電路基礎學習輔導與習題解析

《電路基礎學習輔導與習題解析》是2009年10月清華大學出版社出版的圖書，作者是劉景夏、胡冰新。本書著力於“電路基礎”課程知識體系的梳理、學習方法的啟迪和解題方法的指導，強調基本概念、基本理論和基本方法的準確理解和靈活運用。

基本介紹

• 書名：電路基礎學習輔導與習題解析
• 作者：劉景夏胡冰新
• 定價：28.00元
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2009年10月
• 裝幀：平裝
• 開本：16開

編輯推薦

該書是為配合普通高等教育“十一五”國家級規劃教材《電路基礎》和《電路分析基礎教程》等實施教學而編寫的參考書。這本書可作為通信、電子、計算機、自控、測控與儀器、信息類專業學生學習“電路基礎”課程的輔助教材，也可作為研究生入學考試複習資料。

理解

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。

延伸

電子迴路，是由電氣設備和元器件（用電器），按一定方式聯接起來，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。如電阻、電容、電感、二極體、三極體和開關等，構成的網路。

電路規模的大小，可以相差很大，小到矽片上的積體電路，大到高低壓輸電網。

根據所處理信號的不同，電子電路可以分為模擬電路和數字電路。

電路（英語：Electrical circuit）或稱電子迴路，是由電氣設備和元器件, 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。

內容簡介

《電路基礎學習輔導與習題解析》著力於“電路基礎”課程知識體系的梳理、學習方法的啟迪和解題方法的指導，強調基本概念、基本理論和基本方法的準確理解和靈活運用，是為配合普通高等教育“十一五”國家級規劃教材《電路基礎》（第三版，西安電子科技大學出版社）和《電路分析基礎教程》（清華大學出版社）等實施教學而編寫的參考書。全書共分7章：電路的基本規律、電阻電路分析、動態電路、正弦穩態分析、電路的頻率回響和諧振現象、二連線埠電路、非線性電路。每章均由內容提要、知識結構、基本要求、解題指導、習題解析和自測試題6部分組成。

《電路基礎學習輔導與習題解析》可作為通信、電子、計算機、自控、測控與儀器、信息類專業學生學習“電路基礎”課程的輔助教材，也可作為研究生入學考試複習資料。

圖書目錄

第1章 電路的基本規律

1.1 內容提要

1.1.1 實際電路與電路模型

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。

1.1.2 電路變數

1.1.3 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。

1.1.4 電路元件

1.1.5 等效二端網路概念

1.1.6 一些簡單的等效規律和公式

1.1.7 利用等效概念分析電路

1.1.8 運算放大器

運算放大器（簡稱“運放”）是具有很高放大倍數的電路單元。在實際電路中，通常結合反饋網路共同組成某種功能模組。由於早期套用於模擬計算機中，用以實現數學運算，故得名“運算放大器”。運放是一個從功能的角度命名的電路單元，可以由分立的器件實現，也可以實現在半導體晶片當中。隨著半導體技術的發展，大部分的運放是以單晶片的形式存在。運放的種類繁多，廣泛套用於電子行業當中。

運算放大器最早被設計出來的目的是將電壓類比成數字，用來進行加、減、乘、除的運算，同時也成為實現模擬計算機（analog computer）的基本建構方塊。然而，理想運算放大器的在電路系統設計上的用途卻遠超過加減乘除的計算。今日的運算放大器，無論是使用電晶體（transistor）或真空管（vacuum tube）、分立式（discrete）元件或積體電路（integrated circuits）元件，運算放大器的效能都已經逐漸接近理想運算放大器的要求。早期的運算放大器是使用真空管設計，現在則多半是積體電路式的元件。但是如果系統對於放大器的需求超出積體電路放大器的需求時，常常會利用分立式元件來實現這些特殊規格的運算放大器。

1960年代晚期，仙童半導體（Fairchild Semiconductor）推出了第一個被廣泛使用的積體電路運算放大器，型號為μA709，設計者則是鮑伯·韋勒（Bob Widlar）。但是709很快地被隨後而來的新產品μA741取代，741有著更好的性能，更為穩定，也更容易使用。741運算放大器成了微電子工業發展歷史上一個獨一無二的象徵，歷經了數十年的演進仍然沒有被取代，很多積體電路的製造商至今仍然在生產741。直到今天μA741仍然是各大學電子工程系中講解運放原理的典型教材。

1.2 知識結構

1.3 基本要求

1.4 解題指導

1.5 習題解析

1.6 自測試題

第2章 電阻電路分析

2.1 內容提要

2.1.1 電路的圖

2.1.2 電路方程

2.1.3 2b法和支路法

2.1.4 迴路法

2.1.5 網孔法

2.1.6 節點法

2.1.7 齊次定理和疊加定理

疊加定理陳述為：由全部獨立電源線上性電阻電路中產生的任一電壓或電流，等於每一個獨立電源單獨作用所產生的相應電壓或電流的代數和。

線上性電路中，任一支路的電流（或電壓）可以看成是電路中每一個獨立電源單獨作用於電路時，在該支路產生的電流（或電壓）的代數和（疊加）。

線性電路的這種疊加性稱為疊加定理。

也就是說，只要電路存在惟一解，線性電阻電路中的任一結點電壓、支路電壓或支路電流均可表示為以下形式：

y=H1us1+H2us2+…Hmusm+K1is1+K2is2+…+Knisn

式中uSk(k=1,2,…,m)表示電路中獨立電壓源的電壓；

iSk(k=1,2,…,n)表示電路中獨立電流源的電流。

Hk(k=1,2,…,m)和Kk(k=1,2,…,n)是常量，它們取決於電路的參數和輸出變數的選擇，而與獨立電源無關

2.1.8 替代定理

2.1.9 等效電源定理

2.1.10 最大功率傳輸條件

2.1.11 特勒根定理

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。

2.1.12 互易定理

在只含一個電壓源（或電流源），不含受控源的線性電阻電路中，電壓源（或電流源）與電流表（電壓表）互換位置，電流表（電壓表）讀數不變。這種性質成為互易定理。

僅含線性時不變二端電阻和理想變壓器的雙口網路，稱為互易雙口。

互易定理：對於互易雙口，存在以下關係。

R12=R21

G12=G21

H12=-H21

T11T22-T12T21=1

2.2 知識結構

2.3 基本要求

2.4 解題指導

2.5 習題解析

2.6 自測試題

第3章 動態電路

3.1 內容提要

3.1.1 動態元件

3.1.2 動態電路方程的建立及其解

3.1.3 電路的初始值

3.1.4 動態電路的回響

3.1.5 直流一階電路的三要素法

3.1.6 一階電路的階躍回響

3.1.7 正弦激勵下一階電路回響

3.2 知識結構

3.3 基本要求

3.4 解題指導

3.5 習題解析

3.6 自測試題

第4章 正弦穩態分析

4.1 內容提要

4.1.1 正弦量

4.1.2 正弦量的相量表示法

4.1.3 兩類約束的相量形式

4.1.4 阻抗和導納

4.1.5 正弦穩態電路的分析與計算

4.1.6 正弦穩態電路的功率

4.1.7 互感耦合電路

4.1.8 變壓器

4.1.9 三相電路

三相電路。三相交流電源指能夠提供3個頻率相同而相位不同的電壓或電流的電源，最常用的是三相交流發電機。三相發電機的各相電壓的相位互差120°。它們之間各相電壓超前或滯後的次序稱為相序。三相電動機在正序電壓供電時正轉，改為負序電壓供電時則反轉。因此，使用三相電源時必須注意其相序。一些需要正反轉的生產設備可通過改變供電相序來控制三相電動機的正反轉。　 三相電路是一種特殊的交流電路，由三相電源、三相負載和三相輸電線路組成。 世界上電力系統電能生產供電方式大都採用三相制。

4.2 知識結構

4.3 基本要求

4.4 解題指導

4.5 習題解析

4.6 自測試題

第5章 電路的頻率回響和諧振現象

5.1 內容提要

5.1.1 網路函式與頻率回響

5.1.2 RC電路的頻率特性

5.1.3 RLC串聯諧振電路

5.1.4 GLC並聯諧振電路

5.1.5 實用的簡單並聯諧振電路

5.1 6複雜諧振電路

5.2 知識結構

5.3 基本要求

5.4 解題指導

5.5 習題解析

5.6 自測試題

第6章 二連線埠電路

6.1 內容提要

6.1.1 二連線埠電路的方程和參數

6.1.2 二連線埠電路的等效電路

6.1.3 二連線埠電路的連線

6.1.4 具有端接的二連線埠電路分析

6.2 知識結構

6.3 基本要求

6.4 解題指導

6.5 習題解析

6.6 自測試題

第7章 非線性電路

7.1 內容提要

7.1.1 非線性元件

7.1.2 非線性電阻的串聯和並聯

7.1.3 非線性電阻電路的分析

7.1.4 小信號分析法

7.2 知識結構

7.3 基本要求

7.4 解題指導

7.5 習題解析

7.6 自測試題

附錄A 自測試題參考答案

附錄B 期中測試與綜合測試模擬試題

附錄C 期中測試與綜合測試模擬試題參考答案