電路分析與基礎教程

《電路分析與基礎教程》是2010年6月1日機械工業出版社出版的圖書，作者是蔣志堅。

基本介紹

• 書名：電路分析與基礎教程
• 作者：蔣志堅
• ISBN：9787111298588
• 出版社： 機械工業出版社
• 出版時間：2010-6-1

內容簡介

本書是針對普通高等院校培養工程套用型人才的需求，組織不僅具有深厚的專業基礎知識，而且具有豐富的一線教學經驗的教師隊伍編寫的。本書的特點是：包含了電路理論的全部基本內容，並結合後續課程和教學改革，整合或簡化了部分教學內容；基礎理論部分的章節（如電路模型與電路基本定理）在講明基本概念的同時，強調理論的系統性和理論的套用意義；其他章節或者按照思想方法編寫（如電路的等效變換一章突出“等效”的思想方法、二連線埠網路分析一章突出“模組化”的思想方法），或者按照解決的工程問題編寫（如正弦穩態電路和電路的暫態分析分屬不同的工程問題），突出學習的目的性和針對性。本書的部分章節配備有相應的實驗內容，並精選了適量的練習題，力求結構簡明精練，難度適中，實用夠用。

本書可作為全國普通高等院校本科電氣與信息類專業電路理論課程的教材，也可供其他不同類型院校的師生參考。

圖書目錄

緒言

第1章　電路的模型與基本概念

1.1　實際電路與理想電路

1.2　電路的基本概念

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。

1.3　無源元件的理想模型

1.4　獨立電源模型

1.5　受控源模型

受控源又稱為非獨立源。一般來說，一條支路的電壓或電流受本支路以外的其它因素控制時統稱為受控源。受控源由兩條支路組成，其第一條支路是控制支路，呈開路或短路狀態；第二條支路是受控支路，它是一個電壓源或電流源，其電壓或電流的量值受第一條支路電壓或電流的控制。受控源可以分成四種類型。

電壓或電流受電路中其它部分的電壓或電流控制的電壓源或電流源，稱為受控源。

受控源是一種四端元件，它含有兩條支路，一條是控制支路，另一條是受控支路。受控支路為一個電壓源或為一個電流源，它的輸出電壓或輸出電流（稱為受控量），受另外一條支路的電壓或電流（稱為控制量）的控制，該電壓源，電流源分別稱為受控電壓源和受控電流源，統稱為受控源。

1.6　電路的功率

1.7　實驗

習題

第2章　電路基本定律

2.1　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。

2.2　典型支路歐姆定律

在同一電路中，導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻阻值成反比，這就是歐姆定律，基本公式是I=U/R。歐姆定律由喬治·西蒙·歐姆提出，為了紀念他對電磁學的貢獻，物理學界將電阻的單位命名為歐姆，以符號Ω表示。

電阻的性質

由歐姆定律I=U/R的推導式R=U/I或U=IR不能說導體的電阻與其兩端的電壓成正比，與通過其的電流成反比，因為導體的電阻是它本身的一種屬性，取決於導體的長度、橫截面積、材料和溫度、濕度（初二階段不涉及濕度），即使它兩端沒有電壓，沒有電流通過，它的阻值也是一個定值。（這個定值在一般情況下，可以看做是不變的，因為對於光敏電阻和熱敏電阻來說，電阻值是不定的。對於有些導體來講，在很低的溫度時還存在超導的現象，這些都會影響電阻的阻值，也不得不考慮。）

導體中的電流與導體兩端的電壓成正比，與導體的電阻成反比。（表達式：I=U:R)

電阻的單位

電阻的單位歐姆簡稱歐（Ω）。1Ω定義為：當導體兩端電勢差為1伏特（ν），通過的電流是1安培（Α）時，它的電阻為1歐（Ω）。

計算公式

R=U/I

2.3　線性定律

2.4　特勒根定理

對於一個具有n個結點和b條支路的電路，假設各條支路電流和支路電壓取關聯參考方向，並令（i1,i2,···,ib）、（u1,u2,···,ub）分別為b條支路的電流和電壓，則對於任何時間t，有i1*u1+i2*u2+···+ib*ub=0

如果有兩個具有n個結點和b條支路的電路，它們具有相同的圖，但由內容不同的支路構成。假設各支路電流和電壓都取關聯參考方向，並分別用（I1，I2，···,Ib）、（U1,U2,···,Ub）和（ǐ1,ǐ2,···,ǐb）、（ǔ1、ǔ2、···,ǔb）表示兩電路中b條支路的電流和電壓，則對於任何時間t，有ǐ1*U1+ǐ2*U2+···+ǐb*Ub=0以及I1*ǔ1+I2*ǔ2+···+Ib*ǔb=0

概述:

兩個拓撲結構相同的集總參數電路中各對應的電流、電壓的乘積之和為零 。1952年由B.H.特勒根提出。定理指出，若兩個集總參數電路（電路本身最大線性尺寸遠小於電路中電流或電壓的波長）1和2 具有相同的有向圖，並且二者的支路電壓和支路電流分別滿足基爾霍夫定律，則恆有：

式中 U k 和 I k 分別是電路1的支路電壓和支路電流， ǔk和 ǐk分別是電路2 的支路電壓和支路電流 ， b 為兩個電路的支路數。兩式的兩組支路電流和支路電壓也可以是同一電路中不同狀態下的兩組電流和電壓（各表示一種工作狀態）。若將上式中的ǔk 和 ǐk都換成 U k 和 I k （這相當於式中支路電流和支路電壓都用同一電路中同一狀態的支路電流和支路電壓），則有 ǐ1*ǔ1+ǐ2*ǔ2+···+ǐb*ǔb=0以及I1*U1+I2*U2+···+Ib*Ub=0,即定理2的形式簡化為定理1。

套用特勒根定理可方便地證明電路中的互易定理、復功率平衡定理等。

特勒根定理1明確反映了電路實際功率的守恆。但特勒根定理2曾僅僅被認為只有功率守恆的數學形式，卻無法與實際電路對應，因此定理2也被稱為“擬功率定理”。定理2後也被證明反映了電路實際功率的守恆，並具有共軛性。

2.5　實驗

習題

第3章　電阻電路的系統分析方法

3.1　電路的獨立方程

*3.2　支路電流法和支路電壓法

3.3　迴路電流法

3.4　節點電壓法

習題

第4章　電路的等效變換

4.1　電路的等效變換及其原則

4.2　無源一連線埠的等效變換

4.3　獨立電源的等效變換

4.4　替代定理

4.5　戴維南定理和諾頓定理

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·戴維南於1883年提出的一個電學定理。由於早在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。其內容是：一個含有獨立電壓源、獨立電流源及電阻的線性網路的兩端，就其外部型態而言，在電性上可以用一個獨立電壓源V和一個鬆弛二端網路的串聯電阻組合來等效。在單頻交流系統中，此定理不僅只適用於電阻，也適用於廣義的阻抗。

對於含獨立源，線性電阻和線性受控源的單口網路（二端網路），都可以用一個電壓源與電阻相串聯的單口網路（二端網路）來等效，這個電壓源的電壓，就是此單口網路（二端網路）的開路電壓，這個串聯電阻就是從此單口網路（二端網路）兩端看進去，當網路內部所有獨立源均置零以後的等效電阻。

uoc 稱為開路電壓。Ro稱為戴維南等效電阻。在電子電路中，當單口網路視為電源時，常稱此電阻為輸出電阻，常用Ro表示；當單口網路視為負載時，則稱之為輸入電阻，並常用Ri表示。電壓源uoc和電阻Ro的串聯單口網路，常稱為戴維南等效電路。

當單口網路的連線埠電壓和電流採用關聯參考方向時，其連線埠電壓電流關係方程可表為：U=R0i+uoc

諾頓定理(Norton's theorem)：含獨立源的線性電阻單口網路N，就連線埠特性而言，可以等效為一個電流源和電阻的並聯。電流源的電流等於單口網路從外部短路時的連線埠電流isc；電阻R0是單口網路內全部獨立源為零值時所得網路N0的等效電阻。

4.6　實驗

習題

第5章　正弦穩態電路分析

5.1　複數

5.2　正弦電壓和正弦電流的特徵

5.3　正弦量的相量表示法

5.4　電路定律的相量形式

5.5　阻抗與導納

5.6　正弦穩態電路的相量分析

5.7　正弦穩態電路的功率

5.8　實驗1

5.9　實驗2

習題

第6章　正弦穩態電路分析的工程套用

第7章　三相正弦穩態電路分析

第8章　低階電路的暫態分析

第9章　一般線性電路的暫態分析——拉普拉斯變換法

第10章　二連線埠網路分析

附錄　Multisim仿真軟體使用簡介

習題參考答案

參考文獻