电路分析基础

第 1 章 电路的基本概念和定律 1 1.1 电路和电路模型 1 1.1.1 电路概述 2 1.1.2 电路模型 2 1.1.3 集总假设概述 3 1.2 电路中的基本物理量 5 1.2.1 电流 5 1.2.2 电压、电动势和电位 8 1.2.3 关联参考方向 11 1.2.4 功率与能量 11 1.3 电路中的基本元件 14 1.3.1 电阻元件 14 1.3.2 电容元件 17 1.3.3 电感元件 19 1.3.4 独立电源 21 1.3.5 受控源 26 1.3.6 运算放大器 29 1.4 电气设备的额定值 31 1.4.1 额定值与实际值 31 1.4.2 额定电压 31 1.4.3 额定电流 31 1.4.4 额定功率 32 1.5 基尔霍夫定律 33 1.5.1 电路中几个常用名词 33 1.5.2 基尔霍夫电流定律 34 1.5.3 基尔霍夫电压定律 35 1.6 电阻电路的等效 37 1.6.1 等效化简分析法 37 1.6.2 电阻的串联分析 38 1.6.3 电阻的并联分析 38 1.6.4 电阻的混联分析 40 1.6.5 Y形电阻电路与△形电阻电路的等效变换 47 1.6.6 电阻网络的等效分析 51 1.7 电源的等效 54 1.7.1 理想电源的串、并联等效 54 1.7.2 实际电源的等效互换 57 1.8 含受控源单口网络的等效电阻 61 1.9 知识拓展与实际应用 63 1.9.1 关于电路的知识 63 1.9.2 实际应用——人体电路模型与用电安全 68 本章小结 70 习题 72 第2章 电路的基本分析方法 77 2.1 支路法 78 2.1.1 电路的两类约束与电路方程 78 2.1.2 支路电流法 79 2.1.3 支路电压法 81 2.2 网孔电流法 82 2.2.1 网孔电流 82 2.2.2 网孔电流法 83 2.2.3 网孔电流法的应用 84 2.3 结点电位法 88 2.3.1 结点电位 88 2.3.2 结点电位法 88 2.3.3 结点电位法的应用 91 2.3.4 弥尔曼定理 93 2.3.5 电路的简化画法 94 2.3.6 结点电位法的注意事项 96 2.4 具有运算放大器的电阻电路 97 2.4.1 理想运算放大器的电阻电路分析 97 2.4.2 理想运算放大器的非线性应用 100 2.5 应用举例 101 2.5.1 计算机辅助分析 101 2.5.2 运用MATLAB进行辅助分析 101 本章小结 103 习题 105 第3章 电路分析中的常用定理 110 3.1 叠加定理和齐次定理 110 3.1.1 叠加定理 110 3.1.2 齐次定理 113 3.2 置换定理 114 3.3 戴维南定理和诺顿定理 115 3.3.1 戴维南定理 116 3.3.2 诺顿定理 116 3.3.3 求解等效电阻的方法 116 3.3.4 等效电源定理的应用 121 3.4 *大功率传输定理 128 3.4.1 电压、功率与电流之间的变化规律 128 3.4.2 *大功率传输定理 129 3.4.3 功率传输效率 134 3.5 互易定理和电路的对偶性 138 3.5.1 互易定理 138 3.5.2 电路的对偶性 141 3.6 知识拓展与实际应用 142 3.6.1 电路设计与故障诊断 142 3.6.2 计算机辅助分析 144 3.6.3 运用Multisim进行分析 144 本章小结 146 习题 148 第4章 正弦交流电路分析 152 4.1 正弦交流电的基本概念 153 4.1.1 正弦量的三要素 153 4.1.2 有效值与相位差 154 4.1.3 同频正弦量的计算 156 4.1.4 正弦稳态响应 157 4.2 正弦交流电的相量表示 157 4.2.1 复数及复数运算 157 4.2.2 正弦量的相量表示法 160 4.3 正弦交流电路中的电阻、电容和电感 161 4.3.1 电阻元件 161 4.3.2 电容元件 162 4.3.3 电感元件 163 4.3.4 基尔霍夫定律的相量形式 164 4.4 阻抗与导纳 165 4.4.1 阻抗和导纳的基本概念 165 4.4.2 阻抗的串联与并联 166 4.4.3 阻抗的串联与导纳的并联互换 168 4.4.4 相量模型应用 169 4.5 正弦稳态电路的相量分析 170 4.5.1 简单正弦稳态电路的相量分析 171 4.5.2 复杂正弦稳态电路的分析 174 4.6 正弦稳态电路的功率 177 4.6.1 瞬时功率 177 4.6.2 有功功率、无功功率和视在功率 178 4.6.3 复功率 179 4.7 功率因数的提高 180 4.7.1 提高功率因数的意义 180 4.7.2 提高功率因数的方法 181 4.7.3 日光灯电路分析 185 4.7.4 *大功率传输定理 186 4.8 交流电路中的谐振 187 4.8.1 RLC串联谐振电路 187 4.8.2 GLC并联谐振电路 192 4.9 多频率正弦稳态电路的计算 194 4.9.1 正弦稳态的叠加 194 4.9.2 非正弦量的有效值和功率 197 4.10 知识拓展与实际应用 198 4.10.1 运用MATLAB进行复数运算 198 4.10.2 运用MATLAB进行相量分析 200 本章小结 202 习题 205 第5章 三相交流电路分析 211 5.1 三相电源及连接 212 5.1.1 对称三相电路 212 5.1.2 三相电源的连接 213 5.1.3 三相电路负载的连接 216 5.2 三相电路的分析 217 5.2.1 一般三相电路的分析 218 5.2.2 对称三相电路的特点 219 5.3 三相电路的计算 221 5.3.1 对称三相电路的计算 222 5.3.2 不对称三相电路的计算 224 5.4 三相电路的功率及其测量 226 5.4.1 三相电路功率的计算 226 5.4.2 三相电路功率的测量 229 5.5 知识拓展与实际应用 230 5.5.1 三相电路的相序测量 230 5.5.2 移相器电路 231 5.5.3 三相系统的配电方式 232 5.5.4 计算机辅助分析 233 本章小结 234 习题 236 第6章 动态电路的时域分析 242 6.1 动态电路的过渡过程 243 6.1.1 过渡过程的产生 243 6.1.2 微分方程的建立 244 6.1.3 电路初始值的确定 245 6.1.4 稳态值的确定 249 6.2 一阶电路分析 249 6.2.1 一阶微分方程及其解 249 6.2.2 一阶电路的零输入响应 252 6.2.3 一阶电路的零状态响应 256 6.2.4 一阶电路的全响应 258 6.2.5 三要素法 260 6.2.6 微分电路和积分电路 272 6.2.7 由运算放大器构成的微分电路和积分电路 275 6.3 二阶电路 277 6.3.1 RLC串联电路的零输入响应 277 6.3.2 RLC串联电路的全响应和零状态响应 284 6.3.3 GCL并联电路 286 6.3.4 一般二阶电路 287 6.4 知识拓展与实际应用 289 6.4.1 闪光灯电路分析 289 6.4.2 延时电路 290 6.4.3 汽车点火电路 291 6.4.4 计算机辅助分析 292 本章小结 296 习题 298 第7章 耦合电感、理想变压器及双口网络 307 7.1 耦合电感 307 7.1.1 自感与互感及耦合系数 307 7.1.2 耦合电感的同名端 309 7.1.3 耦合电感的VCR 310 7.2 耦合电感电路分析 312 7.2.1 耦合电感的去耦等效 312 7.2.2 耦合电感电路的计算 316 7.2.3 空心变压器电路 317 7.3 理想变压器 319 7.3.1 理想变压器的VCR 319 7.3.2 理想变压器的阻抗变换 321 7.4 双口网络 323 7.4.1 双口网络的概念 323 7.4.2 双口网络的方程与参数 324 7.4.3 双口网络的等效电路 326 7.4.4 具有端接的双口网络 327 7.5 知识拓展与实际应用 328 7.5.1 远距离输电 328 7.5.2 电力变压器 329 7.5.3 实际变压器特性 329 本章小结 332 习题 335 第8章 电路仿真实验 337 8.1 Multisim虚拟仿真软件的简单使用 337 8.1.1 实验目的 337 8.1.2 实验原理 338 8.1.3 实验器材 345 8.1.4 实验内容 345 8.1.5 实验要求 345 8.1.6 思考题 346 8.2 直流电路虚拟仿真分析 346 8.2.1 实验目的 346 8.2.2 实验原理 346 8.2.3 实验器材 347 8.2.4 实验内容与步骤 347 8.2.5 实验要求 347 8.2.6 思考题 348 8.3 戴维南定理虚拟仿真分析 348 8.3.1 实验目的 348 8.3.2 实验原理 348 8.3.3 实验器材 349 8.3.4 实验内容 350 8.3.5 实验要求 352 8.3.6 思考题 352 8.4 日光灯电路虚拟仿真设计及功率因数提高 352 8.4.1 实验目的 352 8.4.2 实验器材 353 8.4.3 设计要求及提示 353 8.4.4 实验要求 355 8.4.5 思考题 355 8.5 一阶电路时域响应虚拟仿真分析 355 8.5.1 实验目的 355 8.5.2 实验原理 356 8.5.3 实验器材 358 8.5.4 实验内容 358 8.5.5 实验要求 359 8.5.6 思考题 359 8.6 二阶电路的阶跃响应虚拟仿真研究（综合） 359 8.6.1 实验目的 359 8.6.2 实验原理 359 8.6.3 实验器材 360 8.6.4 实验内容与步骤 361 8.6.5 实验要求 362 8.6.6 思考题 362 8.7 二阶RLC串联电路的瞬态响应虚拟仿真研究 362 8.7.1 实验目的 362 8.7.2 实验原理 362 8.7.3 实验器材 364 8.7.4 实验内容与步骤 364 8.7.5 实验要求 365 8.7.6 思考题 365 8.8 三相交流电路虚拟仿真分析 366 8.8.1 实验目的 366 8.8.2 实验原理 366 8.8.3 实验器材 368 8.8.4 实验内容 368 8.8.5 实验要求 369 8.8.6 思考题 369 8.9 无源二端网络参数虚拟仿真研究 370 8.9.1 实验目的 370 8.9.2 实验原理 370 8.9.3 实验器材 371 8.9.4 实验内容 371 8.9.5 实验要求 372 8.9.6 思考题 372 8.10 双口网络的等效电路虚拟仿真设计 372 8.10.1 实验目的 372 8.10.2 实验原理 372 8.10.3 实验器材 373 8.10.4 实验内容 374 8.10.5 实验要求 374 8.10.6 思考题 374 参考文献 375