電路與電路仿真分析

《電路與電路仿真分析》是2011年機械工業出版社出版的圖書，作者是李西平。

基本介紹

• 書名：電路與電路仿真分析
• 作者：李西平
• ISBN：9787111348450
• 定價：28.00元
• 出版社：機械工業出版社
• 出版時間：2011年9月20日
• 裝幀：平裝

內容簡介

本書從高等職業教育的實際需求出發，內容編排力求突出工程套用，首次引入具有中文界面的電路仿真軟體(tina pro)輔助教學，將理論教學、技能訓練與虛擬仿真分析融為一體，體現“學以致用”的教學宗旨。本書主要內容包括：電路的基本概念和基本定律、電路的等效變換、電路的一般分析方法和基本定理、正弦穩態電路分析、正弦穩態電路的頻率回響及諧振、非正弦交流電路、動態電路的過渡過程分析，以及11個虛擬仿真實驗等。相關理論知識的內容，大部分章節都配有例題、電路仿真範例和“思考與練習”，每章末都配有對應的練習題和模擬自測題及其答案。

本書具有較強的可讀性和趣味性。可作為高職院校電子類、機電類、計算機類、自動化類專業的教材，可用於社會上相關領域的培訓教材。同時亦可供工程技術人員以及業餘愛好者自學參考。

章節目錄

前言

電路仿真軟體tina pro中的標示符號

第1章　電路的基本概念和基本定律

1.1電路和電路模型

電路diànlù，electric circuit 專指：由金屬導線和電氣以及電子部件組成的導電迴路，稱其為電路。直流電通過的電路稱為“直流電路”;交流電通過的電路稱為“交流電路”。

電路是電流所流經的路徑。

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。負電荷可以在其中流動。

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。

1.2電流、電壓及其參考方向

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。

1.3電功率

物理學名詞，電流在單位時間內做的功叫做電功率。是用來表示消耗電能的快慢的物理量，用P表示，它的單位是瓦特（Watt），簡稱瓦，符號是W。功率單位　電功率(簡稱功率)所表示的物理意義是電路元件或設備在單位時間內吸收或發出的電能。兩端電壓為U、通過電流為I的任意二端元件(可推廣到一般二端網路)的功率大小為P = UI功率的國際單位制單位為瓦特(W)，常用的單位還有毫瓦(mW)、千瓦(kW)，它們與W的換算關係是：1W= 1000 mW；1kw=1000W

吸收或發出：一個電路最終的目的是電源將一定的電功率傳送給負載，負載將電能轉換成工作所需要的一定形式的能量。即電路中存在發出功率的器件(供能元件)和吸收功率的器件(耗能元件)。習慣上，通常把耗能元件吸收的功率寫成正數，把供能元件發出的功率寫成負數，而儲能元件(如理想電容、電感元件)既不吸收功率也不發出功率，即其功率P = 0。通常所說的功率P又叫做有功功率或平均功率。

1.4電阻元件與歐姆定律

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。

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，但是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，在很低的溫度時存在超導的現象，這些都會影響電阻的阻值。）

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)

1.5獨立電源

1.6受控源

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。

1.7基爾霍夫定律

基爾霍夫定律是德國物理學家基爾霍夫提出的。基爾霍夫定律是電路理論中最基本也是最重要的定律之一。它概括了電路中電流和電壓分別遵循的基本規律。它包括基爾霍夫電流定律（KCL）和基爾霍夫電壓定律（KVL）。

練習題1

模擬自測題1

模擬自測題1答案

第2章　電路的等效變換

2.1單口網路等效變換的概念

2.2電阻串、並聯電路的等效電路

電阻（Resistance，通常用“R”表示），在物理學中表示導體對電流阻礙作用的大小。導體的電阻越大，表示導體對電流的阻礙作用越大。不同的導體，電阻一般不同，電阻是導體本身的一種特性。電阻將會導致電子流通量的變化，電阻越小，電子流通量越大，反之亦然

2.3電壓源串聯和電流源並聯的等效變換

2.4實際電源的兩種模型之間的等效變換

練習題2

模擬自測題2

模擬自測題2(部分)答案

第3章　電路的一般分析方法和基本定理

3.1節點分析法

節點分析法（node-analysis method）的基本指導思想是用未知的節點電壓代替未知的支路電壓來建立電路方程，以減少聯立方程的元數。節點電壓是指獨立節點對非獨立節點的電壓。套用基爾霍夫電流定律建立節點電流方程，然後用節點電壓去表示支路電流，最後求解節點電壓的方法叫節點分析法。

1、選定參考節點（節點③）和各支路電流的參考方向，

並對獨立節點（節點①和節點②）分別套用基爾霍夫電流定律列出電流方程。

2、根據基爾霍夫電壓定律和歐姆定律，建立用節點電壓和已知的支路電阻來表

示支路電流的支路方程。

3、將支路方程和節點方程相結合，消去節點方程中的支路電流變數，代之以節點電壓變數，經移項整理後，獲得以兩節點電壓為變數的節點方程。

3.2網孔分析法

3.3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

3.4戴維南定理

戴維南定理（Thevenin's theorem）：含獨立電源的線性電阻單口網路N，就連線埠特性而言，可以等效為一個電壓源和電阻串聯的單口網路。電壓源的電壓等於單口網路在負載開路時的電壓uoc；電阻R0是單口網路內全部獨立電源為零值時所得單口網路N0的等效電阻。

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

3.5最大功率傳輸定理

練習題3

模擬白測題3

模擬自測題3(部分)答案

第4章　正弦穩態電路分析

4.1正弦電壓和電流

4.2正弦量的相量表示法

4.3基爾霍夫定律的相量形式

4.4正弦穩態電路的相量模型

4.5電路的一般分析方法在正弦電路中的套用

4.6正弦穩態電路的功率和能量

4.7磁場與變壓器

4.8三相交流電路

練習題4

模擬自測題4

模擬自測題4答案

第5章　正弦穩態電路的頻率回響及諧振

5.1網路函式及頻率回響

5.2rc電路的頻率回響、高通及低通電路

5.3rlc串聯電路的頻率回響及諧振

練習題5

模擬自測題5

模擬自測題5答案

第6章　非正弦交流電路

6.1周期函式的傅立葉級數

6.2非正弦交流電路的計算

6.3諧波電壓及電流條件下有功功率的計算

6.4指數形式的傅立葉級數

6.5傅立葉變換

練習題6

模擬自測題6

模擬自測題6答案

第7章　動態電路的過渡過程分析

7.1rc電路過渡過程產生的原因

7.2一階電路過渡過程分析的三要素法

7.3電路的穩態、暫態回響及零輸入、零狀態回響

7.4rlc串聯電路的過渡過程

7.5rlc串聯電路的零輸入回響

練習題7

模擬自測題7

模擬白測題7答案

第8章　虛擬仿真實驗

實驗1電路元器件的伏安特性

實驗2電路定理仿真實驗

實驗3電壓源與電流源的等效變換

實驗4電阻式溫度計的設計與實現

實驗5正弦交流電路

實驗6正弦交流電路功率及功率因數的測量

實驗7三相正弦交流電路

實驗8負阻抗變換器的設計

實驗9諧振電路的仿真

實驗10一階電路動態回響分析

實驗11二階電路動態回響分析

參考文獻

讀者評價

這本書於我而言如同甘露，相信我今後的人生會因為這本書而發生改變，非常值得一讀的一本書，推薦給好友，但沒推薦給同事，哈哈，原因相信大家都清楚哈。

如題，估計是賣得太好，感覺做工不是很好

現在這段時間正是我心態不正確的時候，買來這本書很可以調節，表示深深的感謝！