梁可作為一個線性系統(tǒng)，其中輸入刺激是在梁上的結(jié)構荷重，而輸出反應是梁的撓度。因為物理系統(tǒng)通常只是近似線性的，疊加原理只是真實物理現(xiàn)象的近似；從這里可以察知這些系統(tǒng)的操作區(qū)域。

疊加原理適用于任何線性系統(tǒng)，包括代數(shù)方程、線性微分方程、以及這些形式的方程組。輸入與反應可以是數(shù)、函數(shù)、矢量、矢量場、隨時間變化的信號、或任何滿足一定公理的其它對象。注意當涉及到矢量與矢量場時，疊加理解為矢量和。

1.如果幾個電荷同時存在,它們電場就互相疊加,形成合電場.這時某點的場強等于各個電荷單獨存在時在該點產(chǎn)生的場強的矢量和,這叫做電場的疊加原理.

2.點電荷系電場中某點的電勢等于各個點電荷單獨存在時,在該點產(chǎn)生的電勢的代數(shù)和,稱為電勢疊加原理.

在物理學與系統(tǒng)理論中，疊加原理（superposition principle），也叫疊加性質(zhì)（superposition property），說對任何線性系統(tǒng)

“在給定地點與時間，由兩個或多個刺激產(chǎn)生的合成反應是由每個刺激單獨產(chǎn)生的反應之和?！?

從而如果輸入 A 產(chǎn)生反應 X，輸入 B 產(chǎn)生 Y，則輸入 A B 產(chǎn)生反應 (X Y)。

用數(shù)學的話講，對所有線性系統(tǒng) F(x)=y，其中 x 是某種程度上的刺激（輸入）而 y 是某種反應（輸出），刺激的疊加（即“和”）得出分別反應的疊加：

在數(shù)學中，這個性質(zhì)更常被叫做可加性。在絕大多數(shù)實際情形中，F(xiàn) 的可加性表明它是一個線性映射，也叫做一個線性函數(shù)或線性算子。

此原理在物理學與工程學中有許多應用，因許多物理系統(tǒng)可以線性系統(tǒng)為模型。例如，一個梁可作為一個線性系統(tǒng)，其中輸入刺激是在梁上的結(jié)構荷重，而輸出反應是梁的撓度。因為物理系統(tǒng)通常只是近似線性的，疊加原理只是真實物理現(xiàn)象的近似；從這里可以察知這些系統(tǒng)的操作區(qū)域。

疊加原理適用于任何線性系統(tǒng)，包括代數(shù)方程、線性微分方程、以及這些形式的方程組。輸入與反應可以是數(shù)、函數(shù)、向量、向量場、隨時間變化的信號、或任何滿足一定公理的其它對象。注意當涉及到向量與向量場時，疊加理解為向量和。

2.5 戴維南定理和諾頓定理

戴維南定理（Thevenin's theorem）：含獨立電源的線性電阻單口網(wǎng)絡N，就端口特性而言，可以等效為一個電壓源和電阻串聯(lián)的單口網(wǎng)絡。電壓源的電壓等于單口網(wǎng)絡在負載開路時的電壓uoc；電阻R0是單口網(wǎng)絡內(nèi)全部獨立電源為零值時所得單口網(wǎng)絡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，是由法國科學家L·C·戴維南于1883年提出的一個電學定理。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：一個含有獨立電壓源、獨立電流源及電阻的線性網(wǎng)絡的兩端，就其外部型態(tài)而言，在電性上可以用一個獨立電壓源V和一個松弛二端網(wǎng)絡的串聯(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。

對于含獨立源，線性電阻和線性受控源的單口網(wǎng)絡（二端網(wǎng)絡），都可以用一個電壓源與電阻相串聯(lián)的單口網(wǎng)絡（二端網(wǎng)絡）來等效，這個電壓源的電壓，就是此單口網(wǎng)絡（二端網(wǎng)絡）的開路電壓，這個串聯(lián)電阻就是從此單口網(wǎng)絡（二端網(wǎng)絡）兩端看進去，當網(wǎng)絡內(nèi)部所有獨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，當單口網(wǎng)絡視為電源時，常稱此電阻為輸出電阻，常用Ro表示；當單口網(wǎng)絡視為負載時，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，常稱為戴維南等效電路。

當單口網(wǎng)絡的端口電壓和電流采用關聯(lián)參考方向時，其端口電壓電流關系方程可表為：U=R0i uoc

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

諾頓定理與戴維南定理互為對偶的定理。定理指出，一個含有獨立電源線性二端網(wǎng)絡N(圖1a), 就其外部狀態(tài)而言,可以用一個獨立電流源isc和一個松弛二端網(wǎng)絡N0的并聯(lián)組合來等效(圖1b)。其中，isc是網(wǎng)絡N的短路電流，松弛網(wǎng)絡N0是將網(wǎng)絡 N中的全部獨立電源和所有動態(tài)元件上的初始條件置零后得到的網(wǎng)絡。上述并聯(lián)組合稱為諾頓等效網(wǎng)絡。在復頻域中等效網(wǎng)絡由電流源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N0的入端（策動點）導納。另外，還能導出網(wǎng)絡N用于正弦穩(wěn)態(tài)分析和直流分板的等效網(wǎng)絡。

求等效電路的關鍵是求出網(wǎng)絡N的短路電流和網(wǎng)絡N0的入端（策動點）導納。它們均可通過電子計算機求得。

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)絡的諾頓等效電路。在端口電壓電流采用關聯(lián)參考方向時，單口的VCR方程可表示為i=u/Ro isc

2.6 網(wǎng)孔電流法

2.7 節(jié)點電壓法

2.8 受控源和含受控源的簡單電路的分析計算

基本要求與本章小結(jié)

習題

第3章 正弦交流電路

3.1 正弦交流電的基本概念

3.2 正弦量的相量表示

3.3 正弦電流電路中的電阻

3.4 正弦電流電路中的電感

3.5 正弦電流電路中的電容

3.6 相量形式的基爾霍夫定律

3.7 電阻、電感、電容的串聯(lián)電路

3.8 電阻、電感、電容的并聯(lián)電路

3.9 阻抗的連接方式與混聯(lián)電路

3.10 正弦交流電路中的功率

3.11 一般正弦交流電路的計算

3.12 交流電路中的實際器件

3.13 串聯(lián)諧振

3.14 并聯(lián)諧振

基本要求與本章小結(jié)

習題

第4章 互感電路

4.1 互感和互感電壓

4.2 互感線圈的同名端

4.3 有耦合電感的正弦交流電路分析

基本要求與本章小結(jié)

習題

第5章 三相正弦交流電路

5.1 對稱三相正弦量

5.2 三相電源和負載的連接

5.3 對稱三相電路的特點和計算

5.4 不對稱星形連接負載

5.5 三相電路的功率

基本要求與本章小結(jié)

習題

第6章 線性電路過渡過程的時域分析

6.1 換路定律和初始條件的計算

6.2 分析一階電路的三要素

6.3 一階電路的響應

6.4 一階電路的全響應

6.5 階躍函數(shù)和一階電路的階躍響應

基本要求與本章小結(jié)

習題

第7章 非正弦周期電流電路

7.1 周期函數(shù)分解為傅里葉級數(shù)

7.2 非正弦周期性電流電路的有效值和有功功率

7.3 非正弦周期性電流電路的計算

基本要求與本章小結(jié)

習題

第8章 二端口網(wǎng)絡

8.1 二端口網(wǎng)絡

8.2 二端口網(wǎng)絡的導納參數(shù)和阻抗參數(shù)

8.3 二端口網(wǎng)絡的傳輸參數(shù)和混合參數(shù)

8.4 互易二端口網(wǎng)絡的等效電路

基本要求與本章小結(jié)

習題

第9章 磁路和鐵芯線圈電路

9.1 磁場的基本物理量和性質(zhì)

9.2 鐵磁性物質(zhì)的磁化

9.3 磁路和磁路定律

9.4 恒定磁通磁路的計算

9.5 交流鐵芯線圈

9.6 交流鐵芯線圈的電路模型

9.7 理想變壓器

基本要求與本章小結(jié)

習題

第10章 電路的計算機輔助設計

10.1 電路的計算機輔助分析與設計簡介

10.2 輸入并編輯電路

10.3 虛擬儀器及其使用

10.4 電路實例

基本要求與本章小結(jié)

習題

部分習題答案

參考文獻2100433B

國外電子電氣經(jīng)典教材系列：應用電路分析內(nèi)容簡介

《國外電子電氣經(jīng)典教材系列:應用電路分析(英文版)》可作為高等院校電類專業(yè)“電路分析”雙語課的教材，以更清晰、生動、易于理解的方式來闡述電路分析的方法。

國外電子電氣經(jīng)典教材系列：應用電路分析作者簡介

作者：（美國）薩迪庫（Matthew N.O.Sadiku） （美國）Sarhan M.Musa （美國）Charles K.Alexander

Matthew N. O. Sadiku，博士，美國Prairie View A&M大學教授，兼任IEEE Transactions on Education雜志副主編。他曾在朗訊、波音等公司從事研發(fā)工作，發(fā)表過170余篇學術論文，出版過近30部著作。

Sarhan M.Musa，博士，美國Prairie View A&M University大學工程技術系副教授，IEEE高級會員，同時也是2010年度Boeing Welliver Fellow。

Charles K.Alexander，分別于1967年和1971年獲得俄亥俄大學的電氣工程學碩士學位和博士學位，目前為俄亥俄州立大學克利夫蘭分校Fenn工學院電氣與計算機工程系教授以及電子學與航空航天技術研究中心的主任。他是IEEE的會士，曾任IEEE主席和CEO。他于1984年獲得IEEE百年紀念獎章，還先后榮獲英國工程委員會頒發(fā)的杰出工程教育成就獎和杰出工程教育領導獎。

《高職高專系列教材·建筑概論》可作為建設行業(yè)建筑設備類專業(yè)的高職、中職教材，也可作為上述專業(yè)技術人員的參考用書。

《21世紀高等學校本科電子電氣專業(yè)系列實用教材：電路分析教程》可作為電子信息、計算機、電氣控制、自動化等應用型高校本科專業(yè)的電路及電路基礎課程的教材，也可供高職高專學校的相關專業(yè)選用。