本書第1版和第2版先后于2009年和2013年出版。通過幾年教學實踐的探索,為適應高等學校人才培養(yǎng)的多元化和教學質(zhì)量工程建設的實踐要求,決定對教材進行第3版修訂。
本科電路原理課是電子和電氣信息類學生的專業(yè)技術(shù)基礎課,基本內(nèi)容和范圍已趨于穩(wěn)定。教材的修訂目標是為學生后續(xù)專業(yè)課程的學習和未來工作準備必要的基礎知識。新版保持了原有教材的重視基本概念、基本原理和基本分析方法的特色。與前兩版對比,做了如下調(diào)整:(1)強調(diào)電路理論基礎,加強了與后續(xù)課程相關(guān)的電路實例,以拓展學生分析實際問題的能力。在直流、交流和動態(tài)部分都增加了實例。(2)保持理論知識的連貫性和系統(tǒng)性,調(diào)整了部分內(nèi)容的先后順序。如,將上版853節(jié)“網(wǎng)絡函數(shù)的零極點分布與動態(tài)響應”內(nèi)容后移,保持85節(jié)“網(wǎng)絡函數(shù)及其應用”的完整性,后移的內(nèi)容并入86節(jié)并加入實例單獨討論,為后續(xù)課程做鋪墊。(3)重視電路概念,淡化電路與電子內(nèi)容的界線,實現(xiàn)與后續(xù)課程的有效銜接。第9章將運算放大器、回轉(zhuǎn)器作為電路雙口的實例進行學習。(4)考慮電路實驗單獨設課,電路的計算機仿真是電路實驗的主要內(nèi)容之一,本次修訂刪除附錄B。
新版教材共11章和1個附錄。第1~4章由賀立紅修訂,第6~8章和附錄由李華修訂,第5章和第9~11章由王安娜修訂。全書由李華統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)。
對于書中的不足和錯誤,誠請讀者指正、批評。
編者2016年7月第2版前言本書自第1版出版以來,經(jīng)過了幾年的教學實踐檢驗。為了進一步提高教材質(zhì)量,決定在保持原有特色的基礎上對教材予以修訂。
本次修訂主要體現(xiàn)在以下方面:在教材內(nèi)容的選取上,考慮到需加強非線性電路分析方法的學習,增加了分段線性化方法的內(nèi)容,考慮到各章節(jié)內(nèi)容的緊密聯(lián)系及后續(xù)課程的教學安排,取消了磁路部分內(nèi)容;在章節(jié)內(nèi)容的安排上,對部分章節(jié)的內(nèi)容和標題進行了調(diào)整,使內(nèi)容安排更緊湊、更系統(tǒng),便于了解電路理論的整體脈絡;在例題的選取上,適當?shù)卦黾恿擞袑嶋H應用背景的例題,并突出了部分內(nèi)容的實際應用背景及與后續(xù)課程的聯(lián)系,如將功率因素提高的內(nèi)容放在實例分析中,以強調(diào)其實際應用意義;在教材內(nèi)容的敘述上,有了進一步改進,以便于讀者理解、掌握;訂正了第1版教材版面上的多處錯誤。
本書的第1、2章由賀立紅修訂,第3、4、5、6章及附錄A由吳建華修訂,第7、8章由李華修訂,第9、10、11章由王安娜修訂,附錄B由鮑喜榮修訂。吳建華負責全書的統(tǒng)籌與協(xié)調(diào)。
本書雖經(jīng)修訂,但疏漏、欠缺乃至錯誤之處仍在所難免,歡迎讀者提出寶貴意見。
第1版前言本書是按照教育部高等學校電子電氣基礎課程教學指導分委員會制定的“電路原理”教學大綱的要求編寫的,適合作為普通高等學校電子信息與電氣學科各專業(yè)“電路原理”或“電工理論基礎”課程的教材。
本書以提高師生教與學的有效性,培養(yǎng)學生分析問題與解決問題的能力為目標編寫而成。
在教材內(nèi)容的選取上,本書合理安排經(jīng)典內(nèi)容、傳統(tǒng)內(nèi)容與新內(nèi)容的關(guān)系。對于經(jīng)典內(nèi)容,本書以電路的基本概念、基本理論和基本分析方法及應用為主線,貫穿全書;在傳統(tǒng)內(nèi)容的編排上,本書刪繁就簡,力求突出理論與方法中所體現(xiàn)的從“物理現(xiàn)象”到“數(shù)學模型及算法”,再到“工程應用”的電路問題的解決過程;本書還適當增加了新內(nèi)容,如有源濾波器、計算機仿真分析等,以體現(xiàn)教材的時代特點。本書各章節(jié)的安排遵循由簡到繁、循序漸進、難點分散的原則,采用先“靜態(tài)”(直流電路分析),后“穩(wěn)態(tài)”,再“動態(tài)”的教學體系,便于教學。本書力求做到論述嚴密、深入淺出,各章節(jié)的引言也力求突出問題驅(qū)動及前后呼應,并配有豐富的例題及習題,便于讀者自學。
在編寫過程中,本書重點強調(diào)了以下三個方面。
適當強調(diào)建立電路模型的研究方法。在分析各類元器件(如受控源、互感、理想變壓器、雙口網(wǎng)絡和傳輸線等)時,都突出從實際器件的物理概念到建立電路模型的過程,適當體現(xiàn)或重現(xiàn)電路理論解決實際問題的過程。
強調(diào)應用電路的基本原理(基本定律和理想元件的電路模型)分析電路。從第1章引出電路的基本原理后,其后的各章都突出電路基本原理的應用,使學生牢固掌握電路基本原理及基本分析方法。
強調(diào)在應用電路的基本原理分析電路問題時,可通過演繹、歸納等手段,得到便于實際應用的分析方法,如一般分析方法(如節(jié)點方程和回路方程的系統(tǒng)編寫法、一階電路的三要素解法等),簡化的分析方法(如互感消去法、三相化單相分析法等),以及等效的分析方法(等效電阻法、戴維南等效電路法等)等,使學生對電路理論有全面、系統(tǒng)的掌握。
本書加強了理論聯(lián)系實際的內(nèi)容,適當引入了有實際應用背景或與后續(xù)課程相關(guān)的電路實例,開闊學生分析實際問題的視野,實現(xiàn)了與后續(xù)課程有效銜接。
.關(guān)于各章的課時安排,本書給出了教學建議,供師生參考。
本書的第1、2章由賀立紅執(zhí)筆,第3~6章及附錄A由吳建華執(zhí)筆,第7、8、12章由李華執(zhí)筆,第9~11章由王安娜執(zhí)筆,附錄B由鮑喜榮執(zhí)筆,吳建華負責全書的統(tǒng)籌與協(xié)調(diào)。
本書大綱承蒙清華大學的陸文娟教授審閱,得到了許多寶貴意見,謹致衷心的感謝。本書承繼了東北大學“電路原理”課程教研組多年積累的教學經(jīng)驗,感謝郝蘊卿、殷洪義、陳紹林、孫玉琴等老師在編寫教材方面提供的工作基礎和經(jīng)驗。感謝機械工業(yè)出版社和東北大學教務處給予本書出版的支持。
由于作者的水平有限,書中難免有錯誤和不當之處,懇請讀者提出寶貴意見。作者聯(lián)系方式如下:
吳建華作者2009年5月于東北大學
機工授權(quán)書
出版說明
編審委員會
第3版前言
第2版前言
第1版前言
教學建議
第1章電路模型和基本定律1
1.1電路和電路模型1
1.2電路基本變量2
1.2.1電流、電壓及其參考方向2
1.2.2功率和能量4
1.3電路基本元件及伏安特性5
1.3.1電阻元件5
1.3.2電容元件6
1.3.3電感元件8
1.3.4獨立電源10
1.3.5受控電源11
1.4電路定律11
1.4.1基爾霍夫電流定律12
1.4.2基爾霍夫電壓定律13
1.5電阻的聯(lián)結(jié)及等效變換17
1.5.1電阻串并聯(lián)等效變換17
1.5.2電阻星形和三角形聯(lián)結(jié)的等效變換19
1.5.3含受控源電路的等效電阻分析22
1.6電源的聯(lián)結(jié)及等效變換23
1.6.1電源的串聯(lián)和并聯(lián)23
1.6.2實際電源及其等效變換23
1.7電路基本分析方法的應用26
1.7.1典型電路分析26
1.7.2實用電路分析 28
習題一30
第2章電路的一般分析方法及電路定理35
2.1支路電流法35
2.2回路電流法37
2.3節(jié)點電壓法40
2.4替代定理44
2.5疊加定理45
2.6等效電源定理49
2.6.1戴維南定理49
2.6.2諾頓定理54
2.7特勒根定理55
2.8互易定理57
2.9對偶原理60
2.10電路分析舉例61
2.10.1列寫電路方程61
2.10.2電路定理的應用63
2.10.3實用電路分析64
習題二67
第3章正弦穩(wěn)態(tài)電路分析73
3.1正弦穩(wěn)態(tài)響應73
3.2正弦量的相量表示74
3.2.1正弦量74
3.2.2相量77
3.3R、L、C元件伏安特性的相量形式82
3.3.1電阻元件伏安特性的相量形式82
3.3.2電感元件伏安特性的相量形式83
3.3.3電容元件伏安特性的相量形式84
3.4基爾霍夫定律的相量形式及電路的相量模型86
3.5阻抗與導納87
3.5.1阻抗87
3.5.2導納90
3.6正弦穩(wěn)態(tài)電路的計算94
3.7正弦交流電路的功率101
3.7.1R、L、C元件的功率101
3.7.2無源二端網(wǎng)絡的功率104
3.8實用電路分析106
3.8.1功率因數(shù)的提高106
3.8.2傳輸最大功率108
習題三109
第4章三相電路113
4.1對稱三相電路的特點113
4.2對稱三相電路的計算118
4.3不對稱三相電路的分析122
4.4三相電路的功率123
習題四128
第5章互感電路與諧振電路130
5.1互感電壓130
5.2有互感電路的分析133
5.3空心變壓器136
5.4理想變壓器138
5.5串聯(lián)諧振電路141
5.6并聯(lián)諧振電路145
習題五148
第6章周期性非正弦穩(wěn)態(tài)電路分析152
6.1非正弦周期量的傅里葉級數(shù)分解152
6.2非正弦周期量的有效值和平均功率156
6.3非正弦周期電流電路的計算158
6.4濾波器160
6.5周期性非正弦對稱三相電路的計算163
6.6實用電路分析167
習題六167
第7章線性動態(tài)網(wǎng)絡時域分析171
7.1電路動態(tài)過程和初始條件171
7.1.1電路的動態(tài)過程171
7.1.2初始條件的確定172
7.2一階電路的零輸入響應175
7.2.1RC電路的零輸入響應175
7.2.2RL電路的零輸入響應177
7.3一階電路的零狀態(tài)響應180
7.3.1RC電路的零狀態(tài)響應180
7.3.2RL電路的零狀態(tài)響應181
7.4一階電路的全響應183
7.4.1一階電路全響應的兩種分解形式183
7.4.2求解一階電路的三要素法184
7.5一階電路的階躍響應190
7.6一階電路的沖激響應192
7.6.1單位脈沖函數(shù)和單位沖激函數(shù)193
7.6.2沖激響應194
7.6.3電容電壓、電感電流的躍變197
7.7一階電路對正弦激勵的響應200
7.7.1RL串聯(lián)電路對正弦電壓激勵的響應200
7.7.2RC并聯(lián)電路對正弦電流激勵的響應201
7.8線性動態(tài)網(wǎng)絡對任意激勵的響應203
7.9二階電路的零輸入響應205
7.10二階電路的階躍響應212
7.11狀態(tài)方程215
習題七218
第8章線性動態(tài)網(wǎng)絡復頻域分析223
8.1拉普拉斯變換及其重要性質(zhì)223
8.2拉普拉斯反變換的部分分式法228
8.3兩類約束的復頻域形式232
8.4復頻域分析法234
8.5網(wǎng)絡函數(shù)及其應用240
8.5.1網(wǎng)絡函數(shù)的定義240
8.5.2網(wǎng)絡函數(shù)與沖激響應242
8.5.3卷積定理242
8.6實用電路分析244
習題八246
第9章雙口網(wǎng)絡250
9.1雙口網(wǎng)絡的端口條件250
9.2雙口網(wǎng)絡的Y參數(shù)和Z參數(shù)250
9.3雙口網(wǎng)絡的A參數(shù)和H參數(shù)254
9.4雙口網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)移函數(shù)257
9.5雙口網(wǎng)絡的特性阻抗 260
9.5.1雙口網(wǎng)絡的輸入阻抗與輸出阻抗260
9.5.2雙口網(wǎng)絡的特性阻抗261
9.5.3固有傳輸常數(shù)262
9.6雙口網(wǎng)絡的等效電路264
9.7雙口網(wǎng)絡的聯(lián)結(jié)267
9.8實用電路分析270
9.8.1回轉(zhuǎn)器270
9.8.2運算放大器271
9.8.3負阻抗變換器273
習題九274
第10章非線性電路278
10.1非線性電阻元件特性278
10.2解析分析法279
10.3圖解分析法280
10.3.1曲線相交法280
10.3.2曲線相加法282
10.4分段線性化分析法284
10.5小信號分析法286
10.6實用電路分析289
習題十292
第11章分布參數(shù)電路及均勻傳輸線295
11.1分布參數(shù)電路及均勻傳輸線的概念295
11.2均勻傳輸線的微分方程295
11.3均勻傳輸線的正弦穩(wěn)態(tài)解297
11.4行波301
11.5波的反射與終端匹配的傳輸線304
11.6無損耗線的正弦穩(wěn)態(tài)解306
習題十一314
附錄A網(wǎng)絡圖論和矩陣形式網(wǎng)絡方程316
部分習題參考答案326
參考文獻335