21世纪高等学校本科电子电气专业系列实用教材：电路分析教程

《21世纪高等学校本科电子电气专业系列实用教材：电路分析教程》可作为电子信息、计算机、电气控制、自动化等应用型高校本科专业的电路及电路基础课程的教材，也可供高职高专学校的相关专业选用。

第1章　电路概述

1.1　电路的基本概念

1.1.1　电路和电路模型

电流流过的回路叫做电路，又称导电回路。最简单的电路，是由电源、负载、导线、开关等元器件组成。电路导通叫做通路。只有通路，电路中才有电流通过。电路某一处断开叫做断路或者开路。如果电路中电源正负极间没有负载而是直接接通叫做短路，这种情况是决不允许的。另有一种短路是指某个元件的两端直接接通，此时电流从直接接通处流经而不会经过该元件，这种情况叫做该元件短路。开路（或断路）是允许的，而第一种短路决不允许，因为电源的短路会导致电源、用电器、电流表被烧坏。

电路（英语：Electrical circuit）或称电子回路，是由电器设备和元器件, 按一定方式连接起来，为电荷流通提供了路径的总体，也叫电子线路或称电气回路，简称网络或回路。如电源、电阻、电容、电感、二极管、三极管、晶体管、IC和电键等，构成的网络、硬件。负电荷可以在其中流动。

电路模型是实际电路抽象而成，它近似地反映实际电路的电气特性。电路模型由一些理想电路元件用理想导线连接而成。用不同特性的电路元件按照不同的方式连接就构成不同特性的电路。

电路模型近似地描述实际电路的电气特性。根据实际电路的不同工作条件以及对模型精确度的不同要求，应当用不同的电路模型模拟同一实际电路。

这种抽象的电路模型中的元件均为理想元件。

1.1.2　电路的基本物理量

1.1.3　电路元件

自测题

1.2　基尔霍夫定律

基尔霍夫定律Kirchhoff laws是电路中电压和电流所遵循的基本规律，是分析和计算较为复杂电路的基础，1845年由德国物理学家G.R.基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff，1824～1887）提出。它既可以用于直流电路的分析，也可以用于交流电路的分析，还可以用于含有电子元件的非线性电路的分析。运用基尔霍夫定律进行电路分析时，仅与电路的连接方式有关，而与构成该电路的元器件具有什么样的性质无关。基尔霍夫定律包括电流定律（KCL)和电压定律(KVL)，前者应用于电路中的节点而后者应用于电路中的回路。

1.2.1　基尔霍夫电流定律

基尔霍夫电流定律于1845年由古斯塔夫·基尔霍夫所发现。该定律又称节点电流定律，其内容是电路中任一个节点上，在任一时刻，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。

在集总电路中，任何时刻，对任意结点,所有流入流出结点的支路电流的代数和恒等于零。

依据：电流连续性原理。

也就是说，在电路中任一点上，任何时刻都不会产生电荷的堆积或减少现象。

适用范围：

基尔霍夫定律不仅适用于电路中结点，也可以推广到电路中任一闭合面。

1）定义：基尔霍夫电流定律（简称KCL）：在集总电路中，在任一时刻，流出任一结点的电流代数和恒等于零。

即对任一结点有：∑i =0

注意：“流出”结点电流是相对于电流参考方向而言。“代数和”指电流参考方向，如果是流出结点，则该电流前面取“ ”；相反，电流前面取“-”。2）推广：在集总电路中，在任一时刻，流出任一闭合面的电流代数和恒等于零。“代数和”指电流参考方向如果是流出闭合面，则该电流前面取“ ”；相反，电流前面取“─”。

3）本质：是电流连续性的表现，即流入结点的电流等于流出结点的电流。

实际应用：实际问题中的交通问题，有些也是以基尔霍夫电流定律为背景设立的。

1.2.2　基尔霍夫电压定律

基尔霍夫定律(Kirchhoff laws)是电路中电压和电流所遵循的基本规律，是分析和计算较

为复杂电路的基础，1845年由德国物理学家G.R.基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff，1824～1887）提出。它既可以用于直流电路的分析，也可以用于交流电路的分析，还可以用于含有电子元件的非线性电路的分析。运用基尔霍夫定律进行电路分析时，仅与电路的连接方式有关，而与构成该电路的元器件具有什么样的性质无关。基尔霍夫定律包括电流定律和电压定律。

定义：在任何一个闭合回路中，各段电阻上的电压降的代数和等于电动势的代数和，即 ∑IR=∑E;从一点出发绕回路一周回到该点时，各段电压的代数和恒等于零，即∑U=0。

自测题

小结

习题

第2章　电路的等效分析

2.1　二端网络与等效

2.2　实际电源

2.2.1　实际电源的电路模型

2.2.2　实际电源两种模型的等效变换

自测题

2.3　二端网络的等效化简

2.3.1　线性电阻的串联和并联

2.3.2　独立电源的串联和并联

2.3.3　含源二端网络的等效化简

自测题

2.4　电路的等效分析法

自测题

2.5　线性电阻的星形连接与三角形连接

自测题

小结

习题

第3章　电路分析的基本方法

3.1　支路电流法

自测题

3.2　网孔分析法

3.2.1　网孔电流

3.2.2　网孔方程

3.2.3　网孔分析法分析电路

自测题

3.3　节点分析法

3.3.1　节点电压

3.3.2　节点方程

3.3.3　节点分析法

自测题

3.4　回路分析法

自测题

小结

习题

第4章　电路分析的重要定理

4.1　叠加定理

4.1.1　线性电路的基本性质

4.1.2　叠加定理分析电路

自测题

4.2　戴维南定理

4.2.1　戴维南定理内容

戴维南定理（又译为戴维宁定理）又称等效电压源定律，是由法国科学家L·C·戴维南于1883年提出的一个电学定理。由于早在1853年，亥姆霍兹也提出过本定理，所以又称亥姆霍兹-戴维南定理。其内容是：一个含有独立电压源、独立电流源及电阻的线性网络的两端，就其外部型态而言，在电性上可以用一个独立电压源V和一个松弛二端网络的串联电阻组合来等效。在单频交流系统中，此定理不仅只适用于电阻，也适用于广义的阻抗。

对于含独立源，线性电阻和线性受控源的单口网络（二端网络），都可以用一个电压源与电阻相串联的单口网络（二端网络）来等效，这个电压源的电压，就是此单口网络（二端网络）的开路电压，这个串联电阻就是从此单口网络（二端网络）两端看进去，当网络内部所有独立源均置零以后的等效电阻。

uoc 称为开路电压。Ro称为戴维南等效电阻。在电子电路中，当单口网络视为电源时，常称此电阻为输出电阻，常用Ro表示；当单口网络视为负载时，则称之为输入电阻，并常用Ri表示。电压源uoc和电阻Ro的串联单口网络，常称为戴维南等效电路。

当单口网络的端口电压和电流采用关联参考方向时，其端口电压电流关系方程可表为：U=R0i uoc

4.2.2　戴维南等效电路

4.2.3　应用戴维南定理分析电路

自测题

4.3　诺顿定理

4.3.1　诺顿定理的内容

4.3.2　含源线性电阻二端网络的等效电路

自测题

4.4　最大功率传输定理

自测题

4.5　替代定理

自测题

4.6　互易定理

自测题

小结

习题

第5章　复数及其运算

5.1　人类对复数的认识

自测题

5.2　复数的数学表达式

5.2.1　复数的定义

5.2.2　复数的性质

5.2.3　复数的几何表示

5.2.4　复数的数学方程表示

自测题

5.3　复数的运算

5.3.1　复数的加、减运算

5.3.2　复数的乘法运算

5.3.3　复数的除法运算

5.3.4　复数的乘方运算

5.3.5　复数的开方运算

自测题

小结

习题

第6章　正弦交流电路的稳态分析

6.1　正弦交流电的基本概念

6.1.1　正弦电压和电流

6.1.2　正弦量的三要素

6.1.3　正弦量的相位差

6.1.4　周期信号的有效值

自测题

6.2　正弦量的相量表示

6.2.1　相量法

6.2.2　相量图

6.2.3　相量法用于正弦量的运算

自测题

6.3　基尔霍夫定律的相量形式

6.3.1　相量形式KCL

6.3.2　相量形式KVL

6.4　正弦交流电路中的电路元件

6.4.1　电阻元件电压与电流关系的相量形式

6.4.2　电容元件电压与电流关系的相量形式

6.4.3　电感元件电压与电流关系的相量形式

自测题

6.5　无源二端网络的阻抗和导纳

6.5.1　阻抗

6.5.2　导纳

6.5.3　阻抗和导纳的等效互换

自测题

6.6　正弦交流电路的分析

6.6.1　串、并联电路分析

6.6.2　一般电路分析

自测题

6.7　正弦稳态电路的功率

6.7.1　瞬时功率

6.7.2　平均功率和功率因数

6.7.3　复功率

6.7.4　最大功率传输

自测题

小结

习题

第7章　非正弦周期性电流电路

7.1　非正弦周期性信号的分解

自测题

7.2　非正弦周期性电流电路的分析

自测题

7.3　非正弦周期性电流电路的功率和有效值

自测题

小结

习题

第8章　三相电路

8.1　三相电路的基本概念

8.1.1　三相电源

8.1.2　三相正弦量的相序

8.1.3　三相电源的连接方式

8.1.4　三相电源的负载

自测题

8.2　对称三相电路电压和电流的分析

8.2.1　负载做星形连接的三相电路分析

8.2.2　负载做三角形连接的三相电路分析

8.2.3　非正弦周期性的对称三相电路分析

自测题

8.3　对称三相电路的功率

8.3.1　对称三相电路的瞬时功率

8.3.2　对称三相电路的平均功率、无功功率、视在功率

8.3.3　三相电路功率的测量

自测题

小结

习题

第9章　含耦合电感的电路分析

9.1　耦合电感

9.1.1　耦合电感的电压、电流关系

9.1.2　耦合电感的串联与并联

9.1.3　耦合电感的去耦等效电路

自测题

9.2　空芯变压器的电路分析

9.2.1　端接负载的空芯变压器

9.2.2　端接电源的空芯变压器

自测题

9.3　理想变压器

9.3.1　理想变压器的基本性质

9.3.2　含理想变压器的电路分析

自测题

9.4　耦合电感与理想变压器的关系

小结

习题

第10章　无源双口网络

10.1　双口网络的电压、电流关系

10.1.1　开路阻抗参数方程

10.1.2　短路导纳参数方程

10.1.3　混合参数方程

10.1.4　传输参数方程

自测题

10.2　双口网络参数之间的关系及其获取方法

10.2.1　双口网络参数之间的关系

10.2.2　双口网络参数的获取方法

自测题

10.3　双口网络的等效电路

10.3.1　互易双口网络的等效电路

10.3.2　非互易双口网络的等效电路

自测题

10.4　含双口网络的电路分析

10.4.1　输入阻抗

10.4.2　戴维南等效电路

10.4.3　电压放大倍数和电流放大倍数

自测题

小结

习题

第11章　网络函数和频率特性

11.1　网络函数

11.1.1　网络函数的定义和分类

11.1.2　网络函数的计算方法

11.1.3　网络函数与正弦波

11.1.4　网络函数的频率特性

自测题

11.2　RC电路的频率特性

11.2.1　一阶RC低通滤波电路

11.2.2　一阶RC高通滤波电路

11.2.3　二阶RC滤波电路

自测题

11.3　谐振电路

11.3.1　RLC串联谐振电路

11.3.2　RLC并联谐振电路

11.3.3　谐振电路的频率特性

自测题

小结

习题

第12章　动态电路分析

12.1　换路定律与初始条件

12.1.1　换路与换路定律

12.1.2　电压与电流初始值的确定

自测题

12.2　一阶电路的零输入响应

12.2.1　RC电路的零输入响应

12.2.2　RL电路的零输入响应

自测题

12.3　一阶电路的零状态响应

12.3.1　直流激励下的零状态响应

12.3.2　正弦激励下的零状态响应

自测题

12.4　一阶电路的全响应

12.4.1　全响应的组成

12.4.2　三要素法

自测题

12.5　二阶电路的零输入响应

12.5.1　二阶电路方程的建立

12.5.2　二阶电路零输入响应的形式

自测题

小结

习题

第13章　非线性电路分析

13.1　非线性电阻元件

13.1.1　非线性电阻元件概述

13.1.2　非线性电阻元件的串联与并联

自测题

13.2　简单非线性电阻电路的分析

自测题

13.3　小信号分析

自测题

小结

习题

参考文献2100433B

出版时间： 2006-05-01

版　次： 1

页　数： 260

所属分类： 图书>科技>电工电气

《21世纪高等学校本科系列教材:工程力学》是土木工程专业本科系列教材。

《21世纪高等学校本科系列教材:隧道工程(第3版)》是高等院校土木工程专业隧道工程课程的教学用书，亦可供公路隧道工程建设的管理、施工、设计、监理等工程技术人员参考。

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