電路基礎[2006年北京大學出版社出版圖書]

本書主要講解和介紹電路基礎知識，包括電路圖繪製、電路圖識別等，可作為電氣自動化、電子、通信、計算機類專業的教材，也可供工程技術人員和自學者參考。

內容提要

本書共有8章，內容分別為電路的基本概念、電路的等效、電阻電路的分析方法、正弦交流電路、三相正弦交流電路、一階暫態電路的分析、耦合電感電路和二連線埠網路。書後附有自測與練習的答案。

本書在編寫過程中，將實驗實訓內容、聯繫實際的典型例題與基本理論融為一體，突出知識的套用性。概念力求做到敘述準確、清楚，編入較多聯繫實際的例題，注重正文、例題、思考與分析及自測與練習題之間的密切配合，並在每章結尾處列出該章的內容小結，方便學生學習和選用。

本書可作為高職高專院校計算機、自動控制類及相關專業的教材，也可供有關工程技術人員參考。

目錄

第1章 電路的基本概念和基本定律

1.1 電路和電路模型

1.2 電路的主要物理量

1.3 電阻元件

1.4 基爾霍夫定律

1.5 電路中電位的計算

1.6 本章小結

1.7 自測與練習

第2章 等效電路

2.1 電阻的等效變換

2.2 電源的等效變換

2.3 受控源及含受控源電路的等效

2.4 本章小結

2.5 自測與練習

第3章 電阻電路的一般分析方法

3.1 支路電流法

支路電流法是在計算複雜電路的各種方法中的一種最基本的方法。它通過套用基爾霍夫電流定律和電壓定律分別對結點和迴路列出所需要的方程組，而後解出各未知支路電流。

它是計算複雜電路的方法中,最直接最直觀的方法.前提是,選擇好電流的參考方向.

以支路電流為求解對象的電路計算方法。用此法計算一個具 n個節點和 b條支路的電路時，因待求的支路電流數為 b，故需列出 b個含支路電流的獨立方程。根據電路內的支路電流在節點上必須服從基爾霍夫電流定律(KCL)的約束,支路電壓沿迴路必須服從基爾霍夫電壓定律(KVL)的約束（見基爾霍夫定律）,而支路電流和支路電壓在每條支路上又必須滿足該支路的特性方程（即支路的電壓-電流關係，VCR）,可以導出這 b個方程。首先，對除參考節點外的所有節點,利用KCL寫方程,可得( n-1)個只含支路電流的獨立方程；對所選定的基本迴路，利用KVL寫方程，可得（ b- n+1）個只含支路電壓的獨立方程。再根據各支路的連線形式和所含元件的類型寫出 b個既含支路電流又含支路電壓的支路方程。最後利用支路方程消去( b- n+1)個方程中的支路電壓,便得到總數為( n-1)+( b- n+1)= b個只含支路電流的方程。有了這些方程，就可用適當的數字方法求解。

3.2 節點電位法

3.3 疊加定理

線上性電路中，任一支路的電流（或電壓）可以看成是電路中每一個獨立電源單獨作用於電路時，在該支路產生的電流（或電壓）的代數和（疊加）。

線性電路的這種疊加性稱為疊加定理。

也就是說，只要電路存在惟一解，線性電阻電路中的任一結點電壓、支路電壓或支路電流均可表示為以下形式：

y=H1us1+H2us2+…Hmusm+K1is1+K2is2+…+Knisn

式中uSk(k=1,2,…,m)表示電路中獨立電壓源的電壓；

iSk(k=1,2,…,n)表示電路中獨立電流源的電流。

Hk(k=1,2,…,m)和Kk(k=1,2,…,n)是常量，它們取決於電路的參數和輸出變數的選擇，而與獨立電源無關

3.4 等效電源定理

等效電源定理包括電壓源等效（戴維南定理），和電流源等效（諾頓定理）兩個定理。其中，電壓源等效定理在電路故障診斷中套用較多，其內容是：任何一個線性的有源二端網路對外電路而言，可以用一個電壓源來等效代替。其中：等效電壓源的電動勢E（或源電壓Vo）的數值，等於該有源二端網路的“開路電壓”；等效電壓源的內阻Ro等於該有源二端網路“除源”後的等效電阻值。等效電源定理

所謂的“開路電壓”是指：將負載RL從電路上斷開後，a、b間的電壓；

所謂“除源”是指：假設將有源二端網路中的電源去除（衡壓源短路、衡流源開路）。

1． 等效電源的概念

在電路分析計算中，往往只研究一個支路的電壓、電流及功率。對所研究的支路而言，電路的其餘部分便成為--個有源二端網路。為了計算所研究支路的電壓、電流及功率，可以把有源二端網路等效為一個電源，即等效電源。

等效電源分為等效電壓源和等效電流源。用電壓源來等效代替有源二端網路的分析方法稱戴維南(代文寧)定理；用電流源來等效代替有源二端網路的分析方法稱諾頓定理。

2． 戴維南定理（等效電壓源定理）

戴維南定理：任何一個線性含源二端網路N，就其兩個端鈕a、b來看，總可以用一個電壓源--串聯電阻支路來代替。電壓源的電壓等於該網路N的開路電壓U0，其串聯電阻R0等於該網路中所有獨立源為零值時（恆壓源短路，恆流源開路）所得網路N0得等效電阻Rab。

由U0和R0串聯而成的等效電壓源稱為戴維南等效電路，其中的串聯電阻，在電子電路中常稱為"輸出電阻"，故用R0表示。

套用戴維南定理求解某一支路電流的步驟如下：

①　將電路分為待求支路和有源二端網路。

②　計算有源二端網路的開路電壓Uo。

③　將有源二端網路內獨立源零值處理(電壓源短路，電流源開路)，而保留其內阻，求等效電源的內阻R0 (即兩開路端的等效電阻)。

④ 求出待求支路的電流

套用戴維南定理必須注意：

①　戴維南定理只對外電路等效，對內電路不等效。也就是說，不可套用該定理求出等效電源電動勢和內阻之後，又返回來求原電路(即有源二端網路內部電路)的電流和功率。

②　套用戴維南定理進行分析和計算時，如果待求支路後的有源二端網路仍為複雜電路，可再次運用戴維南定理，直至成為簡單電路。

③　戴維南定理只適用於線性的有源二端網路。如果有源二端網路中含有非線性元件時，則不能套用戴維南定理求解。

3．等效電流源定理--諾頓定理

諾頓定理：任何一個線性有源二端網路，對其負載來說，都可等效為一個恆流源Is和電阻Rs並聯的電路來等效代替。Is等於有源二端網路的短路電流，並聯電阻Rs為該網路中所有的獨立源置零時，以二端鈕處看該網路的等效電阻。

諾頓定理只適用於線性電路；諾頓定理僅對外電路--負載等效，即計算負載中的電壓、電流及功率是等效的。同樣，諾頓定理也只適用於局部電路的汁算。當需要計算電路中多處電流、電壓時，還是套用網孔電流法和節點電壓法分析計算更為方便。

3.5 最大功率轉輸定量

3.6 本章小結

3.7 自測與練習

第4章 正弦交流電路

4.1 正弦交流電的基本概念

4.2 正弦交流電的相量表示法

4.3 單一參數正弦交流電路的分析

4.4 多參數正弦交流電路的分析

4.5 功率因數的提高

4.6 日光燈電路的連線和功率因數的提高

4.7 本章小結

4.8 自測與練習

第5章 三相正弦交流電路

5.1 三相電源

5.2 三相電源與負載的連線

5.3 負載的星形連線

5.4 三相交流電路的連線及測量

5.5 負載的三角形連線

5.6 三相交流電路連線及測量

5.7 三相電路的功率

5.8 本章小結

5.9 自測與練習

第6章 一階電路的暫態分析

第7章 耦合電感電路

第8章 二連線埠網路

自測與練習部分答案

參考文獻