電路分析（第2版）

第1章 電路分析的基礎(chǔ)知識(shí)…………………………………………………………………… 1
1.1 電路理論及其發(fā)展……………………………………………………………………… 1
1.1.1 電路理論概述……………………………………………………………………… 1
1.1.2 電路理論的發(fā)展…………………………………………………………………… 2
1.2 電路和電路模型………………………………………………………………………… 3
1.2.1 電 路……………………………………………………………………………… 3
1.2.2 電路模型…………………………………………………………………………… 4
1.2.3 計(jì)量單位制………………………………………………………………………… 5
1.3 電路的基本物理量……………………………………………………………………… 6
1.3.1 電 流……………………………………………………………………………… 6
1.3.2 電 壓……………………………………………………………………………… 7
1.3.3 電功率……………………………………………………………………………… 10
1.4 電路的基本元件………………………………………………………………………… 10
1.4.1 電阻元件…………………………………………………………………………… 11
1.4.2 電容元件…………………………………………………………………………… 14
1.4.3 電感元件…………………………………………………………………………… 19
1.4.4 電源元件…………………………………………………………………………… 21
1.4.5 受控源……………………………………………………………………………… 23
1.5 基爾霍夫定律…………………………………………………………………………… 25
1.5.1 基爾霍夫電流定律………………………………………………………………… 25
1.5.2 基爾霍夫電壓定律………………………………………………………………… 27
本章小結(jié)……………………………………………………………………………………… 28
習(xí)題1………………………………………………………………………………………… 28
第2章 線性電路分析的基本方法…………………………………………………………… 33
2.1 支路電流分析法………………………………………………………………………… 33
2.2 等效變換分析法………………………………………………………………………… 36
2.2.1 等效變換…………………………………………………………………………… 36
2.2.2 無源二端網(wǎng)絡(luò)的等效變換………………………………………………………… 37
2.2.3 有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效變換………………………………………………………… 43
2.3 節(jié)點(diǎn)電壓分析法………………………………………………………………………… 47
2.3.1 節(jié)點(diǎn)電壓及節(jié)點(diǎn)電壓方程………………………………………………………… 47
2.3.2 節(jié)點(diǎn)法應(yīng)用舉例…………………………………………………………………… 49
2.4 網(wǎng)孔電流分析法………………………………………………………………………… 51
2.4.1 網(wǎng)孔電流及網(wǎng)孔電流方程………………………………………………………… 52
2.4.2 網(wǎng)孔法應(yīng)用舉例…………………………………………………………………… 53
2.5 疊加定理………………………………………………………………………………… 54
2.5.1 疊加定理的基本內(nèi)容……………………………………………………………… 54
2.5.2 疊加定理的應(yīng)用…………………………………………………………………… 55
2.6 戴維南定理和諾頓定理………………………………………………………………… 57
2.6.1 戴維南定理………………………………………………………………………… 57
2.6.2 諾頓定理…………………………………………………………………………… 59
2.6.3 戴維南諾頓定理在電路調(diào)試中的應(yīng)用………………………………………… 61
2.7 最大功率傳輸定理……………………………………………………………………… 63
2.8 替代定理………………………………………………………………………………… 65
本章小結(jié)……………………………………………………………………………………… 67
習(xí)題2………………………………………………………………………………………… 67
第3章 正弦穩(wěn)態(tài)交流電路的分析…………………………………………………………… 75
3.1 正弦交流電路的基本概念……………………………………………………………… 75
3.1.1 正弦量的瞬時(shí)值…………………………………………………………………… 75
3.1.2 正弦量的三要素…………………………………………………………………… 76
3.1.3 相位差……………………………………………………………………………… 78
3.1.4 有效值……………………………………………………………………………… 79
3.2 正弦量的相量表示……………………………………………………………………… 80
3.2.1 復(fù)數(shù)的表示形式及運(yùn)算規(guī)則…………………………………………………… 80
3.2.2 正弦量的相量表示及相量圖……………………………………………………… 82
3.3 電阻、電感、電容伏安關(guān)系的相量形式………………………………………………… 83
3.3.1 電阻元件…………………………………………………………………………… 84
3.3.2 電感元件…………………………………………………………………………… 84
3.3.3 電容元件…………………………………………………………………………… 86
3.4 基爾霍夫定律的相量形式……………………………………………………………… 87
3.4.1 基爾霍夫電流定律的相量形式…………………………………………………… 87
3.4.2 基爾霍夫電壓定律的相量形式…………………………………………………… 88
3.5 復(fù)阻抗與復(fù)導(dǎo)納………………………………………………………………………… 90
3.5.1 復(fù)阻抗……………………………………………………………………………… 90
3.5.2 復(fù)導(dǎo)納……………………………………………………………………………… 91
3.5.3 復(fù)阻抗的串聯(lián)與并聯(lián)……………………………………………………………… 91
3.6 正弦穩(wěn)態(tài)電路的相量分析法…………………………………………………………… 92
3.7 正弦交流電路的功率…………………………………………………………………… 97
3.7.1 瞬時(shí)功率和平均功率……………………………………………………………… 98
3.7.2 復(fù)功率、視在功率和無功功率…………………………………………………… 99
3.7.3 功率因數(shù)的提高………………………………………………………………… 100
3.8 諧振電路……………………………………………………………………………… 101
3.8.1 RLC 串聯(lián)諧振電路……………………………………………………………… 102
3.8.2 RLC 并聯(lián)諧振電路……………………………………………………………… 105
3.9 三相電路……………………………………………………………………………… 105
3.9.1 對(duì)稱三相電源…………………………………………………………………… 106
3.9.2 三相電源的連接………………………………………………………………… 106
3.9.3 三相電路的計(jì)算………………………………………………………………… 109
3.9.4 三相電路的功率………………………………………………………………… 112
本章小結(jié)……………………………………………………………………………………… 113
習(xí)題3 ……………………………………………………………………………………… 114
第4章 互感耦合電路………………………………………………………………………… 119
4.1 互 感………………………………………………………………………………… 119
4.1.1 互感現(xiàn)象………………………………………………………………………… 119
4.1.2 互感系數(shù)與同名端……………………………………………………………… 120
4.1.3 耦合系數(shù)………………………………………………………………………… 124
4.2 含有互感耦合電路的計(jì)算…………………………………………………………… 125
4.2.1 互感線圈的串聯(lián)與并聯(lián)………………………………………………………… 125
4.2.2 去耦等效電路…………………………………………………………………… 129
4.2.3 含互感線圈電路的分析………………………………………………………… 131
4.3 理想變壓器…………………………………………………………………………… 133
本章小結(jié)……………………………………………………………………………………… 136
習(xí)題4 ……………………………………………………………………………………… 137
第5章 非正弦周期激勵(lì)電路的分析………………………………………………………… 140
5.1 非正弦周期信號(hào)……………………………………………………………………… 140
5.2 非正弦周期信號(hào)的分解……………………………………………………………… 141
5.2.1 非正弦周期信號(hào)分解為傅里葉級(jí)數(shù)…………………………………………… 141
5.2.2 對(duì)稱波形的傅里葉級(jí)數(shù)………………………………………………………… 144
5.2.3 非正弦周期波的頻譜…………………………………………………………… 144
5.3 非正弦周期信號(hào)的最大值、有效值、平均值和平均功率…………………………… 146
5.3.1 最大值…………………………………………………………………………… 146
5.3.2 有效值…………………………………………………………………………… 146
5.3.3 平均值…………………………………………………………………………… 147
5.3.4 平均功率………………………………………………………………………… 148
5.4 非正弦周期激勵(lì)電路的分析………………………………………………………… 149
本章小結(jié)……………………………………………………………………………………… 153
習(xí)題5 ……………………………………………………………………………………… 153
第6章 動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域分析………………………………………………………………… 156
6.1 過渡過程及換路定律………………………………………………………………… 156
6.1.1 過渡過程………………………………………………………………………… 156
6.1.2 換路定律………………………………………………………………………… 157
6.2 一階RC 電路的過渡過程…………………………………………………………… 159
6.2.1 RC 電路的零輸入響應(yīng)………………………………………………………… 159
6.2.2 RC 電路的零狀態(tài)響應(yīng)………………………………………………………… 162
6.3 一階RL 電路的過渡過程…………………………………………………………… 165
6.3.1 RL 電路的零輸入響應(yīng)………………………………………………………… 166
6.3.2 RL 電路的零狀態(tài)響應(yīng)………………………………………………………… 167
6.4 一階電路的全響應(yīng)…………………………………………………………………… 168
6.4.1 一階電路的全響應(yīng)介紹………………………………………………………… 168
6.4.2 一階電路的三要素法…………………………………………………………… 169
6.5 階躍函數(shù)與階躍響應(yīng)………………………………………………………………… 174
6.5.1 階躍函數(shù)………………………………………………………………………… 174
6.5.2 一階電路的單位階躍響應(yīng)……………………………………………………… 175
6.6 二階電路分析………………………………………………………………………… 177
6.6.1 RLC 串聯(lián)電路的微分方程及其解……………………………………………… 177
6.6.2 非振蕩放電過程(過阻尼情況)………………………………………………… 178
6.6.3 振蕩放電過程(欠阻尼情況)…………………………………………………… 179
6.6.4 臨界阻尼情況…………………………………………………………………… 181
6.7 應(yīng)用舉例……………………………………………………………………………… 182
6.7.1 照相閃光燈裝置………………………………………………………………… 182
6.7.2 汽車點(diǎn)火電路…………………………………………………………………… 183
本章小結(jié)……………………………………………………………………………………… 184
習(xí)題6 ……………………………………………………………………………………… 184
第7章 動(dòng)態(tài)電路的復(fù)頻域分析……………………………………………………………… 188
7.1 拉普拉斯變換………………………………………………………………………… 188
7.1.1 拉普拉斯變換的定義…………………………………………………………… 188
7.1.2 拉普拉斯變換的性質(zhì)…………………………………………………………… 189
7.2 拉普拉斯逆變換……………………………………………………………………… 191
7.2.1 拉普拉斯逆變換的定義………………………………………………………… 191
7.2.2 拉普拉斯逆變換的部分分式法………………………………………………… 192
7.3 復(fù)頻域中的電路定律與電路模型…………………………………………………… 195
7.3.1 基爾霍夫定律的復(fù)頻域表示形式……………………………………………… 195
7.3.2 電阻、電感、電容元件的復(fù)頻域模型…………………………………………… 196
7.4 動(dòng)態(tài)電路的復(fù)頻域分析法…………………………………………………………… 197
*7.5 傳遞函數(shù)…………………………………………………………………………… 201
*7.6 卷 積……………………………………………………………………………… 203
本章小結(jié)……………………………………………………………………………………… 206
習(xí)題7 ……………………………………………………………………………………… 206
部分習(xí)題答案…………………………………………………………………………………… 210
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………… 217