电路

第1章 基本概念与基本定律 1 1.1 电荷与电流 2 1.1.1 电荷的定义和特性 2 1.1.2 电流的参考方向 3 1.1.3 电流的定义 3 1.2 电压 4 1.2.1 电压的定义 4 1.2.2 电压的参考方向 4 1.3 功率和电能 5 1.3.1 电功率的定义 5 1.3.2 电压、电流的关联参考方向 6 1.3.3 功率守恒与电能的计算 6 1.4 电路元件和电路模型 7 1.4.1 电路元件的集总假设 7 1.4.2 电路模型 8 1.5 电阻元件和欧姆定律 8 1.5.1 电阻元件和欧姆定律的概念 8 1.5.2 线性电阻的特性 8 1.5.3 电阻元件上的功率与能量 10 1.6 电压源和电流源 10 1.6.1 电压源的概念与伏安特性 10 1.6.2 电流源的概念与伏安特性 11 1.6.3 电压源和电流源的功率 12 1.7 受控源 12 1.7.1 受控源的定义 12 1.7.2 线性受控源 13 1.8 基尔霍夫定律 14 1.8.1 支路、节点和回路的概念 14 1.8.2 基尔霍夫电流定律 15 1.8.3 基尔霍夫电压定律 16 习题 18 第2章 电路的等效变换 22 2.1 电路等效的概念 22 2.2 无源一端口的等效电阻 23 2.2.1 无源一端口等效电阻的概念 23 2.2.2 电阻元件的串联与并联 24 2.2.3 含受控源一端口等效电阻的 计算 26 2.3 电压源、电流源的串联与并联 27 2.3.1 电压源的串联与并联 27 2.3.2 电流源的串联与并联 28 2.3.3 电压源和电流源的串联与并联 29 2.4 实际电源模型和等效变换 29 2.4.1 实际电源的两种模型 29 2.4.2 两种电源模型的等效变换 30 2.5 电阻Y连接和△连接电路的 等效变换 32 习题 35 第3章 电路的基本分析方法 39 3.1 电路的拓扑关系 39 3.1.1 图的初步概念 39 3.1.2 电路模型和图的关系 41 3.2 电路KCL和KVL方程的独立性 42 3.2.1 电路KCL方程的独立性 42 3.2.2 电路KVL方程的独立性 43 3.3 支路电流法 44 3.4 网孔电流法和回路电流法 45 3.4.1 网孔电流法 46 3.4.2 回路电流法 49 3.5 节点电压法 51 习题 55 第4章 电路定理 60 4.1 线性电路 60 4.1.1 线性电路的概念 60 4.1.2 线性电路方程的性质 61 4.2 叠加定理和齐性定理 61 4.2.1 叠加定理 62 4.2.2 齐性定理 65 4.3 替代定理 65 4.4 戴维南定理和诺顿定理 67 4.4.1 戴维南定理 67 4.4.2 诺顿定理 70 *4.5 特勒根定理 71 *4.6 互易定理 74 4.7 *大功率传输条件 75 4.8 对偶原理 77 习题 79 第5章 含运算放大器电路分析 83 5.1 运算放大器的电路模型 83 5.2 含理想运放的电阻电路分析 85 5.2.1 比例运算电路 85 5.2.2 加法运算与减法运算电路 86 习题 88 第6章 电容元件和电感元件 91 6.1 电容元件 91 6.1.1 电容元件及其电压、电流关系 91 6.1.2 电容元件上的功率和能量 93 6.1.3 电容元件的串、并联 94 6.2 电感元件 95 6.2.1 电感元件及其电压、电流关系 95 6.2.2 电感元件上的功率和能量 97 6.2.3 电感元件的串、并联 98 习题 99 第7章 一阶电路分析 103 7.1 动态电路与换路定则 103 7.1.1 动态电路和状态变量 104 7.1.2 动态电路的换路定则 105 7.2 一阶电路的零输入响应 107 7.3 一阶电路的零状态响应 111 7.4 一阶电路的全响应与三要素法 114 7.4.1 一阶电路的全响应 114 7.4.2 三要素法 115 7.5 一阶电路的阶跃响应 117 7.5.1 单位阶跃函数 117 7.5.2 阶跃函数在电路中的应用 118 7.5.3 一阶电路的阶跃响应 119 7.6 一阶电路的冲激响应 120 7.6.1 单位冲激函数 120 7.6.2 单位冲激函数的性质 121 7.6.3 电容电压和电感电流的跃变 122 7.6.4 冲激响应 123 7.7 阶跃响应与冲激响应的关系 124 习题 126 第8章 二阶电路分析 131 8.1 二阶电路的零输入响应 131 8.1.1 过阻尼响应 132 8.1.2 临界阻尼响应 133 8.1.3 欠阻尼响应 134 8.2 二阶电路的阶跃响应和冲激响应 136 8.2.1 二阶电路的阶跃响应 136 8.2.2 二阶电路的冲激响应 137 *8.3 一般二阶电路 139 习题 141 第9章 正弦量与相量 144 9.1 正弦量 144 9.1.1 正弦量的三要素 144 9.1.2 有效值的定义、正弦量的 有效值 145 9.1.3 正弦量的相位差 146 9.2 正弦量的相量表示 147 9.2.1 复数 147 9.2.2 相量的定义 149 9.2.3 时域运算和相量运算的关系 150 9.3 三种基本电路元件和电路定律的 相量关系 152 9.3.1 电阻元件的相量关系 152 9.3.2 电感元件的相量关系 153 9.3.3 电容元件的相量关系 154 9.3.4 KCL、KVL的相量形式 154 9.4 阻抗和导纳 156 9.4.1 阻抗和导纳的定义 156 9.4.2 阻抗和导纳的等效变换 158 9.5 阻抗(导纳)的串联和并联 158 9.5.1 阻抗的串联 159 9.5.2 阻抗(导纳)的并联 159 习题 161 第10章 正弦稳态电路分析 164 10.1 正弦稳态电路的分析方法 164 10.2 正弦稳态电路的功率 168 10.2.1 瞬时功率 169 10.2.2 有功功率和功率因数 169 10.2.3 无功功率 170 10.2.4 视在功率 170 10.2.5 R、 L、 C元件的有功和 无功功率 171 10.3 复功率 171 10.4 功率因数的提高 172 10.5 正弦稳态*大功率传输 174 习题 176 第11章 三相电路 180 11.1 三相对称电压 180 11.1.1 三相对称电压的产生 180 11.1.2 三相电源的连接、线电压与 相电压 181 11.2 三相负载 183 11.2.1 三相负载的连接 183 11.2.2 三相负载中的电流和电压 184 11.3 对称三相电路的计算 184 11.3.1 负载Y连接电路的计算 184 11.3.2 负载△连接电路的计算 186 11.4 不对称三相电路的计算 187 11.5 三相电路的功率 189 11.5.1 三相电路的功率 189 11.5.2 三相电路功率的测量 190 习题 192 第12章 耦合电感电路 194 12.1 耦合电感 194 12.1.1 耦合电感及其伏安关系 194 12.1.2 耦合电感的耦合系数 197 12.2 耦合电感的串联与并联 197 12.2.1 耦合电感的串联 197 12.2.2 耦合电感的并联 199 12.3 空芯变压器 201 12.4 理想变压器 203 12.4.1 理想变压器的理想条件 203 12.4.2 理想变压器的电压、电流关系 203 12.4.3 理想变压器的阻抗变换 205 习题 206 第13章 电路的频率响应 210 13.1 串联电路的频域响应与谐振 210 13.1.1 RLC串联电路的频率响应 210 13.1.2 RLC串联电路谐振的 条件与特点 211 13.1.3 谐振电路的通频带、品质因数和 选择性 212 13.2 并联谐振 214 13.2.1 并联电路谐振的条件 214 13.2.2 并联谐振电路的特点 214 13.3 正弦稳态电路的网络函数 215 13.3.1 频域网络函数的定义 216 13.3.2 网络函数的幅频特性和 相频特性 216 *13.4 波特图 218 13.4.1 对数坐标与分贝的概念 218 13.4.2 幅频特性和相频特性的 波特图 219 *13.5 滤波器 224 习题 225 第14章 非正弦周期信号电路分析 229 14.1 非正弦周期信号及傅里叶分解 229 14.1.1 非正弦周期信号 229 14.1.2 非正弦周期信号的傅里叶 分解 230 14.2 有效值、平均值和平均功率 232 14.2.1 非正弦周期信号的有效值 233 14.2.2 非正弦周期信号的平均值 233 14.2.3 非正弦周期的平均功率 234 14.3 非正弦周期信号电路的分析 234 *14.4 对称三相电路中的高次谐波 236 14.4.1 对称三相非正弦的周期量 236 14.4.2 零序谐波激励下的对称 电路分析 237 *14.5 傅里叶级数的指数形式 239 *14.6 傅里叶变换简介 240 14.6.1 傅里叶积分 240 14.6.2 傅里叶变换 241 习题 242 第15章 拉普拉斯变换及其在 电路中的应用 244 15.1 拉普拉斯变换的定义 244 15.2 拉普拉斯变换的性质 245 15.2.1 线性性质 245 15.2.2 微分性质 246 15.2.3 积分性质 247 15.2.4 延迟性质 247 15.3 s域电路定律和运算电路模型 248 15.3.1 s域电路定律 249 15.3.2 基本电路元件的s域模型 249 15.3.3 s域电路方程 251 15.4 F(s)的分解及拉普拉斯反变换 252 15.4.1 单根情况 252 15.4.2 共轭复根情况 253 15.4.3 重根情况 254 15.5 拉普拉斯变换在线性电路分析 中的应用 256 15.6 s域网络函数 260 15.6.1 s域网络函数的定义 260 15.6.2 s域网络函数的零点和极点 262 15.6.3 极点与冲激响应 264 *15.7 卷积积分 266 15.7.1 卷积积分的定义 266 15.7.2 拉普拉斯变换的卷积定理 267 15.7.3 卷积积分在电路分析中的 应用 268 习题 270 第16章 电路的矩阵方程 275 16.1 关联矩阵 275 16.1.1 关联矩阵的概念 275 16.1.2 用关联矩阵表示的KCL和KVL 方程 276 16.2 回路矩阵 277 16.2.1 回路矩阵的概念 277 16.2.2 用回路矩阵表示的KVL和KCL 方程 278 *16.3 割集与割集矩阵 279 16.3.1 割集的定义 279 16.3.2 割集矩阵 280 16.3.3 用割集矩阵表示的KVL和KCL 方程 281 16.4 回路电流矩阵 282 16.4.1 复合支路 282 16.4.2 回路电流矩阵方程 282 16.4.3 含受控源的复合支路 284 16.5 节点电压矩阵 286 16.5.1 复合支路 286 16.5.2 节点电压矩阵方程 287 *16.6 割集电压矩阵 289 *16.7 状态方程及矩阵表示 290 习题 294 第17章 二端口网络 298 17.1 二端口网络 298 17.2 二端口网络参数 299 17.2.1 Y参数 299 17.2.2 Z参数 301 17.2.3 H参数 304 17.2.4 T参数 305 17.2.5 二端口参数之间的关系 306 17.3 二端口的转移函数 308 17.4 二端口网络的互联 310 17.4.1 二端口网络的串联 310 17.4.2 二端口网络的并联 311 17.4.3 二端口网络的级联 312 17.5 回转器和负阻抗变换器 313 17.5.1 回转器 313 17.5.2 负阻抗变换器 314 习题 315 第18章 非线性电路简介 319 18.1 非线性电路的基本分析方法 319 18.1.1 非线性电路的图解分析法 320 18.1.2 非线性电路的迭代计算 分析法 320 18.2 非线性电路的近似分析方法 321 18.2.1 分段线性化分析法 321 18.2.2 小信号分析方法 322 习题 325 部分习题答案 327 参考文献 343