本書主要介紹電路的基本概念、基本定律和定理及電路的基本分析方法。本書包含3大部分內(nèi)容——直流電阻電路、直流動態(tài)電路和正弦交流穩(wěn)態(tài)電路。直流電阻電路部分共4章,主要介紹電路的基本變量和幾種基本元件,電路的基本分析方法、基本定律和定理,簡單非線性電阻電路。直流動態(tài)電路部分有2章,主要介紹電容、電感這兩種動態(tài)元件和憶阻元件,分析由動態(tài)元件構(gòu)成的一階動態(tài)電路和二階動態(tài)電路的瞬態(tài)過程。正弦交流穩(wěn)態(tài)電路部分共6章,主要介紹正弦穩(wěn)態(tài)電路、三相電路、非正弦周期穩(wěn)態(tài)電路和有耦合的電感電路的分析,電路的頻率特性和二端口網(wǎng)絡(luò)。另外,本書的最后一章介紹了電路仿真軟件——Multisim,給出了仿真示例。
俎云霄,北京郵電大學(xué)電子學(xué)院教授,多年來一直從事“電路分析基礎(chǔ)”、“信號與系統(tǒng)”、“電子電路仿真”等課程的教學(xué)工作。
第1章 電路模型和電路元件
1. 1 電路和電路模型
1. 2 電路變量
1. 3 基爾霍夫定律
1. 4 電阻元件
1. 5 電壓源
1. 6 電流源
1. 7 受控源
1. 8 電阻的等效變換 輸入電阻
1. 9 電源的等效變換
1. 10 工程應(yīng)用
本章小結(jié)
習(xí)題
第2章 電阻電路的基本分析方法
2. 1 圖論的初步知識 第1章 電路模型和電路元件
1. 1 電路和電路模型
1. 2 電路變量
1. 3 基爾霍夫定律
1. 4 電阻元件
1. 5 電壓源
1. 6 電流源
1. 7 受控源
1. 8 電阻的等效變換 輸入電阻
1. 9 電源的等效變換
1. 10 工程應(yīng)用
本章小結(jié)
習(xí)題
第2章 電阻電路的基本分析方法
2. 1 圖論的初步知識
2. 2 支路電流法
2. 3 完備的獨(dú)立電路變量
2. 4 節(jié)點(diǎn)電壓法
2. 5 網(wǎng)孔分析法
2. 6 回路分析法
2. 7 運(yùn)算放大器及其外部特性
2. 8 含運(yùn)算放大器的電阻電路
2. 9 工程應(yīng)用
本章小結(jié)
習(xí)題
第3章 電路的基本定理
3. 1 齊性定理
3. 2 疊加定理
3. 3 替代定理
3. 4 戴維南定理和諾頓定理
3. 5 最大功率傳輸定理
3. 6 特勒根定理
3. 7 互易定理
3. 8 對偶關(guān)系
3. 9 工程應(yīng)用
本章小結(jié)
習(xí)題
第4章 簡單非線性電阻電路
4. 1 非線性電阻電路
4. 2 圖解法
4. 3 分段線性化法
4. 4 小信號分析法
4. 5 工程應(yīng)用
本章小結(jié)
習(xí)題
第5章 一階動態(tài)電路
5. 1 電容元件
5. 2 電感元件
5. 3 憶阻元件
5. 4 換路定則及初始值的確定
5. 5 一階電路的零輸入響應(yīng)
5. 6 一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)
5. 7 一階電路的全響應(yīng)
5. 8 一階電路的三要素法
5. 9 一階電路的階躍響應(yīng)
5. 10 微分電路和積分電路
5. 11 工程應(yīng)用
本章小結(jié)
習(xí)題
第6章 高階動態(tài)電路
6. 1 二階電路的微分方程
6. 2 RLC并聯(lián)電路的零輸入響應(yīng)
6. 3 RLC并聯(lián)電路的零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)
6. 4 RLC串聯(lián)電路
6. 5 一般二階電路和高階動態(tài)電路
6. 6 工程應(yīng)用
本章小結(jié)
習(xí)題
第7章 正弦穩(wěn)態(tài)電路
7. 1 正弦量
7. 2 正弦量的相量 相量法
7. 3 基爾霍夫定律和R、L、C元件VCR的相量形式
7. 4 阻抗和導(dǎo)納
7. 5 正弦穩(wěn)態(tài)電路的相量分析
7. 6 正弦穩(wěn)態(tài)電路的等效
7. 7 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率
7. 8 復(fù)功率
7. 9 正弦穩(wěn)態(tài)最大功率傳輸定理
7. 10 工程應(yīng)用
本章小結(jié)
習(xí)題
第8章 三相電路
8. 1 三相電源
8. 2 對稱三相電路的計(jì)算
8. 3 不對稱三相電路的概念
8. 4 三相電路的功率
8. 5 工程應(yīng)用
本章小結(jié)
習(xí)題
第9章 非正弦周期穩(wěn)態(tài)電路
9. 1 非正弦周期信號 有效值 平均值
9. 2 非正弦周期穩(wěn)態(tài)電路的分析
9. 3 非正弦周期穩(wěn)態(tài)電路的功率
9. 4 工程應(yīng)用
本章小結(jié)
習(xí)題
第10章 電路的頻率特性
10. 1 網(wǎng)絡(luò)函數(shù)及頻率特性
10. 2 RC電路的頻率特性
10. 3 RLC串聯(lián)電路的諧振
10. 4 RLC并聯(lián)電路的諧振
10. 5 工程應(yīng)用
本章小結(jié)
習(xí)題
第11章 耦合電感電路
11. 1 互感互感電壓
11. 2 耦合電感的電壓、電流關(guān)系
11. 3 耦合電感的去耦
11. 4 含耦合電感電路的分析
11. 5 線性變壓器電路的分析
11. 6 全耦合變壓器
11. 7 理想變壓器的VCR及其特性
11. 8 工程應(yīng)用
本章小結(jié)
習(xí)題
第12章 二端口網(wǎng)絡(luò)
12. 1 二端口網(wǎng)絡(luò)
12. 2 二端口網(wǎng)絡(luò)的VCR及參數(shù)
12. 3 二端口網(wǎng)絡(luò)各參數(shù)間的關(guān)系
12. 4 互易二端口和對稱二端口
12. 5 二端口網(wǎng)絡(luò)的等效電路
12. 6 有端接的二端口網(wǎng)絡(luò)
12. 7 二端口網(wǎng)絡(luò)的特性阻抗
12. 8 二端口網(wǎng)絡(luò)的互連
12. 9 工程應(yīng)用
本章小結(jié)
習(xí)題
第13章 Multisim使用指南及仿真應(yīng)用
13. 1 一個(gè)簡單的例子
13. 2 部分菜單欄簡介
13. 3 工具欄簡介
13. 4 常用儀器儀表的使用
13. 5 仿真示例
本章小結(jié)
習(xí)題
附錄A 特勒根定理的證明
附錄B 復(fù)數(shù)及其運(yùn)算
附錄C 常見信號的傅里葉級數(shù)展開
部分習(xí)題參考答案
參考文獻(xiàn)
電路課程是電氣信息類專業(yè)學(xué)生必修的學(xué)科基礎(chǔ)課,也是學(xué)生接觸的第一門學(xué)科基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí),可使學(xué)生掌握電路的基本概念、基本理論、基本分析方法和基本的仿真方法,培養(yǎng)科學(xué)思維能力、分析計(jì)算能力和理論聯(lián)系實(shí)際的工程觀念,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備必要的電路知識。
基于以上理念和目標(biāo),本書在編寫過程中注重以下幾方面的問題:
(1) 教學(xué)內(nèi)容上符合教育部電工電子基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會制定的“電路分析基礎(chǔ)”基本教學(xué)要求。在內(nèi)容安排上,從符合普遍認(rèn)知規(guī)律考慮,先介紹直流電阻電路,然后介紹直流動態(tài)電路,最后介紹正弦穩(wěn)態(tài)電路。
(2) 注意為后續(xù)課程——“模擬電子技術(shù)”和“數(shù)字電子技術(shù)”打好基礎(chǔ),在內(nèi)容上適當(dāng)介紹有關(guān)晶體管、MOS管的知識,以及電路知識在電子電路中的運(yùn)用。
(3) 注意理論知識與工程實(shí)際的結(jié)合。在每章的開始都簡單介紹與本章內(nèi)容相關(guān)的工程背景或知識背景,在每章的最后一節(jié)都介紹本章知識在實(shí)際工程中的應(yīng)用,由此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,并讓學(xué)生了解電路知識在各工程領(lǐng)域中的應(yīng)用概況。
(4) 引入計(jì)算機(jī)仿真。計(jì)算機(jī)仿真已經(jīng)成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科學(xué)研究有用且必要的手段,在教學(xué)中引入仿真不僅可以加強(qiáng)學(xué)生對問題的理解,而且還可激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)創(chuàng)新意識。本書在最后一章專門介紹了目前最常用的一種電路仿真軟件——Multisim,除介紹其部分功能和基本仿真方法外,還給出了覆蓋課程基本內(nèi)容的仿真示例。
(5) 注意學(xué)科新知識的引入。在介紹了常規(guī)的電阻、電容、電感3種基本電路元件后,介紹了第4種基本電路元件——憶阻器。憶阻器的概念首先由美國的華裔科學(xué)家蔡少棠在1971年提出,但直到2008年5月才由惠普實(shí)驗(yàn)室宣布找到了這種元件。
本書第1版是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材,并于2011年被評為北京市精品教材。通過幾年來的教學(xué)使用情況及其他院校使用者的使用情況,并聽取了使用者的意見和建議,同時(shí)根據(jù)高等教育應(yīng)注重理論與實(shí)踐相結(jié)合的發(fā)展理念,我們進(jìn)行了修訂再版工作。本書在第1版的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步加強(qiáng)了工程應(yīng)用部分,主要體現(xiàn)在部分章節(jié)內(nèi)容和習(xí)題中;補(bǔ)充了一些有難度的習(xí)題;同時(shí),對憶阻元件進(jìn)行了更為深入的介紹,包括其結(jié)構(gòu)、電路模型和數(shù)學(xué)模型。
本書的編寫工作由俎云霄、李巍海和呂玉琴完成,侯賓參與了此次再版補(bǔ)充內(nèi)容的編寫和修訂資料的整理工作。其中,俎云霄編寫了第2~7、10章和附錄A,李巍海編寫了第1、8、9、12、13章和附錄B、C,呂玉琴編寫了第11章,并對全書進(jìn)行了審閱。
北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院電路與系統(tǒng)教研中心多年堅(jiān)持的教學(xué)研討對本書的內(nèi)容結(jié)構(gòu)形成起到了重要的作用。俎云霄在2006年秋赴英國倫敦帝國理工學(xué)院電氣電子工程系進(jìn)行的半年教學(xué)訪問,也對本書的內(nèi)容構(gòu)成具有非常重要的幫助。
本書第1版承北京郵電大學(xué)解月珍教授審閱。解月珍教授和清華大學(xué)的鄭君里教授都對本書提出了許多寶貴意見和建議,在此向他們表示衷心的感謝!
在本書編寫過程中,我們聽取了使用者的建議和意見,在此向他們表示衷心的感謝!同時(shí)參閱了許多專家的教材、著作和論文,在此表示衷心的感謝!
本書提供配套的電子課件,可登錄華信教育資源網(wǎng):www.hxedu.com.cn,注冊后免費(fèi)下載。
由于作者水平所限,難免存在錯漏之處,懇切希望同行專家、學(xué)者及讀者提出寶貴意見,以便今后改進(jìn)、提高。作者聯(lián)系方式如下:
俎云霄:北京郵電大學(xué)94信箱,100876,zuyx@bupt.edu.cn
李巍海:北京郵電大學(xué)94信箱,100876,liweihai@bupt.edu.cn
呂玉琴:北京郵電大學(xué)94信箱,100876,lvyq@263.net
作者
2013年12月