電路要點與解題

《電路要點與解題》是2006年西安交大出版社出版的圖書，作者是趙錄懷、王曙鴻。本書為電路課的學習輔導教材，內容覆蓋了現有教材中的基本概念、基本理論和基本方法。

基本介紹

• 書名：電路要點與解題
• 作者：趙錄懷 王曙鴻
• ISBN：7560522319
• 出版社：西安交大出版社
• 出版時間：2006-10-01
• 裝幀：平裝
• 開本：大32開
• 版次：初版

簡介

全書共分8章：電路定律與電路元件、電阻電路、瞬態分析、正弦穩態分析、頻率特性、電路分析的拉普拉斯變換法、運算放大器、二連線埠網路。每章分基本知識點、重點與難點、典型題分析和自我測驗題4部分；附錄為西安交通大學2004年和2005年碩士研究生入學考試題。本書可作為大學生學習電路課程的輔導教材，也可作為有關專業碩士研究生報考人員的複習參考書。

目錄

"叢書總序

前言

第l章電路定律與電路元件

1.1基本知識點

1.1.1基爾霍夫電流定律

基爾霍夫電流定律於1845年由古斯塔夫·基爾霍夫所發現。該定律又稱節點電流定律，其內容是電路中任一個節點上，在任一時刻，流入節點的電流之和等於流出節點的電流之和。

在集總電路中，任何時刻，對任意結點,所有流入流出結點的支路電流的代數和恆等於零。

依據：電流連續性原理。

也就是說，在電路中任一點上，任何時刻都不會產生電荷的堆積或減少現象。

適用範圍：

基爾霍夫定律不僅適用於電路中結點，也可以推廣到電路中任一閉合面。

1）定義：基爾霍夫電流定律（簡稱KCL）：在集總電路中，在任一時刻，流出任一結點的電流代數和恆等於零。

即對任一結點有：∑i =0

注意：“流出”結點電流是相對於電流參考方向而言。“代數和”指電流參考方向，如果是流出結點，則該電流前面取“+”；相反，電流前面取“-”。2）推廣：在集總電路中，在任一時刻，流出任一閉合面的電流代數和恆等於零。“代數和”指電流參考方向如果是流出閉合面，則該電流前面取“+”；相反，電流前面取“─”。

3）本質：是電流連續性的表現，即流入結點的電流等於流出結點的電流。

實際套用：實際問題中的交通問題，有些也是以基爾霍夫電流定律為背景設立的。

1.1.2基爾霍夫電壓定律

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和電壓定律。

定義：在任何一個閉合迴路中，各段電阻上的電壓降的代數和等於電動勢的代數和，即 ∑IR=∑E;從一點出發繞迴路一周回到該點時，各段電壓的代數和恆等於零，即∑U=0

1.1.3電阻

1.1.4電壓源和電流源

電壓源，即理想電壓源，是從實際電源抽象出來的一種模型，在其兩端總能保持一定的電壓而不論流過的電流為多少。電壓源具有兩個基本的性質：第一，它的端電壓定值U或是一定的時間函式U(t)與流過的電流無關。第二，電壓源自身電壓是確定的，而流過它的電流是任意的。

電流源給定的電流，此線路通電流為定值，與你的負載阻值沒有關係。

電流源的內阻相對負載阻抗很大，負載阻抗波動不會改變電流大小。在電流源迴路中串聯電阻無意義，因為它不會改變負載的電流，也不會改變負載上的電壓。在原理圖上這類電阻應簡化掉。負載阻抗只有並聯在電流源上才有意義，與內阻是分流關係。

由於內阻等多方面的原因，理想電流源在真實世界是不存在的，但這樣一個模型對於電路分析是十分有價值的。實際上，如果一個電流源在電壓變化時，電流的波動不明顯，我們通常就假定它是一個理想電流源。

1.1.5受控電壓源和受控電流源

受控支路為一個電壓源，它的輸出電壓（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。

受控電壓源是受控源的一種，分為電流控制電壓源（CCVS）和電壓控制電壓源（VCVS）。 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。

受控源又稱為非獨立源。一般來說，一條支路的電壓或者電流受到非本支路以外的其他因素控制時統稱為受控源。

對於簡單的受控源，如一條支路的電壓或電流受到另外一條支路的電壓或電流控制的情況，這樣的受控源是由兩條支路組成的一種理想化電路原件。受控源的第一條支路的控制支路，呈開路或者短路狀態；第二條支路是受控支路，它是一個電壓源或電流源，起電壓或電流的量值受到第一條支路的電壓或電流的控制。這樣的受控源分為四類，分別為電流控制的電壓源，電流控制的電流源，電壓控制的電壓源和電壓控制的電流源。

1.1.6電容

1.1.7電感

1.1.8二極體

二極體又稱晶體二極體,簡稱二極體(diode)，另外，還有早期的真空電子二極體；它是一種具有單向傳導電流的電子器件。在半導體二極體內部有一個PN結兩個引線端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的轉導性。一般來講，晶體二極體是一個由p型半導體和n型半導體燒結形成的p-n結界面。在其界面的兩側形成空間電荷層，構成自建電場。當外加電壓等於零時，由於p-n 結兩邊載流子的濃度差引起擴散電流和由自建電場引起的漂移電流相等而處於電平衡狀態，這也是常態下的二極體特性。

二極體（英語：Diode），電子元件當中，一種具有兩個電極的裝置，只允許電流由單一方向流過。許多的使用是套用其整流的功能。而變容二極體（Varicap Diode）則用來當作電子式的可調電容器。

大部分二極體所具備的電流方向性我們通常稱之為“整流（Rectifying）”功能。二極體最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過（稱為順向偏壓），反向時阻斷 （稱為逆向偏壓）。因此，二極體可以想成電子版的逆止閥。然而實際上二極體並不會表現出如此完美的開與關的方向性，而是較為複雜的非線性電子特徵——這是由特定類型的二極體技術決定的。二極體使用上除了用做開關的方式之外還有很多其他的功能。

早期的二極體包含“貓須晶體（"Cat's Whisker" Crystals）”以及真空管(英國稱為“熱游離閥（Thermionic Valves）”)。現今最普遍的二極體大多是使用半導體材料如矽或鍺。

正向性

外加正向電壓時，在正向特性的起始部分，正向電壓很小，不足以克服PN結內電場的阻擋作用，正向電流幾乎為零，這一段稱為死區。這個不能使二極體導通的正向電壓稱為死區電壓。當正向電壓大於死區電壓以後，PN結內電場被克服，二極體正嚮導通，電流隨電壓增大而迅速上升。在正常使用的電流範圍內，導通時二極體的端電壓幾乎維持不變，這個電壓稱為二極體的正向電壓。

反向性

外加反向電壓不超過一定範圍時，通過二極體的電流是少數載流子漂移運動所形成反向電流。由於反向電流很小，二極體處於截止狀態。這個反向電流又稱為反向飽和電流或漏電流，二極體的反向飽和電流受溫度影響很大。

擊穿

外加反向電壓超過某一數值時，反向電流會突然增大，這種現象稱為電擊穿。引起電擊穿的臨界電壓稱為二極體反向擊穿電壓。電擊穿時二極體失去單嚮導電性。如果二極體沒有因電擊穿而引起過熱，則單嚮導電性不一定會被永久破壞，在撤除外加電壓後，其性能仍可恢復，否則二極體就損壞了。因而使用時應避免二極體外加的反向電壓過高。

二極體是一種具有單嚮導電的二端器件，有電子二極體和晶體二極體之分，電子二極體現已很少見到，比較常見和常用的多是晶體二極體。二極體的單嚮導電特性，幾乎在所有的電子電路中，都要用到半導體二極體，它在許多的電路中起著重要的作用，它是誕生最早的半導體器件之一，其套用也非常廣泛。

二極體的管壓降：矽二極體（不發光類型）正向管壓降0.7V，鍺管正向管壓降為0.3V，發光二極體正向管壓降會隨不同發光顏色而不同。主要有三種顏色，具體壓降參考值如下：紅色發光二極體的壓降為2.0--2.2V，黃色發光二極體的壓降為1.8—2.0V，綠色發光二極體的壓降為3.0—3.2V，正常發光時的額定電流約為20mA。

二極體的電壓與電流不是線性關係，所以在將不同的二極體並聯的時候要接相適應的電阻。

二極體的特性曲線

與PN結一樣，二極體具有單嚮導電性。矽二極體典型伏安特性曲線（圖）。在二極體加有正向電壓，當電壓值較小時，電流極小；當電壓超過0.6V時，電流開始按指數規律增大，通常稱此為二極體的開啟電壓；當電壓達到約0.7V時，二極體處於完全導通狀態，通常稱此電壓為二極體的導通電壓，用符號UD表示。

1.1.9電源複合支路的等效變換

1.1.10Y形電阻網路與△形電阻網路的等效變換

1.2重點與難點

1.2.1基爾霍夫定律

1.2.2電路元件

1.2.3電路的等效變換

1.3典型題分析

1.4自我測驗題

第2章電阻電路

2.1基本知識點

2.1.1結點電壓法

2.1.2網孔電流法

2.1.3疊加定理

2.1.4替代定理

2.1.5戴維寧定理和諾頓定理

2.1.6特勒根定理

2.2重點與難點

2.2.1電路方程

2.2.2電路定理

2.3典型題分析

2.4自我測驗題

第3章瞬態分析

3.1基本知識點

3.1.1O+初始值

3.1.2一階電路的零輸入回響

3.1.3一階電路的分析

3.1.4一階電路的單位階躍回響

3.1.5RLC串聯電路的零輸入回響

3.1.6狀態變數分析法

3.1.7單位衝激回響

3.1.8卷積

3.2重點與難點

3.2.1一階電路

3.2.2二階電路

3.3典型題分析

3.4自我測驗題

第4章正弦穩態分析

4.1基本知識點4.1.1正弦電流和電壓

4.1.2相量

4.1.3阻抗和導納

4.1.4正弦穩態分析

4.1.5電感線圈間的磁耦合

4.1.6電路含有耦合電感時的計算

4.1.7理想變壓器

4.1.8正弦穩態電路的功率

4.1.9最大功率傳輸

4.1.10對稱三相電路

4.2重點與難點

4.2.1正弦穩態分析

4.2.2耦合電感

4.2.3三相電路

4.3典型題分析

4.4自我測驗題

第5章頻率特性

5.1基本知識點

5.1.1一階網路函式的頻率特性

5.1.2二階網路函式的頻率特性

5.1.3波德圖

5.1.4諧振電路

5.1.5周期信號

5.2重點與難點

5.3典型題分析

5.4自我測驗題

第6章電路分析的拉普拉斯變換法

6.1基本知識點

6.1.1拉普拉斯變換

6.1.2拉普拉斯變換的性質

6.1.3拉普拉斯反變換

6.1.1復頻域零狀態回響分析

6.1.5網路函式的概念

6.1.6網路函式的性質

6.1.7復頻域全回響分析

6.2重點與難點

6.3典型題分析

6.4自我測驗題

第7章運算放大器

7.1基本知識點

7.1.1運算放大器的電路模型

7.1.2運放的線性區基本套用電路

7.1.3理想運放電路的一般分析

7.1.4有源RC濾波器

7.2重點與難點

7.3典型題分析

7.4自我測驗題

第8章二連線埠網路

8.1基本知識點

8.1.1二連線埠網路8.1.2流控參數和壓控參數

8.1.3混合參數

8.1.4傳輸參數

8.1.5二連線埠的連線

8.2重點與難點

8.3典型題分析

8.4自我測驗題

各章自我測驗題參考答案

附錄l西安交通大學20114年碩士研究生入學

考試試題

附錄2西安交通大學2005年碩士研究生入學

考試試題