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电路分析与工程应用 ![]()
本书为西安电子科技大学重点立项教材。本书内容包括电路的基本概念和定律、电阻电路的分析、正弦稳态电路的分析、频率响应与谐振电路、动态电路的时城分析,其中正弦稳态电路的分析特意增加了复数运算及三相电路的相关知识与例题。各章配有大量不同层次的计算、证明、设计等例题和不同领域的工程应用实例以及习题,并在书末配有部分习题答案。
本书可作为普通高等学校相关专业少学时“电路”或“电路分析基础”课程的教材,也可供相关科技人员参考。
第1章 电路的基本概念和定律 1
1.1 引言 1
1.1.1 电路分析与工程应用的关系 1
1.1.2 电路模型 2
1.1.3 集总参数电路 3
1.2 电路变量 4
1.2.1 电流及其参考方向 4
1.2.2 电压及其参考极性 5
1.2.3 功率和能量 6
1.3 基尔霍夫定律 9
1.3.1 电路图 9
1.3.2 基尔霍夫电流定律 10
1.3.3 基尔霍夫电压定律 11
1.4 电阻元件 12
1.4.1 电阻元件概述 12
1.4.2 分立电阻与集成电阻 14
1.5 电源 16
1.5.1 电压源 16
1.5.2 电流源 17
1.5.3 电路中的参考点 18
1.5.4 受控源 20
1.6 电路等效 22
1.6.1 电路等效的概念 23
1.6.2 电阻的串联和并联等效 23
1.6.3 电阻Y形电路与△形电路的等效变换 26
1.6.4 等效电阻 28
1.7 含独立源电路的等效 30
1.7.1 独立源的串联和并联 30
1.7.2 实际电源的两种模型及其等效变换 32
1.7.3 电源的等效转移 34
1.8 动态元件 36
1.8.1 电容元件 36
1.8.2 电感元件 41
1.8.3 电感、电容的串联和并联 44
1.9 应用实例 47
1.9.1 用电安全与人体电路模型 47
1.9.2 热电导率气体分析器电路——电桥电路 48
1.9.3 电压表、电流表量程扩展 49
1.9.4 安培计和伏特计 52
1.9.5 电池充电器 53
习题1 54
第2章 电阻电路的分析 61
2.1 2b法与支路法 61
2.1.1 KCL和KVL的独立方程 61
2.1.2 2b法 63
2.1.3 支路法 63
2.2 回路法与网孔法 65
2.2.1 回路法与网孔法分析 65
2.2.2 特殊情况的处理 68
2.3 节点法 70
2.3.1 节点法分析 70
2.3.2 特殊情况的处理 73
2.4 齐次定理和叠加定理 75
2.4.1 齐次定理 75
2.4.2 叠加定理 77
2.5 替代定理 80
2.6 等效电源定理 83
2.6.1 戴维南定理 83
2.6.2 诺顿定理 88
2.7 最大功率传输定理 90
2.8 电路的对偶性 91
2.9 应用实例 92
2.9.1 D/A转换电路 92
2.9.2 非地理学的“地” 94
2.9.3 惠斯通电桥烟雾探测器 95
2.9.4 光伏发电最大功率点跟踪 97
2.9.5 串联报警电路 98
2.9.6 数字万用表 99
习题2 100
第3章 正弦稳态电路的分析 106
3.1 正弦电流与电压 106
3.1.1 正弦量的三要素 106
3.1.2 相位差 108
3.1.3 有效值 109
3.2 正弦量的相量表示 110
3.2.1 复数及其运算 110
3.2.2 正弦量的相量表示 112
3.2.3 正弦量的相量运算 114
3.3 电路定律的相量形式 116
3.3.1 KCL、KVL的相量形式 116
3.3.2 基本元件VAR的相量形式 116
3.4 阻抗与导纳 122
3.4.1 阻抗 122
3.4.2 导纳 125
3.4.3 阻抗和导纳的关系 128
3.4.4 正弦稳态电路的相量模型 130
3.5 正弦稳态电路的相量分析法 131
3.5.1 方程分析法 131
3.5.2 等效分析法 132
3.6 正弦稳态电路的功率 136
3.6.1 一端口电路的功率 136
3.6.2 平均功率、无功功率和视在功率 137
3.6.3 复功率 140
3.6.4 最大功率传输条件 142
3.7 互感耦合电路 145
3.7.1 耦合电感 145
3.7.2 耦合电感的伏安关系 146
3.7.3 耦合电感的去耦等效电路 149
3.7.4 互感耦合电路的正弦稳态分析 151
3.8 变压器 156
3.8.1 全耦合变压器 156
3.8.2 理想变压器 157
3.9 三相电路 160
3.9.1 三相电源 161
3.9.2 对称三相电路的计算 162
3.10 应用实例 164
3.10.1 移相器电路 164
3.10.2 交流电桥 165
3.10.3 工频交流耐压试验 166
3.10.4 对120 V、60 Hz交流电源与220 V、50 Hz交流电源的讨论 167
3.10.5 用电安全 168
3.10.6 相序辨识器 169
3.10.7 功率因数(pf)校正及用电费用 169
3.10.8 日光灯电路分析 172
习题3 173
第4章 频率响应与谐振电路 183
4.1 频率响应与网络函数 183
4.2 一阶电路和二阶电路的频率响应 187
4.2.1 一阶电路的频率响应 187
4.2.2 二阶电路的频率响应 189
4.3 串联谐振电路 193
4.3.1 RLC串联谐振 194
4.3.2 品质因数 196
4.3.3 频率响应 198
4.4 并联谐振电路 199
4.4.1 GCL并联谐振 199
4.4.2 实用的简单并联谐振电路 202
4.5 应用实例 204
4.5.1 高低音信号分离电路 204
4.5.2 音频、视频信号分离电路 205
4.5.3 无线电接收机的调谐电路 206
4.5.4 频率变化引起的趋肤效应 207
4.5.5 电子音乐信号的合成与选择 207
4.5.6 双音多频电话音调合成 208
4.5.7 RC滤波器用于前置放大电路 209
习题4 209
第5章 动态电路的时域分析 213
5.1 动态电路方程及其求解 213
5.1.1 动态电路方程 214
5.1.2 动态电路方程的求解 216
5.2 电路初始值的计算 218
5.2.1 换路定律 219
5.2.2 独立初始值(初始状态)的求解 219
5.2.3 非独立初始值的求解 220
5.3 一阶电路的响应 222
5.3.1 一阶电路的零输入响应 222
5.3.2 一阶电路的零状态响应 226
5.4 一阶电路的全响应 229
5.4.1 全响应及其分解 229
5.4.2 三要素法 230
5.5 一阶电路的阶跃响应 235
5.5.1 阶跃函数 235
5.5.2 阶跃响应 237
5.6 正弦激励下一阶电路的响应 239
5.7 应用实例 240
5.7.1 汽车点火电路 240
5.7.2 电梯接近开关 241
5.7.3 闪光灯电路 242
5.7.4 数字集成电路中的频率限制 243
5.7.5 示波器探头RC补偿电路 244
5.7.6 延时电路设计 245
习题5 246
部分习题参考答案 252
电路常用名词索引 259
参考文献 264
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