电路基础理论

第一章 电路的基本规律

1-1 电路和电路元件

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。

1-2 无件中的电流、电压和功率

1-3 无源二端元件

1-4 有源二端元件

1-5 基尔霍夫定律

基尔霍夫电路定律是集总电路的基本定律,它包括电流定律和电压定律.

基尔霍夫电流定律(KCL)指出:在集总电路中,任何时刻,对任一节点,所有流出节点的支路电流的代数和恒等于零.

代数和是根据流入还是流出节点判断的.流出为 ,流入为-.对节点,I1 I2 ... In=0.

基尔霍夫电压定律(KVL)指出:在集总电路中,任何时刻,对任一回路,所有支路电压的代数和恒等于零.

上式计算是要指定一个回路绕行方向,支路电压参考方向与回路绕行方向一致,取 .反之,取-.

U1 U2 ... Un=0

1-6 无源电路的等效变换

1-7 含独立源电路的等效变换

习题

第二章 电阻电路分析

2-1 电路的图和电路方程

2-2 支路分析法

2-3 回路分析法与网孔分析法相似，也可用(b-n 1)个独立回路电流作变量，来建立回路方程。由于回路电流的选择有较大灵活性，当电路存在m个电流源时，假如能够让每个电流源支路只流过一个回路电流，就可利用电流源电流来确定该回路电流，从而可以少列写m个回路方程。网孔分析法只适用平面电路，回路分析是更普遍的分析方法。

网孔分析法是回路分析法的特殊情况，即所选回路恰好是电路的网孔

使用回路法时回路的选取是个难点，所选择的回路必须是相互独立的，就是说用最少的回路数，能把每一条支路都包含在内，这样才能用最少的式子把所有的未知量包含在内。

一个电路的网孔恰好就是一组相互独立的回路，所以通常情况下我们都选用网孔来列回路电流方程。

选择非网孔的回路来使用回路法也有它的应用，比如某一处于两个网孔中间的支路，情况较复杂或数据很难算，如果用网孔法可能要把这个支路使用两遍，这时可以把其中一个网孔换成其它回路来避开它。

2-4 节点分析法

电路分析中常用的方法之一。

节点分析法（node-analysis method）的基本指导思想是用未知的节点电压代替未知的支路电压来建立电路方程，以减少联立方程的元数。节点电压是指独立节点对非独立节点的电压。应用基尔霍夫电流定律建立节点电流方程，然后用节点电压去表示支路电流，最后求解节点电压的方法叫节点分析法。

1、选定参考节点（节点③）和各支路电流的参考方向，

并对独立节点（节点①和节点②）分别应用基尔霍夫电流定律列出电流方程。

2、根据基尔霍夫电压定律和欧姆定律，建立用节点电压和已知的支路电阻来表

示支路电流的支路方程。

3、将支路方程和节点方程相结合，消去节点方程中的支路电流变量，代之以节点电压变量，经移项整理后，获得以两节点电压为变量的节点方程。

节点方程的物理意义是：在各节点电压共同作用下，由一个节点流出的电流的代数和，等于流入该节点的电流源电流的代数和

习题

第三章 电路的基本定理

3-1 叠加定理

叠加定理陈述为：由全部独立电源在线性电阻电路中产生的任一电压或电流，等于每一个独立电源单独作用所产生的相应电压或电流的代数和。

在线性电路中，任一支路的电流（或电压）可以看成是电路中每一个独立电源单独作用于电路时，在该支路产生的电流（或电压）的代数和（叠加）。

线性电路的这种叠加性称为叠加定理。

也就是说，只要电路存在惟一解，线性电阻电路中的任一结点电压、支路电压或支路电流均可表示为以下形式：

y=H1us1 H2us2 …Hmusm K1is1 K2is2 … Knisn

式中uSk(k=1,2,…,m)表示电路中独立电压源的电压；

iSk(k=1,2,…,n)表示电路中独立电流源的电流。

Hk(k=1,2,…,m)和Kk(k=1,2,…,n)是常量，它们取决于电路的参数和输出变量的选择，而与独立电源无关

看成是电路中每一个独立电源单独作用于电路时,其它理想电流源当做断路,其它理想电压源当做通路。各个电源作用效果的叠加，就为该电路的实际状态。

3-2 替代定理

3-3 互易定理

3-4 戴维南定理和诺顿定理

诺顿定理与戴维南定理互为对偶的定理。定理指出，一个含有独立电源线性二端网络N(图1a), 就其外部状态而言,可以用一个独立电流源isc和一个松弛二端网络N0的并联组合来等效(图1b)。其中，isc是网络N的短路电流，松弛网络N0是将网络 N中的全部独立电源和所有动态元件上的初始条件置零后得到的网络。上述并联组合称为诺顿等效网络。在复频域中等效网络由电流源Isc和算子阻抗Yi(s)并联而成（图2）。Isc(s)是短路电流的拉普拉斯变换，Yi(s)是松弛网络N0的入端（策动点）导纳。另外，还能导出网络N用于正弦稳态分析和直流分板的等效网络。

求等效电路的关键是求出网络N的短路电流和网络N0的入端（策动点）导纳。它们均可通过电子计算机求得。

isc称为短路电流。Ro称为诺顿电阻，也称为输入电阻或输出电阻。电流源isc和电阻Ro的并联单口，称为单口网络的诺顿等效电路。在端口电压电流采用关联参考方向时，单口的VCR方程可表示为i=u/Ro isc

3-5 对偶原理

3-6 功率守恒定理

习题

第四章 含受控源与运算放大器的电路

4-1 理想受控电源

4-2 含受控源电路的一般解法

4-3 电路方程解的存在与唯一性

4-4 线性电路定理的应用

4-5 运算放大器及其电路模型

4-6 含理想运算放大器的电路分析

第五章 正弦电流电路的稳态分析

5-1 正弦交流电的基本概念

5-2 电阻、电容及电感中的正弦电流

5-3 正弦量的相量表示法

5-4 复阻抗、复导纳及其等效转换

5-5 正弦稳态电路的分析计算

5-6 正弦稳态电路的功率

5-7 谐振电路

5-8 含互感的电路

5-9 理想变压器

习题

第六章 三相电路

6-1 三相电源和三相电路

6-2 对称三相电路

6-3 三相电路的功率

6-4 对称三相电路的计算

6-5 不对称三相电路的计算

习题

第七章 非正弦周期电流电路

7-1 非正弦周期电流

7-2 有效值、平均值与平均功率

7-3 非正弦周期电流电路的计算

7-4 滤波和滤波器

7-5 对称三相电路中的高次谐波

习题

第八章 线性电路动态过程的时域分析

第九章 线性电路动态过程的复频域分析

第十章 非线性电路

习题答案

参考书目 2100433B

上册经过修订，包括：电路的基本规律；电阻电路分析；电路的基本定理；含受控源与运算放大器的电路；正弦电流电路的稳态分析；三相电路；非正弦周期电流电路；线性电路动态过程的时域分析，线性电路动态过程的复频域分析；非线性电路。下册共九章，内容是：网络图论和网络方程；二端口网络；状态变量法；网络函数和固有频率；网络综合；信号频谱；离散时间电路；均匀传输线的正弦稳态和均匀传输线的暂态。各章均配有例题和习题，书末附习题答案和参考书目。

《电路基础理论(上)(修订本)》可作为大学本科电类专业电路理论课程教材，上、下册可单独设课，亦可作为工程技术人员继续教育的教材或参考书。

• 配套教材

《电路基础理论》的配套教材是《电路基础理论学习指导书》。

• 课程资源

《电路基础理论》配备了教师资源的电子教案 、四个附录资源。

电路基础理论编写情况

该教材是在遵循教育部高等学校电子电气基础课程教学指导分委员会制定的“电路理论基础”课程教学基本要求和“电路分析基础”课程教学基本要求的基础由天津大学电工原理教研室编写而成。

参与编写工作的有：钱巨玺（第一、二、三章）；姜常珍（第七、十二章及附录B）；周树棠（第五章）；宋学军（第九章）；余晓丹（第八、十、十一章及附录A）；李桂丹（第四、六、十三章及附录C、附录D）。由孙雨耕教授审定、修改、补充和定稿；余晓丹和李桂丹协助修改完善工作；刘丽萍、杨挺、李造利、张强对部分章节提出修改意见或进行图文编辑等辅助工作；天津大学电工原理教研室杨山教授、刘美轮教授以及刘建猷、李文中、张荣华等教师为该教材的编写提供了教学经验；浙江大学倪光正教授和上海交通大学陈洪亮教授对该教材的编写进行了审阅并提出了意见和建议。

电路基础理论出版工作

2011年5月，《电路基础理论》由高等教育出版社出版。

• 课程资源

《电路基础理论（第2版）》配有Abook数字课程，该课程包括电子教案、课后习题答案等 。

• 二维码资源

《电路基础理论（第2版）》提供有附录A的电子资源 。