高職高專電氣系列教材·電路分析

《高職高專電氣系列教材·電路分析》是2007年重慶大學出版社出版的圖書。本書以現代電工技術的基本知識、基本理論為主線，介紹了電路分析方面的基礎知識。

基本介紹

• 書名：高職高專電氣系列教材·電路分析
• ISBN：9787562442189
• 頁數：258頁
• 出版社：重慶大學出版社
• 出版時間：2007年8月1日
• 裝幀：平裝
• 開本：16
• 正文語種：簡體中文

內容簡介

《高職高專電氣系列教材?電路分析》以培養套用能力為目的，介紹了電路的基本概念和基本定律、直流電阻電路的分析與計算、正弦交流電路、互感電路、三相正弦交流電路、線性電路過渡過程的時域分析、非正弦周期電流電路、二連線埠網路、磁路和鐵芯線圈電路、電路的計算機輔助設計等。《電路分析》在內容組織和編寫安排上，有難有易，深入淺出，通俗易懂。為兼顧教學和自學，每章後附有小結和習題，書後附有習題參考答案。

《電路分析》適合作高等職業學校、高等專科學校、成人高等學校、本科院校舉辦的二級職業技術學院以及民辦高等學校電類各專業“電路分析”、“電工基礎”等課程教材，也可供有關工程技術人員參考。

目錄

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。

1.2 電路中的基本物理量

1.3 電阻元件及電阻的連線

1.4 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。

基本要求與本章小結

習題

第2章 直流電阻電路的分析與計算

2.1 電阻星形連線與三角形連線的等效變換

2.2 電壓源和電流源及其等效變換

2.3 支路電流法

2.4 疊加原理

疊加原理;superposition principle

在數學物理中經常出現這樣的現象：幾種不同原因的綜合所產生的效果，等於這些不同原因單獨產生效果的累加。例如，物理中幾個外力作用於一個物體上所產生的加速度，等於各個外力單獨作用在該物體上所產生的加速度的總和，這個原理稱為疊加原理。疊加原理適用範圍非常廣泛，數學上線性方程，線性問題的研究，經常使用疊加原理。

在物理學與系統理論中，疊加原理（superposition principle），也叫疊加性質（superposition property），說對任何線性系統“在給定地點與時間，由兩個或多個刺激產生的合成反應是由每個刺激單獨產生的反應之和。”

從而如果輸入 A 產生反應 X，輸入 B 產生 Y，則輸入 A+B 產生反應 (X+Y)。

用數學的話講，對所有線性系統 F(x)=y，其中 x 是某種程度上的刺激（輸入）而 y 是某種反應（輸出），刺激的疊加（即“和”）得出分別反應的疊加

在數學中，這個性質更常被叫做可加性。在絕大多數實際情形中，F 的可加性表明它是一個線性映射，也叫做一個線性函式或線性運算元。

此原理在物理學與工程學中有許多套用，因許多物理系統可以線性系統為模型。例如，一個梁可作為一個線性系統，其中輸入刺激是在樑上的結構荷重，而輸出反應是梁的撓度。因為物理系統通常只是近似線性的，疊加原理只是真實物理現象的近似；從這裡可以察知這些系統的操作區域。

疊加原理適用於任何線性系統，包括代數方程、線性微分方程、以及這些形式的方程組。輸入與反應可以是數、函式、矢量、矢量場、隨時間變化的信號、或任何滿足一定公理的其它對象。注意當涉及到矢量與矢量場時，疊加理解為矢量和。

1.如果幾個電荷同時存在,它們電場就互相疊加,形成合電場.這時某點的場強等於各個電荷單獨存在時在該點產生的場強的矢量和,這叫做電場的疊加原理.

2.點電荷系電場中某點的電勢等於各個點電荷單獨存在時,在該點產生的電勢的代數和,稱為電勢疊加原理.

在物理學與系統理論中，疊加原理（superposition principle），也叫疊加性質（superposition property），說對任何線性系統

“在給定地點與時間，由兩個或多個刺激產生的合成反應是由每個刺激單獨產生的反應之和。”

從而如果輸入 A 產生反應 X，輸入 B 產生 Y，則輸入 A+B 產生反應 (X+Y)。

用數學的話講，對所有線性系統 F(x)=y，其中 x 是某種程度上的刺激（輸入）而 y 是某種反應（輸出），刺激的疊加（即“和”）得出分別反應的疊加：

在數學中，這個性質更常被叫做可加性。在絕大多數實際情形中，F 的可加性表明它是一個線性映射，也叫做一個線性函式或線性運算元。

此原理在物理學與工程學中有許多套用，因許多物理系統可以線性系統為模型。例如，一個梁可作為一個線性系統，其中輸入刺激是在樑上的結構荷重，而輸出反應是梁的撓度。因為物理系統通常只是近似線性的，疊加原理只是真實物理現象的近似；從這裡可以察知這些系統的操作區域。

疊加原理適用於任何線性系統，包括代數方程、線性微分方程、以及這些形式的方程組。輸入與反應可以是數、函式、向量、向量場、隨時間變化的信號、或任何滿足一定公理的其它對象。注意當涉及到向量與向量場時，疊加理解為向量和。

2.5 戴維南定理和諾頓定理

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

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。

諾頓定理與戴維南定理互為對偶的定理。定理指出，一個含有獨立電源線性二端網路N(圖1a), 就其外部狀態而言,可以用一個獨立電流源isc和一個鬆弛二端網路N0的並聯組合來等效(圖1b)。其中，isc是網路N的短路電流，鬆弛網路N0是將網路 N中的全部獨立電源和所有動態元件上的初始條件置零後得到的網路。上述並聯組合稱為諾頓等效網路。在復頻域中等效網路由電流源Isc和運算元阻抗Yi(s)並聯而成（圖2）。Isc(s)是短路電流的拉普拉斯變換，Yi(s)是鬆弛網路N0的入端（策動點）導納。另外，還能導出網路N用於正弦穩態分析和直流分板的等效網路。

求等效電路的關鍵是求出網路N的短路電流和網路N0的入端（策動點）導納。它們均可通過電子計算機求得。

isc稱為短路電流。Ro稱為諾頓電阻，也稱為輸入電阻或輸出電阻。電流源isc和電阻Ro的並聯單口，稱為單口網路的諾頓等效電路。在連線埠電壓電流採用關聯參考方向時，單口的VCR方程可表示為i=u/Ro+ isc

2.6 網孔電流法

2.7 節點電壓法

2.8 受控源和含受控源的簡單電路的分析計算

基本要求與本章小結

習題

第3章 正弦交流電路

3.1 正弦交流電的基本概念

3.2 正弦量的相量表示

3.3 正弦電流電路中的電阻

3.4 正弦電流電路中的電感

3.5 正弦電流電路中的電容

3.6 相量形式的基爾霍夫定律

3.7 電阻、電感、電容的串聯電路

3.8 電阻、電感、電容的並聯電路

3.9 阻抗的連線方式與混聯電路

3.10 正弦交流電路中的功率

3.11 一般正弦交流電路的計算

3.12 交流電路中的實際器件

3.13 串聯諧振

3.14 並聯諧振

基本要求與本章小結

習題

第4章 互感電路

4.1 互感和互感電壓

4.2 互感線圈的同名端

4.3 有耦合電感的正弦交流電路分析

基本要求與本章小結

習題

第5章 三相正弦交流電路

5.1 對稱三相正弦量

5.2 三相電源和負載的連線

5.3 對稱三相電路的特點和計算

5.4 不對稱星形連線負載

5.5 三相電路的功率

基本要求與本章小結

習題

第6章 線性電路過渡過程的時域分析

6.1 換路定律和初始條件的計算

6.2 分析一階電路的三要素

6.3 一階電路的回響

6.4 一階電路的全回響

6.5 階躍函式和一階電路的階躍回響

基本要求與本章小結

習題

第7章 非正弦周期電流電路

7.1 周期函式分解為傅立葉級數

7.2 非正弦周期性電流電路的有效值和有功功率

7.3 非正弦周期性電流電路的計算

基本要求與本章小結

習題

第8章 二連線埠網路

8.1 二連線埠網路

8.2 二連線埠網路的導納參數和阻抗參數

8.3 二連線埠網路的傳輸參數和混合參數

8.4 互易二連線埠網路的等效電路

基本要求與本章小結

習題

第9章 磁路和鐵芯線圈電路

9.1 磁場的基本物理量和性質

9.2 鐵磁性物質的磁化

9.3 磁路和磁路定律

9.4 恆定磁通磁路的計算

9.5 交流鐵芯線圈

9.6 交流鐵芯線圈的電路模型

9.7 理想變壓器

基本要求與本章小結

習題

第10章 電路的計算機輔助設計

10.1 電路的計算機輔助分析與設計簡介

10.2 輸入並編輯電路

10.3 虛擬儀器及其使用

10.4 電路實例

基本要求與本章小結

習題

部分習題答案

參考文獻