电路分析基础

前言
绪论………………………………………………… 1
第1 章　电路模型和电路定律……………… 7
　1. 1　实际电路和电路模型……………………… 7
　　1. 1. 1　实际电路……………………………… 7
　　1. 1. 2　电路模型……………………………… 8
　1. 2　电流、电压及其参考方向……………… 10
　　1. 2. 1　电流………………………………… 10
　　1. 2. 2　电位、电压和电动势……………… 11
　1. 3　电能和电功率…………………………… 14
　　1. 3. 1　电能………………………………… 15
　　1. 3. 2　电功率……………………………… 15
　1. 4　电阻元件………………………………… 17
　1. 5　独立电源 ………………………………… 19
　　1. 5. 1　电压源……………………………… 20
　　1. 5. 2　电流源……………………………… 21
　1. 6　受控电源………………………………… 22
1. 7　基尔霍夫定律…………………………… 24
　1. 8　应用案例………………………………… 28
　本章小结………………………………………… 28
　自测题…………………………………………… 30
　习题……………………………………………… 31
第2 章　电阻电路的等效变换……………… 33
　2. 1　电路的等效变换………………………… 33
　　2. 1. 1　电阻电路简介……………………… 33
　　2. 1. 2　电路的等效变换…………………… 33
　2. 2　电阻的等效变换………………………… 35
　　2. 2. 1　电阻的串联………………………… 35
　　2. 2. 2　电阻的并联………………………… 35
　　2. 2. 3　电阻的-△等效变换……………… 37
　2. 3　独立源的等效变换……………………… 41
　　2. 3. 1　电压源的串联和并联……………… 41
　　2. 3. 2　电流源的串联和并联……………… 41
2. 3. 3　实际电源的两种模型及其等效变换………………………………… 41
　2. 4　含受控源一端口网络的等效…………… 44
　　2. 4. 1　受控源的串、并联及等效变换…… 45
　　2. 4. 2　输入电阻…………………………… 45
　2. 5　应用案例………………………………… 47
　本章小结………………………………………… 48
　自测题…………………………………………… 49
　习题……………………………………………… 50
第3 章　电阻电路的一般分析……………… 53
　3. 1　电路的拓扑图及电路方程的独立性…… 53
　　3. 1. 1　网络图论的初步知识……………… 53
　　3. 1. 2　KCL、KVL 的独立方程数………… 55
　3. 2　2b 法和支路法…………………………… 56
　3. 3　网孔电流法……………………………… 59
　3. 4　回路电流法……………………………… 62
　3. 5　节点电压法……………………………… 64
　3. 6　应用案例………………………………… 69
　本章小结………………………………………… 70
　自测题…………………………………………… 71
　习题……………………………………………… 72
第4 章　电路定理…………………………… 75
　4. 1　叠加定理………………………………… 75
　　4. 1. 1　叠加定理的简介…………………… 75
　　4. 1. 2　齐性定理的简介…………………… 78
　4. 2　替代定理………………………………… 79
　　4. 2. 1　替代定理的简介…………………… 79
　　4. 2. 2　注意事项…………………………… 80
　　4. 2. 3　应用举例…………………………… 80
4. 3　戴维宁定理和诺顿定理………………… 82
　4. 4　最大功率传输定理……………………… 87
　4. 5　特勒根定理……………………………… 89
　4. 6　互易定理………………………………… 91
　4. 7　对偶原理………………………………… 93
　4. 8　应用案例………………………………… 95
　本章小结………………………………………… 97
　自测题…………………………………………… 98
　习题……………………………………………… 99
第5 章　一阶电路…………………………… 103
　5. 1　动态元件………………………………… 103
　　5. 1. 1　电容元件…………………………… 103
　　5. 1. 2　电感元件…………………………… 106
　5. 2　动态电路的方程及其初始条件………… 109
　5. 3　一阶电路的零输入响应………………… 113
　　5. 3. 1　一阶RC 电路的零输入响应……… 114
　　5. 3. 2　一阶RL 电路的零输入响应……… 116
　5. 4　一阶电路的零状态响应………………… 118
　　5. 4. 1　一阶RC 电路的零状态响应……… 118
　　5. 4. 2　一阶RL 电路的零状态响应……… 119
　5. 5　一阶电路的全响应……………………… 121
　5. 6　一阶电路的阶跃响应和冲激响应……… 125
　5. 7　应用案例………………………………… 133
　　5. 7. 1　微分与积分电路…………………… 133
　　5. 7. 2　汽车点火电路……………………… 134
　本章小结……………………………………… 135
　自测题………………………………………… 137
　习题…………………………………………… 138
第6 章　相量法……………………………… 141
　6. 1　正弦交流电的基本概念………………… 141
　　6. 1. 1　正弦交流电的优越性……………… 141
　　6. 1. 2　正弦量的三要素…………………… 142
　6. 2　正弦量的相量表示法…………………… 146
6. 2. 3　正弦量运算的相量形式…………… 149
　6. 3　电路定律的相量形式…………………… 151
　　6. 3. 1　电路基本元件的相量形式………… 151
　　6. 3. 2　基尔霍夫定律的相量形式………… 155
　6. 4　应用案例………………………………… 156
　本章小结……………………………………… 156
　自测题………………………………………… 158
　习题…………………………………………… 159
第7 章　正弦稳态电路的分析…………… 161
　7. 1　阻抗和导纳……………………………… 161
　　7. 1. 1　阻抗和导纳的定义………………… 161
　　7. 1. 2　阻抗、导纳串联与并联及其等效互换………………………………… 166
　7. 2　正弦稳态电路的分析…………………… 167
　7. 3　正弦稳态电路的功率…………………… 171
　7. 4　功率因数及其提高……………………… 175
　7. 5　最大功率传输…………………………… 178
　7. 6　串、并联谐振…………………………… 179
　　7. 6. 1　串联谐振…………………………… 179
　　7. 6. 2　并联谐振…………………………… 181
　7. 7　应用案例………………………………… 183
　本章小结……………………………………… 184
　自测题………………………………………… 186
　习题…………………………………………… 188
第8 章　三相电路…………………………… 191
　8. 1　三相电路………………………………… 191
　　8. 1. 1　三相电源…………………………… 191
　　8. 1. 2　三相电路的连接…………………… 193
　8. 2　对称三相电路的计算…………………… 195
　8. 3　不对称三相电路的概念………………… 197
　8. 4　三相电路的功率及测量………………… 202
8. 5　应用案例………………………………… 207
　本章小结……………………………………… 208
　自测题………………………………………… 209
　习题…………………………………………… 211
第9 章　含有耦合电感的电路…………… 212
　9. 1　耦合电感………………………………… 212
　　9. 1. 1　耦合现象…………………………… 212
　　9. 1. 2　耦合电感的伏安关系……………… 214
　9. 2　含有耦合电感电路的计算……………… 216
　　9. 2. 1　耦合电感的串联…………………… 217
　　9. 2. 2　耦合电感的并联…………………… 218
　　9. 2. 3　去耦等效电路……………………… 219
　9. 3　空心变压器……………………………… 220
　9. 4　理想变压器……………………………… 223
　9. 5　应用案例………………………………… 227
　本章小结……………………………………… 228
　自测题………………………………………… 228
　习题…………………………………………… 229
第10 章　非正弦周期电流电路………… 231
　10. 1　非正弦周期信号……………………… 231
　　10. 1. 1　产生非正弦周期电压和电流的原因……………………………… 231
　　10. 1. 2　谐波分析法……………………… 232
　10. 2　非正弦周期函数分解为傅里叶级数… 233
　　10. 2. 1　非正弦周期函数的傅里叶级数… 233
　　10. 2. 2　非正弦周期函数的频谱………… 237
　10. 3　有效值、平均值和平均功率………… 238
　10. 4　非正弦周期电流电路的计算………… 242
　10. 5　应用案例……………………………… 244
　　10. 5. 1　滤波器…………………………… 244
　　10. 5. 2　频谱分析仪……………………… 245
　本章小结……………………………………… 246
　自测题………………………………………… 246
　习题…………………………………………… 247
第11 章　拉普拉斯变换…………………… 249
　11. 1　拉普拉斯变换及其基本性质………… 249
11. 1. 1　拉普拉斯变换的定义…………… 249
　　11. 1. 2　拉普拉斯变换的基本性质……… 250
　11. 2　拉普拉斯反变换……………………… 253
　　11. 2. 1　求拉普拉斯反变换的方法……… 253
　　11. 2. 2　部分分式展开法………………… 254
　11. 3　运算电路……………………………… 258
　　11. 3. 1　基尔霍夫定律的运算形式……… 258
　　11. 3. 2　电路元件电压、电流关系的运算形式………………………… 258
　　11. 3. 3　运算电路模型…………………… 260
　11. 4　应用拉普拉斯变换法分析线性电路… 261
　　11. 4. 1　运算法和相量法的比较………… 261
　　11. 4. 2　运算法的应用…………………… 261
　11. 5　应用案例……………………………… 265
　本章小结……………………………………… 266
　自测题………………………………………… 268
　习题…………………………………………… 268
第12 章　网络函数………………………… 270
　12. 1　网络函数……………………………… 270
　　12. 1. 1　网络函数的定义及分类………… 270
　　12. 1. 2　网络函数的性质………………… 272
　12. 2　网络函数的零点和极点……………… 274
　12. 3　零点、极点与冲激响应……………… 275
　12. 4　零点、极点与频率响应……………… 277
　12. 5　卷积…………………………………… 279
　　12. 5. 1　卷积的定义……………………… 279
　　12. 5. 2　卷积定理………………………… 279
　　12. 5. 3　卷积定理应用…………………… 279
　12. 6　应用案例……………………………… 280
　本章小结……………………………………… 281
　自测题………………………………………… 282
　习题…………………………………………… 283
第13 章　电路方程的矩阵形式………… 284
　13. 1　割集…………………………………… 284
　13. 2　关联矩阵、割集矩阵和回路矩阵…… 286
　　13. 2. 1　关联矩阵、割集矩阵和回路矩阵的定义……………………………… 287
　　13. 2. 2　用矩阵A、Q、B 表示的基尔霍夫定律的矩阵形式………………… 289
13. 3　回路电流方程的矩阵形式…………… 293
　　13. 3. 1　复合支路………………………… 293
　　13. 3. 2　支路方程的矩阵形式…………… 293
　　13. 3. 3　回路电流方程的矩阵形式……… 295
　13. 4　节点电压方程的矩阵形式…………… 297
　　13. 4. 1　支路方程的矩阵形式…………… 297
　　13. 4. 2　节点电压方程的矩阵形式……… 298
　13. 5　割集电压方程的矩阵形式…………… 300
　13. 6　状态方程……………………………… 303
　　13. 6. 1　状态变量和状态方程…………… 303
　　13. 6. 2　状态方程的列写方法…………… 304
　13. 7　应用案例……………………………… 306
　本章小结……………………………………… 308
　自测题………………………………………… 308
　习题…………………………………………… 309
第14 章　二端口网络……………………… 311
　14. 1　二端口网络概述……………………… 311
　　14. 1. 1　一端口网络……………………… 311
　　14. 1. 2　二端口网络……………………… 312
　14. 2　二端口网络的方程和参数…………… 313
　　14. 2. 1　导纳方程和Y 参数……………… 313
　　14. 2. 2　阻抗方程和Z 参数……………… 316
　　14. 2. 3　传输方程和T 参数……………… 317
　　14. 2. 4　混合方程和H 参数……………… 320
　14. 3　二端口的等效电路…………………… 322
　　14. 3. 1　Z 参数等效电路………………… 322
　　14. 3. 2　Y 参数等效电路………………… 323
　14. 4　有载二端口网络和特性阻抗………… 324
　　14. 4. 1　有载二端口网络………………… 324
　　14. 4. 2　二端口网络的特性阻抗………… 325
　14. 5　二端口网络的连接…………………… 327
　　14. 5. 1　二端口网络的级联……………… 327
　　14. 5. 2　二端口网络的并联……………… 327
　　14. 5. 3　二端口网络的串联……………… 328
　14. 6　应用案例……………………………… 329
14. 6. 1　回转器…………………………… 329
　　14. 6. 2　负阻抗变换器…………………… 330
　本章小结……………………………………… 331
　自测题………………………………………… 332
　习题…………………………………………… 333
第15 章　非线性电路简介………………… 335
　15. 1　非线性元件…………………………… 335
　　15. 1. 1　非线性电阻……………………… 336
　　15. 1. 2　非线性电容……………………… 339
　　15. 1. 3　非线性电感……………………… 339
　　15. 1. 4　忆阻器…………………………… 340
　15. 2　非线性电阻电路的分析……………… 342
　　15. 2. 1　解析法…………………………… 342
　　15. 2. 2　图解法(曲线相交法) ………… 343
　　15. 2. 3　小信号分析法…………………… 344
　　15. 2. 4　分段线性化法…………………… 348
　15. 3　非线性电路中的混沌现象…………… 350
　15. 4　应用案例……………………………… 352
　本章小结……………………………………… 353
　自测题………………………………………… 354
　习题…………………………………………… 354
附录　仿真软件Multisim14 在电路分析中的应用………………………… 356
　A. 1　Multisim 14 简介………………………… 356
　A. 2　Multisim 14 的操作界面………………… 357
　　A. 2. 1　基本工作界面介绍………………… 357
　　A. 2. 2　常用器件库和仪表………………… 358
　A. 3　Multisim 14 的仿真方法………………… 360
　A. 4　Multisim 14 基础仿真实例……………… 362
　A. 5　Multisim 14 设计仿真实验……………… 364
　　A. 5. 1　课内实验内容及教学基本要求…… 364
　　A. 5. 2　电路分析基础课程设计仿真实例………………………………… 364
参考文献………………………………………… 370