圖書信息
出版時間:2005-8-1字 數:731000
版 次:1頁 數:492
印刷時間:2006-7-1
紙 張:膠版紙
ISBN:9787508320861包 裝:平裝
內容簡介
本書是根據教育部新頒布的《電路課程教學基本要求》編寫的。在編寫的過程中,考慮了教學的適用性和例於自學的特點,突出教學重點和實用性,同時兼顧了與前期和後續課程之間的關係。
全書共分15章,主要內容是:基爾霍夫定律及其矩陣形式、簡單電路的等效、網路分析的一般方法、網路定理、非法性電阻電路分析、正弦穩態分析、耦合元件和耦合電路、正弦穩態三相電路、非正弦周期電流電路的穩態分析、二連線埠網路、線性動態電路的時域分析、線性動態電路的復頻域分析、網路的狀態變數分析法、均勻傳輸線的正弦穩態分析、無損耗均勻傳輸的暫態分析。另外有兩個附錄,附錄A為
EWB簡介,附錄B為
MATLAB簡介。書中每章後附有習題,並附有部分習題答案。
本書為21世紀高等學校規劃教材。
本書為普通高等學校電氣信息類專業的教材,也可作為高職高專及函授教材,同時還可作為相關工作程技術人員的參考用書。
目錄
前言
第一章 基爾霍夫定律及其矩陣形式
1-1 電路及電路模型
電流流過的迴路叫做電路,又稱導電迴路。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而不會經過該元件,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)或稱電子迴路,是由電器設備和
元器件, 按一定方式連線起來,為
電荷流通提供了路徑的總體,也叫電子線路或稱電氣迴路,簡稱網路或迴路。如
電源、
電阻、
電容、
電感、
二極體、
三極體、
電晶體、
IC和
電鍵等,構成的網路、
硬體。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線而成。用不同特性的電路元件按照不同的方式連線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。
1-2 電流、電壓及功率
功率是指物體在單位時間內所做的功,即功率是描述
做功快慢的物理量。功的數量一定,時間越短,功率值就越大。求功率的公式為功率=功/時間
物理意義
公式
功率可分為
電功率,力的功率等。故
計算公式也有所不同。
電功率計算公式:P=W/t =UI;在純電阻電路中,根據歐姆定律U=IR代入P=UI中還可以得到:P=I*IR=(U*U)/R
在動力學中:功率計算公式:P=W/t(平均功率);P=Fvcosa(瞬時功率)
因為
W=F(
f 力)×S(s位移)(功的
定義式),所以求功率的公式也可推導出
P=F·v(當
v表示平均
速度時求出的功率為相應過程的平均功率,當
v表示瞬時速度時求出的功率為相應狀態的
瞬時功率)。
單位
P表示功率,單位是“
瓦特”,簡稱“瓦”,符號是“W”。W表示功,單位是“
焦耳”,簡稱“焦”,符號是“J”。“t”表示時間,單位是“
秒”,符號是“s”。
功率越大轉速越高,汽車的最高速度也越高,常用
最大功率來描述汽車的
動力性能。最大功率一般用
馬力(PS)或千瓦(kW)來表示,1馬力等於0.735
千瓦。1
W=1
J/s1-3 電阻元件
1-4 電容元件
1-5 電感元件
電感元件是一種儲能元件,電感元件的原始模型為導線繞成圓柱線圈。當線圈中通以電流i,線上圈中就會產生磁通量Φ,並儲存能量。表征電感元件(簡稱電感)產生磁通,存儲磁場的能力的參數,也叫電感,用L表示,它在數值上等於單位電流產生的磁鏈。電感元件是指電感器(電感線圈)和各種變壓器。
“電感元件”是“電路分析”學科中電路模型中除了電阻元件R,電容元件C以外的一個電路基本元件。線上性電路中,電感元件以電感量L表示。元件的“伏安關係”是線性電路分析中除了基爾霍夫定律以外的必要的約束條件。電感元件的伏安關係是 v=L(di/dt),也就是說,電感元件兩端的電壓,除了電感量L以外,與電阻元件R不同,它不是取決於電流i本身,而是取決於電流對時間的變化率(di/dt).電流變化愈快,電感兩端的電壓愈大,反之則愈小。據此,在“穩態”情況下,當電流為直流時,電感兩端的電壓為零;當電流為正弦波時,電感兩端的電壓也是正弦波,但在相位上要超前電流(π/2);當電流為周期性等腰三角形波時,電壓為矩形波,如此等等。總的來說,電感兩端的電壓波形比電流變化得更快,含有更多的高頻成分。
通俗地說,穿過一個閉合導體迴路的磁感線條數稱為
磁通量。由於穿過閉合載流導體(很多情況是線圈)的磁場在其內部形成的
磁通量變化,根據
法拉第電磁感應定律,閉合導體將產生一個
電動勢以“反抗”這種變化,即
電磁感應現象。電感元件的電磁感應分為自感應和互感應,自身磁場線上圈內產生磁通量變化導致的電磁感應現象,稱為“自感應”現象;外部磁場線上圈裡磁通量變化產生的電磁感應現象,稱為“互感應”現象。
比如,當電流以1安培/秒的變化速率穿過一個1亨利的電感元件,則引起1伏特的感應電動勢。當纏繞導體的導線匝數增多,導體的電感也會變大,不僅匝數,每匝(環路)面積,連纏繞材料都會影響電感大小。此外,用高滲透性材料纏繞導體也會令磁通量增加。
電感元件即利用這種感應的原理,在電路中發揮了許多作用。
1-6 獨立電源
所謂獨立電源,就是電壓源的電壓或
電流源的電流不受外電路的控制而獨立存在的電源。
1-7 受控電源
所謂受控電源,是指
電壓源的電壓和電流源的電流,是受電路中其它部分的電流或電壓控制的,這種電源稱為受控電源。分為
電壓控制電壓源(VCVS)、電壓控制電流源(VCCS)、電流控制電壓源(CCVS)、和電流控制電流源(CCCS)。
受控電源又成為“非獨立”源。受控電壓源的激勵電壓或受控電流源的激勵電流與獨立電壓源的激勵電壓或獨立電流源的激勵電流有所不同,後者是獨立量,前者則受電路中某部分電壓或電流控制。
雙極電晶體的集電極電流受基極電流控制,運算放大器的輸出電壓受輸入電壓控制,所以這類器件的電路模型中要用到受控電源。
受控電壓源或受控電流源視控制量是電壓或電流可分為電壓控制電壓源(VCVS)、電壓控制電流源(VCCS)、電流控制電壓源(CCVS)和電流控制電流源(CCCS)。
受控源的分析方法:
1.受控電壓源的端電壓或受控電流源的輸出電流只隨其控制量的變化而變化,若控制量不變,受控電壓源的端電壓或受控電流源的輸出電流將不會隨外電路變化而變化。即受控源在控制量不變的情況下,其特性與獨立源相同。
2.對於獨立源推導得出的結論,基本也適用於受控源。
3.
在對含受控源電路的分析過程中,受控源的控制量所在支路必須保留,不允許有任何改變。
1-8 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律,是分析和計算較為複雜電路的基礎,1845年由
德國物理學家G.R.
基爾霍夫(Gustav Robert Kirchhoff,1824~1887)提出。它既可以用於
直流電路的分析,也可以用於
交流電路的分析,還可以用於含有電子元件的
非線性電路的分析。運用基爾霍夫定律進行
電路分析時,僅與電路的連線方式有關,而與構成該電路的元器件具有什麼樣的性質無關。基爾霍夫定律包括電流定律(KCL)和
電壓定律(KVL),前者套用於電路中的節點而後者套用於電路中的迴路。
1-9 網路圖論的基本概念
1-10 有向圖與KCL、KVL的矩陣表示
小結
習題一
參考答案
第二章 簡單電路的等效
2-1 等效電路的概念
2-2 電阻元件的串聯與並聯
2-3 △形和Y形電阻電路的等效變換
2-4 電源的等效變換
2-5 無伴電源的等效變換
2-6 線性電阻網路的輸入電阻
小結
習題二
參考答案
第三章 網路分析的一般方法
3-1 電路分析中的方程
3-2 支路電流法
3-3 節點電壓法
3-4 迴路電流法
3-5 割集分析法
小結
習題三
參考答案
第四章 網路定理
4-1 電路的線性性質與疊加定理
4-2 替代定理
4-3 戴維南定理和諾頓定理
4-4 特勒根定理
4-5 互易定理
小結
習題四
參考答案
第五章 非線性電阻電路分析
5-1 非線性電阻元件特性
5-2 非線性電阻電路的圖解法
5-3 非線性電阻電路的小信號分析法
5-4 非線性電阻電路的分段線性化分析法
5-5 非線性電阻電路的電路方程
5-6 非線性電阻電路的數值分析法
小結
習題五
參考答案
第六章 正弦穩態電路分析
6-1 正弦量的基本概念
6-2 正弦量的相量表示法
6-3 KCL、KVL的相量形式
6-4 電阻、電感、電容元件特徵方程的相量形式及其功率
6-5 復阻抗、復導納及其關係
6-6 正弦穩態電路的功率
6-7 正弦穩態電路的分析計算
6-8 正弦穩態電路的頻率特性
小結
習題六
參考答案
第七章 耦合元件和耦合電路
第八章 正弦穩態三相電路
第九章 非正弦周期電流電路的穩態分析
第十章 二連線埠網路
第十一章 線性動態電路的時域分析
第十二章 線性動態電路的復頻域分析
第十三章 網路的狀態變數分析法
第十四章 均勻傳輸線的正弦穩態分析
第十五章 無損耗均勻傳輸線的暫態分析
附錄A EWB簡介
附錄B MATLAB簡介