電路原理教程

成書過程

修訂過程

該教材編寫分工如下：汪泉負責編寫第2、3、9章，其餘各章由汪建編寫，全書由汪建統稿。

出版工作

2017年10月1日，該教材由清華大學出版社出版。

出版社工作人員

責任編輯	封面設計	責任校對	責任印製
盛東亮	李召霞	梁毅	李紅英

內容簡介

該教材介紹了電路的基本原理和基本分析方法。全書共13章，主要內容包括：電路的基本定律和電路元件，電路分析方法——等效變換法、電路方程法、運用電路定理法，含運算放大器的電阻電路，動態元件，正弦穩態分析，諧振電路與互感耦合電路，三相電路，非正弦周期性穩態電路分析，雙口網路，暫態分析方法——經典分析法、復頻域分析法。

教材目錄

第1章電路定律和電路元件

1.1電路的基本概念

一、電路

二、電路模型

三、集中參數電路和分布參數電路

四、電路理論的研究內容

五、電路中的幾個術語

1.2電流、電壓及其參考方向

一、電流

二、電壓和電位

三、電流和電壓的參考方向

1.3功率和能量

一、電功率的定義

二、電功率的計算

三、能量及電路的無源性、有源性

1.4電路的基本定律——基爾霍夫定律

一、基爾霍夫電流定律

二、基爾霍夫電壓定律

三、關於基爾霍夫定律的說明

1.5電路元件的分類

1.6電阻元件

一、電阻元件的定義及分類

二、線性時不變電阻元件

三、線性時不變電阻元件的功率和能量

四、線性時變電阻元件

五、非線性電阻元件

1.7獨立電源

一、獨立電壓源

二、獨立電流源

1.8受控電源

一、四種形式的受控電源

二、受控源的相關說明

習題

第2章電路分析方法之一——等效變換法

2.1等效電路和等效變換的概念

一、二端電路及連線埠的概念

二、等效電路

三、等效變換

2.2電阻元件的串聯和並聯

一、電阻元件的串聯

二、電阻元件的並聯

2.3電阻元件的混聯

一、混聯電阻電路的等效電阻

二、求混聯電路入端電阻的方法要點

三、混聯電路中電壓、電流的計算

2.4線性電阻的形連線和△形連線的等效變換

一、元件的形連線和△形連線

二、電阻電路的△等效變換

2.5電源的等效變換

一、實際電源的電路模型

二、實際電源的兩種電路模型的等效變換

三、任意支路與理想電源連線時的等效電路

2.6無伴電源的轉移

一、無伴電源的概念

二、無伴電壓源的轉移

三、無伴電流源的轉移

2.7受控電源的等效變換

一、受控電源的戴維寧諾頓等效變換

二、其他連線形式的受控源的等效變換

三、含受控源電路的去耦等效變換

2.8求入端等效電阻的幾種特殊方法

一、入端電阻的定義

二、電位的相關特性

三、電橋平衡法

四、對稱法

習題

第3章電路分析方法之二——電路方程法

3.1概述

3.2典型支路及其支路特性

一、典型支路及其支路特性方程

二、電路含有受控源時的支路特性方程

3.32b變數分析法

3.4支路電流分析法

一、支路法方程的導出

二、視察法建立支路法方程

三、電路中含受控源時的支路電流法方程

四、套用支路電流法時對無伴電流源支路的處理方法

3.5節點分析法

一、節點法方程的導出

二、視察法建立節點法方程

三、電路中含受控源時的節點法方程

四、電路中含無伴電壓源時的節點法方程

五、節點分析法的相關說明

3.6迴路分析法

一、迴路電流的概念

二、迴路法方程的導出

三、視察法建立迴路法方程

四、電路中含受控源時的迴路法方程

五、電路中含無伴電流源時的迴路法方程

六、網孔電流分析法

習題

第4章電路分析方法之三——運用電路定理法

4.1疊加定理

一、線性電路疊加性的示例

二、疊加定理的內容

三、疊加定理的證明

四、關於疊加定理的說明

五、運用疊加定理求解電路的步驟

六、運用疊加定理求解電路示例

七、線性電路中的線性關係

4.2替代定理

一、替代定理的內容

二、替代定理的證明

三、關於替代定理的說明

4.3戴維寧定理和諾頓定理

一、等效電源定理的內容

二、戴維寧定理的證明

三、關於等效電源定理的說明

四、戴維寧電路和諾頓電路的互換

五、求戴維寧電路和諾頓電路的方法

六、用等效電源定理求解電路的方法和步驟

七、關於含受控源電路的戴維寧（或諾頓）等效電路的非唯一性

4.4最大功率傳輸定理

一、最大功率傳輸定理的內容

二、最大功率傳輸定理的證明

三、關於最大功率傳輸定理的說明

四、運用最大功率傳輸定理求解電路的步驟

4.5特勒根定理

一、特勒根定理的內容

二、關於特勒根定理的說明

4.6互易定理

一、互易電路

二、互易定理的內容

三、互易定理的證明

四、關於互易定理的說明

五、運用互易定理求解電路示例

4.7對偶原理和對偶電路

一、電路中的對偶現象

二、對偶原理

三、對偶電路的做法

習題

第5章含運算放大器的電阻電路

5.1運算放大器及其特性

一、實際運算放大器及其特性

二、理想運算放大器及其特性

5.2含運算放大器的電阻電路分析

習題

第6章動態元件

6.1奇異函式

一、階躍函式

二、單位脈衝函式PΔ（t）

三、衝激函式

6.2波形的奇異函式表示法

一、閘門函式及其表達式

二、用閘門函式表示分段連續的波形

6.3電容元件

一、電容元件的定義及線性時不變電容元件

二、線性時不變電容元件的伏安關係

三、電容電壓的連續性原理

四、電容元件的能量

6.4電感元件

一、電感線圈的磁鏈和感應電壓

二、電感元件的定義及線性時不變電感元件

三、線性時不變電感元件的伏安關係

四、電感電流的連續性原理

五、電感元件的能量

6.5動態元件的串聯和並聯

一、電容元件的串聯和並聯

二、電感元件的串聯和並聯

習題

第7章正弦穩態電路分析

7.1正弦交流電的基本概念

一、正弦交流電

二、正弦量的三要素

三、同頻率正弦量的相位差

四、周期性電量的有效值

7.2正弦量的相量表示

一、複數和複數的四則運算

二、用相量表示正弦量

7.3基爾霍夫定律的相量形式

一、KCL的相量形式

二、KVL的相量形式

7.4RLC元件伏安關係式的相量形式

一、正弦穩態電路中的電阻元件

二、正弦穩態電路中的電感元件

三、正弦穩態電路中的電容元件

四、RLC元件在正弦穩態下的特性小結

7.5復阻抗和復導納

一、復阻抗

二、復導納

7.6用相量法求解電路的正弦穩態回響

一、正弦穩態分析方法之一——等效變換法

二、正弦穩態分析方法之二——電路方程法

三、正弦穩態分析方法之三——運用電路定理法

7.7相量圖與位形圖

一、相量圖

二、位形圖

7.8正弦穩態電路中的功率

一、瞬時功率

二、平均功率（有功功率）

三、無功功率

四、視在功率和功率三角形

五、復功率守恆定理

六、最大功率傳輸定理

7.9功率因數的提高

一、提高功率因數的意義

二、提高功率因數的方法

三、提高功率因數的計算方法及示例

四、關於提高功率因數計算的說明

習題

第8章諧振電路與互感耦合電路

8.1串聯諧振電路

一、電路頻率回響的概念

二、諧振及其定義

三、串聯諧振的條件

四、實現串聯諧振的方法

五、串聯諧振時的電壓和電流相量

六、串聯諧振電路中的能量

七、串聯諧振電路的品質因數

八、串聯諧振電路的頻率特性

8.2並聯諧振電路

一、並聯諧振的條件

二、並聯諧振時的電壓相量和電流相量

三、並聯諧振電路中的能量

四、並聯諧振電路的品質因數

五、並聯諧振電路的頻率特性及通頻帶

六、實用並聯諧振電路的分析

8.3一般諧振電路及其計算

一、由LC元件構成的電路

二、由RLC元件構成的一般諧振電路

8.4耦合電感與電感矩陣

一、互感現象和耦合電感器

二、互感係數和耦合係數

三、電感矩陣

四、耦合電感元件的電壓方程

五、耦合電感元件的含受控源的等效電路

六、耦合電感元件中的磁場能量

8.5互感耦合電路的分析

一、用視察法列寫互感耦合電路的方程

二、用電感矩陣法列寫互感耦合電路的電路方程

8.6耦合電感元件的去耦等效電路

一、耦合電感元件的串聯

二、耦合電感元件的並聯

三、多繞組耦合電感元件的混聯

四、有一公共連線點的兩繞組耦合電感元件

8.7空心變壓器電路

一、空心變壓器電路的去耦等效電路

二、空心變壓器電路的含受控源的等效電路

三、反射阻抗的概念及初級迴路的去耦等效電路

8.8全耦合變壓器與理想變壓器

一、全耦合變壓器

二、理想變壓器

8.9理想變壓器電路的計算

一、分析理想變壓器電路時應注意的問題

二、理想變壓器電路的分析方法

習題

第9章三相電路

9.1三相電路的基本概念

一、對稱三相電源

二、對稱三相電源的相序

三、三相電路中電源和負載的連線方式

9.2三相電路的兩種基本連線方式

一、三相電路的星形連線

二、三相電路的三角形連線

9.3對稱三相電路的計算

一、對稱星形三相電路的計算

二、對稱三角形三相電路的計算

三、其他形式的對稱三相電路的計算

四、複雜對稱三相電路的計算

9.4不對稱三相電路的計算

一、不對稱三相電路的一般計算方法

二、簡單不對稱三相電路的計算示例

9.5三相電路的功率及測量

一、對稱三相電路的功率

二、不對稱三相電路的功率

三、三相電路功率的測量

習題

第10章周期性非正弦穩態電路分析

10.1周期性非正弦穩態電路的基本概念

一、周期性非正弦電壓、電流

二、周期性非正弦穩態電路

三、非正弦電路的穩態分析方法

10.2周期性非正弦函式的諧波分析

一、周期性非正弦函式的傅立葉展開式

二、幾種對稱的周期函式

10.3周期性非正弦函式的頻譜圖

一、周期性非正弦函式的頻譜和頻譜圖

二、作頻譜圖的方法

10.4周期性非正弦電壓、電流的有效值與平均值

一、周期電壓、電流的有效值

二、周期電壓、電流的平均值和均絕值

10.5周期性非正弦穩態電路的功率

一、周期性非正弦穩態電路的瞬時功率

二、周期性非正弦穩態電路的有功功率（平均功率）

三、周期性非正弦穩態電路的視在功率和功率因數

10.6周期性非正弦電源激勵下的穩態電路分析

一、計算非正弦穩態電路的基本思路

二、諧波阻抗

三、計算非正弦穩態電路的步驟

四、非正弦穩態電路計算舉例

五、濾波器的概念

10.7周期性非正弦電源激勵下的對稱三相電路

一、對稱三相周期性非正弦電路

二、對稱三相非正弦電路的諧波分析

三、對稱三相非正弦電路的若干特點

四、高次諧波的危害

五、非正弦對稱三相電路的計算舉例

習題

第11章雙口網路

11.1雙口網路及其方程

一、多端網路連線埠的定義

二、雙口網路及其連線埠變數

三、雙口網路的方程

11.2雙口網路的參數

一、Z參數

二、Y參數

三、H參數（混合參數）

四、T參數（傳輸參數）

五、用實驗方法測取雙口網路的參數

11.3雙口網路參數間的關係

11.4雙口網路的等效電路

一、互易雙口網路的等效電路

二、非互易雙口網路的等效電路

三、關於雙口網路等效電路的說明

11.5複合雙口網路

一、雙口網路的串聯

二、雙口網路的並聯

三、雙口網路的級聯

四、雙口網路的串並聯

11.6有載雙口網路

一、有載雙口網路的輸入阻抗和輸出阻抗

二、有載雙口網路的特性阻抗

三、有載雙口網路計算示例

11.7迴轉器與負阻抗變換器

一、迴轉器

二、負阻抗變換器

習題

第12章暫態分析方法之一——時域分析法

12.1動態電路暫態過程的基本概念

一、動態電路的暫態過程

二、動態電路的階數及其確定方法

三、暫態過程的分析方法

四、建立動態電路微積分方程的方法

12.2動態電路初始值的確定

一、電量的初始值和原始值的概念

二、動態電路的初始狀態

三、初始值y（0+）的計算方法

四、各階導數初始值diy（0+）dti的求法

12.3關於動態電路初始狀態的突變

一、產生突變現象的電路形式

二、確定電容電壓突變數的“割集（節點）電荷守恆原則”

三、確定電感電流突變數的“迴路磁鏈守恆原則”

四、初始狀態突變數的計算方法

12.4一階電路的回響

一、一階電路的零輸入回響

二、一階電路的零狀態回響

三、一階電路的全回響

四、三要素法

12.5二階電路

一、二階電路的零輸入回響

二、二階電路的全回響

12.6階躍回響和衝激回響

一、階躍回響

二、衝激回響

12.7線性時不變網路零狀態回響的基本特性

一、線性特性

二、微分與積分特性

三、時不變特性

12.8卷積

一、卷積積分及其基本性質

二、卷積積分的計算方法

習題

第13章暫態分析方法之二——復頻域分析法

13.1拉普拉斯變換

一、拉普拉斯變換對

二、幾種常用函式的象函式

三、拉氏反變換

13.2拉普拉斯變換的基本性質

13.3用部分分式展開法求拉氏反變換

一、F（s）只有簡單極點時的拉氏反變換

二、F（s）含有多重極點時的拉氏反變換

13.4用運算法求解暫態過程

一、運算法

二、基氏定律及元件伏安關係式的運算形式

三、運算電路

四、用運算法解電路的暫態過程

13.5網路函式

一、網路函式的定義和分類

二、網路函式的相關說明

三、求取網路函式的方法

四、零點、極點及零極點與網路的穩定性

五、零點、極點與頻率回響

六、零點和零傳輸

七、無源網路綜合初步

習題

附錄A電路專業辭彙中英文對照表

附錄B習題參考答案

參考文獻

（註：目錄排版順序為從左列至右列）

教學資源

該教材有配套教材——《電路原理教程——學習指導與習題題解》。

書名	書號	出版社	出版時間	作者
《電路原理教程——學習指導與習題題解》	9787302505341	清華大學出版社	2018.08.01	汪建

教材特色

該教材從培養學生分析、解決電路問題的能力出發，通過對電路原理課程中重點、難點及解題方法的論述，將基本內容的敘述和學習方法的指導融合。

強調對基本概念的準確理解。對重點、難點內容用注釋方式予以較詳盡的說明和討論；對在理解和掌握上易出錯之處給予必要的提示；
重視對基本分析方法的訓練和掌握。對各種解題方法給出了具體步驟，並用實例說明這些解題方法的具體套用，且許多例題同時給出多種解法供讀者比較；
注意培養學生獨立思考、善於靈活運用基本概念和方法分析解決各種電路問題的能力；通過對一些典型的或綜合性較強且有一定難度的例題的講解，進一步討論各種電路分析方法的靈活套用。

作者簡介

汪建，華中科技大學電氣與電子工程學院教授，中國南方十省電工理論學會理事長、武漢電工理論學會理事長、湖北省電機工程學會電工理論專業委員會主任委員。擔任湖北省精品課程“電路理論”課程負責人。主要研究方向為電路與系統、網路理論、電氣信息檢測技術、智慧型儀器等。