电路分析基础简明教程

1 电路模型和电路定律 1

1.1 电路和电路模型 1

1.1.1 实际电路 1

1.1.2 电路模型 1

1.2 电流和电压的参考方向 2

1.2.1 电压和电流的实际方向 2

1.2.2 电压和电流的参考方向 2

1.3 电功率和能量 3

1.3.1 功率的定义 4

1.3.2 功率的计算 4

1.4 电路元件 5

1.4.1 电阻元件 5

1.4.2 电容元件 6

1.4.3 电感元件 9

1.5 电压源和电流源 11

1.5.1 电压源的伏安特性 12

1.5.2 电流源的伏安特性 12

1.6 受控电源 13

1.7 基尔霍夫定律 14

1.7.1 基尔霍夫电流定律（KCL） 15

1.7.2 基尔霍夫电压定律（KVL） 16

1.8 常用电阻元件 17

1.8.1 电阻的分类 17

1.8.2 电阻的主要参数 18

1.8.3 电阻选用常识 19

习题 20

2 电阻电路的等效变换 23

2.1 引言 23

2.1.1 线性电路 23

2.1.2 直流电路 23

2.2 电路的等效变换 23

2.3 电阻的串联和并联 24

2.3.1 电阻的串联 24

2.3.2 电阻的并联 25

2.4 电阻的Y形连接和△形连接的等效变换 26

2.4.1 电阻的Y形连接与△形连接 26

2.4.2 Y-△连接的等效变换 27

2.5 电压源、电流源的串联和并联 29

2.5.1 电压源的串并联 29

2.5.2 电流源的串并联 29

2.6 实际电源的两种模型及其等效变换 30

2.6.1 实际电压源 30

2.6.2 实际电流源 30

2.6.3 电源的等效变换 30

2.7 输入电阻 33

2.8 应用实例 33

2.8.1 用电安全与人体模型 33

2.8.2 电压表和电流表量程扩展 34

习题 36

3 电阻电路的一般分析 39

3.1 图论初步 39

3.1.1 “图”的初步概念 39

3.1.2 利用图确定独立回路 40

3.2 “树”的概念 41

3.2.1 “树”和“枝” 41

3.2.2 图的平面图和网孔 43

3.3 支路电流法 44

3.4 网孔电流法 46

3.5 回路电流法 48

3.6 结点电压法 50

3.7 电阻电路的故障诊断与设计 53

习题 55

4 电路定理 58

4.1 叠加定理与齐次定理 58

4.1.1 叠加定理 58

4.1.2 齐次定理 61

4.2 替代定理 63

4.3 戴维南与诺顿定理 66

4.3.1 戴维南定理 66

4.3.2 诺顿定理 67

4.4 应用实例 68

习题 70

5 一阶电路 72

5.1 动态电路的方程及其初始条件 72

5.1.1 过渡过程 72

5.1.2 换路定律 72

5.1.3 初始值的确定 73

5.2 一阶电路的零输入响应 76

5.2.1 RC串联电路的零输入响应 76

5.2.2 RL串联电路的零输入响应 77

5.3 一阶电路的零状态响应 79

5.3.1 RC串联电路的零状态响应 79

5.3.2 RL串联电路的零状态响应 79

5.4 一阶电路的全响应 81

5.4.1 全响应的两种分解方式 81

5.4.2 三要素法 82

5.5 一阶电路的阶跃响应 84

5.5.1 单位阶跃函数 84

5.5.2 单位阶跃响应 84

5.6 一阶电路的冲激响应 86

5.6.1 单位冲激函数 86

5.6.2 单位冲激响应 86

5.7 应用实例 89

5.7.1 电梯接近开关 89

5.7.2 闪光灯电路 90

5.7.3 汽车自动点火电路分析 90

5.7.4 继电器电路 91

习题 92

6 相量 94

6.1 复数 94

6.1.1 复数的基本概念 94

6.1.2 复数的直角坐标和极坐标表示 96

6.2 正弦量 96

6.2.1 正弦函数与正弦量 96

6.2.2 正弦量的有效值和相位差 97

6.3 相量法基础 98

6.3.1 相量 98

6.3.2 同频正弦量的相量运算 99

6.4 电路定律的相量形式 101

6.4.1 基尔霍夫定律的相量形式 101

6.4.2 基本元件VAR的相量形式 102

6.5 应用实例 106

习题 106

7 正弦稳态电路的分析 108

7.1 阻抗和导纳 108

7.1.1 阻抗 108

7.1.2 导纳 109

7.2 阻抗（导纳）的串联和并联 110

7.3 电路的相量图 112

7.4 正弦稳态电路的分析 113

7.5 正弦稳态电路的功率 115

7.5.1 瞬时功率 115

7.5.2 有功功率和无功功率 115

7.5.3 视在功率 115

7.6 复功率 117

7.7 最大功率传输 119

7.8 串联电路的谐振 120

7.8.1 串联谐振电路的谐振特性 121

7.8.2 串联谐振电路的功率 122

7.8.3 串联谐振电路的频率特性 122

7.9 并联谐振电路 123

7.10 应用实例与电路设计 125

7.10.1 功率因数（pf）校正及用电费用 125

7.10.2 无线电接收机的调谐电路 128

习题 130

8 二端口网络 133

8.1 z参数与y参数网络 133

8.1.1 z参数网络 134

8.1.2 y参数网络 136

8.2 混合参数（h参数）网络 140

8.2.1 二端网络的混合型VAR 140

8.2.2 双口网络混合Ⅰ型VAR和h参数等效电路 142

8.3 二端口网络的传输Ⅰ型和Ⅱ型矩阵 144

8.3.1 二端口网络的传输Ⅰ型矩阵 144

8.3.2 二端口网络的传输Ⅱ型矩阵 145

8.4 互易双口和互易定理 146

8.5 各参数组间的关系 148

8.6 具有端接的二端口网络 150

8.7 电路设计 152

8.7.1 阻抗匹配电路设计 152

8.7.2 衰减器电路设计 153

习题 154

9 含有运算放大器的电阻电路 155

9.1 运算放大器 155

9.1.1 运算放大器的组成及作用 155

9.1.2 运算放大器的电气特性 155

9.1.3 运算放大器的电路模型 156

9.2 含有运算放大器的电阻电路的分析 156

9.2.1 反相比例器 157

9.2.2 同相比例器 157

9.2.3 加法器 157

习题 158

10 含有耦合电感的电路 160

10.1 耦合电感 160

10.1.1 耦合电感的基本概念 160

10.1.2 耦合电感的伏安关系 161

10.2 耦合电感线圈的串联和并联 162

10.2.1 耦合电感的串联 162

10.2.2 耦合电感的并联 163

10.3 变压器原理 164

10.4 理想变压器 166

习题 168

11 非正弦周期电流电路和信号的频谱 171

11.1 非正弦周期信号 171

11.2 周期函数分解为傅里叶级数 172

11.3 有效值、平均值和平均功率 175

11.3.1 三角函数的性质 175

11.3.2 非正弦周期函数的有效值 175

11.3.3 非正弦周期函数的平均值 176

11.3.4 非正弦周期交流电路的平均功率 176

11.4 非正弦周期交流电路的计算 177

11.5 信号的频谱 182

11.5.1 信号频谱的由来 182

11.5.2 确知信号的频谱 183

11.5.3 随机信号的频谱 188

11.5.4 信号频谱的应用 188

习题 188

习题参考答案 191

参考文献 198