電路分析基礎(chǔ)

前言
緒論………………………………………………… 1
第1 章　電路模型和電路定律……………… 7
　1. 1　實(shí)際電路和電路模型……………………… 7
　　1. 1. 1　實(shí)際電路……………………………… 7
　　1. 1. 2　電路模型……………………………… 8
　1. 2　電流、電壓及其參考方向……………… 10
　　1. 2. 1　電流………………………………… 10
　　1. 2. 2　電位、電壓和電動勢……………… 11
　1. 3　電能和電功率…………………………… 14
　　1. 3. 1　電能………………………………… 15
　　1. 3. 2　電功率……………………………… 15
　1. 4　電阻元件………………………………… 17
　1. 5　獨(dú)立電源 ………………………………… 19
　　1. 5. 1　電壓源……………………………… 20
　　1. 5. 2　電流源……………………………… 21
　1. 6　受控電源………………………………… 22
1. 7　基爾霍夫定律…………………………… 24
　1. 8　應(yīng)用案例………………………………… 28
　本章小結(jié)………………………………………… 28
　自測題…………………………………………… 30
　習(xí)題……………………………………………… 31
第2 章　電阻電路的等效變換……………… 33
　2. 1　電路的等效變換………………………… 33
　　2. 1. 1　電阻電路簡介……………………… 33
　　2. 1. 2　電路的等效變換…………………… 33
　2. 2　電阻的等效變換………………………… 35
　　2. 2. 1　電阻的串聯(lián)………………………… 35
　　2. 2. 2　電阻的并聯(lián)………………………… 35
　　2. 2. 3　電阻的-△等效變換……………… 37
　2. 3　獨(dú)立源的等效變換……………………… 41
　　2. 3. 1　電壓源的串聯(lián)和并聯(lián)……………… 41
　　2. 3. 2　電流源的串聯(lián)和并聯(lián)……………… 41
2. 3. 3　實(shí)際電源的兩種模型及其等效變換………………………………… 41
　2. 4　含受控源一端口網(wǎng)絡(luò)的等效…………… 44
　　2. 4. 1　受控源的串、并聯(lián)及等效變換…… 45
　　2. 4. 2　輸入電阻…………………………… 45
　2. 5　應(yīng)用案例………………………………… 47
　本章小結(jié)………………………………………… 48
　自測題…………………………………………… 49
　習(xí)題……………………………………………… 50
第3 章　電阻電路的一般分析……………… 53
　3. 1　電路的拓?fù)鋱D及電路方程的獨(dú)立性…… 53
　　3. 1. 1　網(wǎng)絡(luò)圖論的初步知識……………… 53
　　3. 1. 2　KCL、KVL 的獨(dú)立方程數(shù)………… 55
　3. 2　2b 法和支路法…………………………… 56
　3. 3　網(wǎng)孔電流法……………………………… 59
　3. 4　回路電流法……………………………… 62
　3. 5　節(jié)點(diǎn)電壓法……………………………… 64
　3. 6　應(yīng)用案例………………………………… 69
　本章小結(jié)………………………………………… 70
　自測題…………………………………………… 71
　習(xí)題……………………………………………… 72
第4 章　電路定理…………………………… 75
　4. 1　疊加定理………………………………… 75
　　4. 1. 1　疊加定理的簡介…………………… 75
　　4. 1. 2　齊性定理的簡介…………………… 78
　4. 2　替代定理………………………………… 79
　　4. 2. 1　替代定理的簡介…………………… 79
　　4. 2. 2　注意事項…………………………… 80
　　4. 2. 3　應(yīng)用舉例…………………………… 80
4. 3　戴維寧定理和諾頓定理………………… 82
　4. 4　最大功率傳輸定理……………………… 87
　4. 5　特勒根定理……………………………… 89
　4. 6　互易定理………………………………… 91
　4. 7　對偶原理………………………………… 93
　4. 8　應(yīng)用案例………………………………… 95
　本章小結(jié)………………………………………… 97
　自測題…………………………………………… 98
　習(xí)題……………………………………………… 99
第5 章　一階電路…………………………… 103
　5. 1　動態(tài)元件………………………………… 103
　　5. 1. 1　電容元件…………………………… 103
　　5. 1. 2　電感元件…………………………… 106
　5. 2　動態(tài)電路的方程及其初始條件………… 109
　5. 3　一階電路的零輸入響應(yīng)………………… 113
　　5. 3. 1　一階RC 電路的零輸入響應(yīng)……… 114
　　5. 3. 2　一階RL 電路的零輸入響應(yīng)……… 116
　5. 4　一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)………………… 118
　　5. 4. 1　一階RC 電路的零狀態(tài)響應(yīng)……… 118
　　5. 4. 2　一階RL 電路的零狀態(tài)響應(yīng)……… 119
　5. 5　一階電路的全響應(yīng)……………………… 121
　5. 6　一階電路的階躍響應(yīng)和沖激響應(yīng)……… 125
　5. 7　應(yīng)用案例………………………………… 133
　　5. 7. 1　微分與積分電路…………………… 133
　　5. 7. 2　汽車點(diǎn)火電路……………………… 134
　本章小結(jié)……………………………………… 135
　自測題………………………………………… 137
　習(xí)題…………………………………………… 138
第6 章　相量法……………………………… 141
　6. 1　正弦交流電的基本概念………………… 141
　　6. 1. 1　正弦交流電的優(yōu)越性……………… 141
　　6. 1. 2　正弦量的三要素…………………… 142
　6. 2　正弦量的相量表示法…………………… 146
6. 2. 3　正弦量運(yùn)算的相量形式…………… 149
　6. 3　電路定律的相量形式…………………… 151
　　6. 3. 1　電路基本元件的相量形式………… 151
　　6. 3. 2　基爾霍夫定律的相量形式………… 155
　6. 4　應(yīng)用案例………………………………… 156
　本章小結(jié)……………………………………… 156
　自測題………………………………………… 158
　習(xí)題…………………………………………… 159
第7 章　正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析…………… 161
　7. 1　阻抗和導(dǎo)納……………………………… 161
　　7. 1. 1　阻抗和導(dǎo)納的定義………………… 161
　　7. 1. 2　阻抗、導(dǎo)納串聯(lián)與并聯(lián)及其等效互換………………………………… 166
　7. 2　正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析…………………… 167
　7. 3　正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率…………………… 171
　7. 4　功率因數(shù)及其提高……………………… 175
　7. 5　最大功率傳輸…………………………… 178
　7. 6　串、并聯(lián)諧振…………………………… 179
　　7. 6. 1　串聯(lián)諧振…………………………… 179
　　7. 6. 2　并聯(lián)諧振…………………………… 181
　7. 7　應(yīng)用案例………………………………… 183
　本章小結(jié)……………………………………… 184
　自測題………………………………………… 186
　習(xí)題…………………………………………… 188
第8 章　三相電路…………………………… 191
　8. 1　三相電路………………………………… 191
　　8. 1. 1　三相電源…………………………… 191
　　8. 1. 2　三相電路的連接…………………… 193
　8. 2　對稱三相電路的計算…………………… 195
　8. 3　不對稱三相電路的概念………………… 197
　8. 4　三相電路的功率及測量………………… 202
8. 5　應(yīng)用案例………………………………… 207
　本章小結(jié)……………………………………… 208
　自測題………………………………………… 209
　習(xí)題…………………………………………… 211
第9 章　含有耦合電感的電路…………… 212
　9. 1　耦合電感………………………………… 212
　　9. 1. 1　耦合現(xiàn)象…………………………… 212
　　9. 1. 2　耦合電感的伏安關(guān)系……………… 214
　9. 2　含有耦合電感電路的計算……………… 216
　　9. 2. 1　耦合電感的串聯(lián)…………………… 217
　　9. 2. 2　耦合電感的并聯(lián)…………………… 218
　　9. 2. 3　去耦等效電路……………………… 219
　9. 3　空心變壓器……………………………… 220
　9. 4　理想變壓器……………………………… 223
　9. 5　應(yīng)用案例………………………………… 227
　本章小結(jié)……………………………………… 228
　自測題………………………………………… 228
　習(xí)題…………………………………………… 229
第10 章　非正弦周期電流電路………… 231
　10. 1　非正弦周期信號……………………… 231
　　10. 1. 1　產(chǎn)生非正弦周期電壓和電流的原因……………………………… 231
　　10. 1. 2　諧波分析法……………………… 232
　10. 2　非正弦周期函數(shù)分解為傅里葉級數(shù)… 233
　　10. 2. 1　非正弦周期函數(shù)的傅里葉級數(shù)… 233
　　10. 2. 2　非正弦周期函數(shù)的頻譜………… 237
　10. 3　有效值、平均值和平均功率………… 238
　10. 4　非正弦周期電流電路的計算………… 242
　10. 5　應(yīng)用案例……………………………… 244
　　10. 5. 1　濾波器…………………………… 244
　　10. 5. 2　頻譜分析儀……………………… 245
　本章小結(jié)……………………………………… 246
　自測題………………………………………… 246
　習(xí)題…………………………………………… 247
第11 章　拉普拉斯變換…………………… 249
　11. 1　拉普拉斯變換及其基本性質(zhì)………… 249
11. 1. 1　拉普拉斯變換的定義…………… 249
　　11. 1. 2　拉普拉斯變換的基本性質(zhì)……… 250
　11. 2　拉普拉斯反變換……………………… 253
　　11. 2. 1　求拉普拉斯反變換的方法……… 253
　　11. 2. 2　部分分式展開法………………… 254
　11. 3　運(yùn)算電路……………………………… 258
　　11. 3. 1　基爾霍夫定律的運(yùn)算形式……… 258
　　11. 3. 2　電路元件電壓、電流關(guān)系的運(yùn)算形式………………………… 258
　　11. 3. 3　運(yùn)算電路模型…………………… 260
　11. 4　應(yīng)用拉普拉斯變換法分析線性電路… 261
　　11. 4. 1　運(yùn)算法和相量法的比較………… 261
　　11. 4. 2　運(yùn)算法的應(yīng)用…………………… 261
　11. 5　應(yīng)用案例……………………………… 265
　本章小結(jié)……………………………………… 266
　自測題………………………………………… 268
　習(xí)題…………………………………………… 268
第12 章　網(wǎng)絡(luò)函數(shù)………………………… 270
　12. 1　網(wǎng)絡(luò)函數(shù)……………………………… 270
　　12. 1. 1　網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的定義及分類………… 270
　　12. 1. 2　網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的性質(zhì)………………… 272
　12. 2　網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的零點(diǎn)和極點(diǎn)……………… 274
　12. 3　零點(diǎn)、極點(diǎn)與沖激響應(yīng)……………… 275
　12. 4　零點(diǎn)、極點(diǎn)與頻率響應(yīng)……………… 277
　12. 5　卷積…………………………………… 279
　　12. 5. 1　卷積的定義……………………… 279
　　12. 5. 2　卷積定理………………………… 279
　　12. 5. 3　卷積定理應(yīng)用…………………… 279
　12. 6　應(yīng)用案例……………………………… 280
　本章小結(jié)……………………………………… 281
　自測題………………………………………… 282
　習(xí)題…………………………………………… 283
第13 章　電路方程的矩陣形式………… 284
　13. 1　割集…………………………………… 284
　13. 2　關(guān)聯(lián)矩陣、割集矩陣和回路矩陣…… 286
　　13. 2. 1　關(guān)聯(lián)矩陣、割集矩陣和回路矩陣的定義……………………………… 287
　　13. 2. 2　用矩陣A、Q、B 表示的基爾霍夫定律的矩陣形式………………… 289
13. 3　回路電流方程的矩陣形式…………… 293
　　13. 3. 1　復(fù)合支路………………………… 293
　　13. 3. 2　支路方程的矩陣形式…………… 293
　　13. 3. 3　回路電流方程的矩陣形式……… 295
　13. 4　節(jié)點(diǎn)電壓方程的矩陣形式…………… 297
　　13. 4. 1　支路方程的矩陣形式…………… 297
　　13. 4. 2　節(jié)點(diǎn)電壓方程的矩陣形式……… 298
　13. 5　割集電壓方程的矩陣形式…………… 300
　13. 6　狀態(tài)方程……………………………… 303
　　13. 6. 1　狀態(tài)變量和狀態(tài)方程…………… 303
　　13. 6. 2　狀態(tài)方程的列寫方法…………… 304
　13. 7　應(yīng)用案例……………………………… 306
　本章小結(jié)……………………………………… 308
　自測題………………………………………… 308
　習(xí)題…………………………………………… 309
第14 章　二端口網(wǎng)絡(luò)……………………… 311
　14. 1　二端口網(wǎng)絡(luò)概述……………………… 311
　　14. 1. 1　一端口網(wǎng)絡(luò)……………………… 311
　　14. 1. 2　二端口網(wǎng)絡(luò)……………………… 312
　14. 2　二端口網(wǎng)絡(luò)的方程和參數(shù)…………… 313
　　14. 2. 1　導(dǎo)納方程和Y 參數(shù)……………… 313
　　14. 2. 2　阻抗方程和Z 參數(shù)……………… 316
　　14. 2. 3　傳輸方程和T 參數(shù)……………… 317
　　14. 2. 4　混合方程和H 參數(shù)……………… 320
　14. 3　二端口的等效電路…………………… 322
　　14. 3. 1　Z 參數(shù)等效電路………………… 322
　　14. 3. 2　Y 參數(shù)等效電路………………… 323
　14. 4　有載二端口網(wǎng)絡(luò)和特性阻抗………… 324
　　14. 4. 1　有載二端口網(wǎng)絡(luò)………………… 324
　　14. 4. 2　二端口網(wǎng)絡(luò)的特性阻抗………… 325
　14. 5　二端口網(wǎng)絡(luò)的連接…………………… 327
　　14. 5. 1　二端口網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)……………… 327
　　14. 5. 2　二端口網(wǎng)絡(luò)的并聯(lián)……………… 327
　　14. 5. 3　二端口網(wǎng)絡(luò)的串聯(lián)……………… 328
　14. 6　應(yīng)用案例……………………………… 329
14. 6. 1　回轉(zhuǎn)器…………………………… 329
　　14. 6. 2　負(fù)阻抗變換器…………………… 330
　本章小結(jié)……………………………………… 331
　自測題………………………………………… 332
　習(xí)題…………………………………………… 333
第15 章　非線性電路簡介………………… 335
　15. 1　非線性元件…………………………… 335
　　15. 1. 1　非線性電阻……………………… 336
　　15. 1. 2　非線性電容……………………… 339
　　15. 1. 3　非線性電感……………………… 339
　　15. 1. 4　憶阻器…………………………… 340
　15. 2　非線性電阻電路的分析……………… 342
　　15. 2. 1　解析法…………………………… 342
　　15. 2. 2　圖解法(曲線相交法) ………… 343
　　15. 2. 3　小信號分析法…………………… 344
　　15. 2. 4　分段線性化法…………………… 348
　15. 3　非線性電路中的混沌現(xiàn)象…………… 350
　15. 4　應(yīng)用案例……………………………… 352
　本章小結(jié)……………………………………… 353
　自測題………………………………………… 354
　習(xí)題…………………………………………… 354
附錄　仿真軟件Multisim14 在電路分析中的應(yīng)用………………………… 356
　A. 1　Multisim 14 簡介………………………… 356
　A. 2　Multisim 14 的操作界面………………… 357
　　A. 2. 1　基本工作界面介紹………………… 357
　　A. 2. 2　常用器件庫和儀表………………… 358
　A. 3　Multisim 14 的仿真方法………………… 360
　A. 4　Multisim 14 基礎(chǔ)仿真實(shí)例……………… 362
　A. 5　Multisim 14 設(shè)計仿真實(shí)驗(yàn)……………… 364
　　A. 5. 1　課內(nèi)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及教學(xué)基本要求…… 364
　　A. 5. 2　電路分析基礎(chǔ)課程設(shè)計仿真實(shí)例………………………………… 364
參考文獻(xiàn)………………………………………… 370