电路分析课程是电子、电气类专业的主干技术基础课程,目前国内工科院校的全部电类及相关专业都在不同深度和层次上开设了这门课程,且将其确定为必修平台课,该课程理论严密、逻辑综合性强,有广阔的工程背景。
为适应教学改革要求和强化工程实践训练,本教材分成三篇,将电路理论和电路实践的内容合在一本书里。第一篇介绍电路的基本理论和单项选择题,内容包括直流电路、交流电路、动态电路和应用电路四部分功14章内容,每章有20道选择题;第二篇电路仿真和实际操作实验,包括仿真操作步骤介绍,实验报告,实验安排;第三篇电路计算和应用题,超过300题,还包括期中、期末模拟试题。所有题目都有详细的解答,大大方便学生的自主学习和演练。
在教材的编写过程中,力求做到深入浅出、通俗易懂,便于学生阅读和自学,每章都有相当的选择题和专门的习题,选择题考查基础知识的掌握程度,题目不难,学生可以自查每章理解知识的程度,第3篇中的习题有一定的难度,可以起到提高的作用。
全书内容共三篇,第1篇为电路理论部分,分14章,主要介绍直流电路、交流电路、动态电路等的分析方法,以及应用电路的综合分析; 第2篇为电路仿真实验和操作实验部分,分5章,仿真实验主要介绍仿真软件Multisim的应用及仿真训练,操作实验主要介绍操作平台的使用和学生的具体实验项目; 第3篇为电路习题演练,提供大量习题、习题详细解答、期中模拟试题及解答、期末模拟试题及解答,有助于更好地理解和掌握相关内容。
本书适合高等学校电类(强、弱电)及相关专业师生使用,也可供有兴趣的读者自学使用。
目录
第一篇电路分析理论
第1章电路理论基础
1.1理想元件和电路模型
1.2电流、电压的参考方向
1.3电功率
1.4电路的状态
1.5电阻、电容和电感元件
1.6独立电源
1.7受控电源
1.8基尔霍夫定律
本章小结
课后习题
第2章电阻电路的等效变换
2.1电路的等效变换
2.2电阻的串联和并联
2.3电阻的形联结和△联结的等效变换
2.4电压源、电流源的串联和并联
2.5实际电源的两种模型及其等效变换
2.6输入电阻
本章小结
课后习题
第3章电阻电路的一般分析
3.1电路图概念
3.2KCL和KVL的独立方程数
3.3支路电流法
3.4网孔电流法
3.5回路电流法
3.6结点电压法
本章小结
课后习题
第4章电路定理
4.1叠加定理
4.2替代定理
4.3戴维宁定理和诺顿定理
4.4最大功率传输定理
4.5特勒根定理
4.6互易定理
本章小结
课后习题
第5章相量法基础
5.1正弦量的三要素
5.2相位差
5.3有效值
5.4正弦量的相量表示
5.5正弦量的相量
5.6正弦电流电路中的电阻
5.7正弦电流电路中的电感
5.8正弦电流电路中的电容
5.9关于基尔霍夫定律的相量形式
本章小结
课后习题
第6章正弦稳态电路分析
6.1阻抗与导纳的定义
6.2阻抗与导纳的性质
6.3复阻抗的串、并联
6.4复阻抗与复导纳的等效变换
6.5正弦电路的功率及功率因数
6.6关于基本元件的功率与能量特性
6.7复功率
6.8最大功率传输
6.9关于功率因数及负载功率因数的提高
6.10正弦电流电路的一般分析方法与计算
本章小结
课后习题
第7章互感与谐振
7.1互感与互感电压
7.2具有互感的正弦电流电路的计算
7.3空心变压器
7.4理想变压器
7.5串联电路的谐振
7.6并联电路的谐振
本章小结
课后习题
第8章三相电路
8.1三相电源与三相负载
8.2对称三相电路线电压(电流)与相电压(电流)的关系
8.3对称三相电路分析
8.4不对称三相电路的概念
8.5三相电路的功率
本章小结
课后习题
第9章一阶动态电路的时域分析
9.1动态电路的方程及其初始条件
9.2一阶电路的零输入响应
9.3一阶电路的零状态响应
9.4一阶电路的全响应
本章小结
课后习题
第10章二阶动态电路的时域分析
10.1二阶电路的零输入响应
10.2二阶电路的零状态响应和全响应
10.3一阶电路的阶跃响应
10.4一阶电路的冲激响应
本章小结
课后习题
第11章非正弦周期电流电路
11.1非正弦周期信号
11.2周期函数分解为傅里叶级数
11.3非正弦周期量的有效值、平均值和平均功率
11.4非正弦周期电流电路的计算
本章小结
课后习题
第12章线性电路的拉普拉斯分析
12.1拉普拉斯变换的定义
12.2拉普拉斯变换的基本性质
12.3拉普拉斯反变换
12.4线性电路的复频域模型
12.5应用拉普拉斯变换法分析线性电路
本章小结
课后习题
第13章二端口网络
13.1二端口网络
13.2二端口的方程和参数
13.3二端口的等效电路
13.4二端口的转移函数
13.5二端口的连接
本章小结
课后习题
第14章含运算放大器电路的分析
14.1运算放大器的特性
14.2含理想运算放大器的电阻电路分析
14.3含理想运算放大器的动态电路分析
14.4含理想运算放大器的正弦稳态电路分析
14.5含理想运算放大器的拉普拉斯分析
本章小结
课后习题
第二篇电路分析实验
第15章Multisim仿真实验
15.1Multisim特点
15.2Multisim 2001仿真软件的基本操作
15.3仿真实验内容及要求
第16章Multisim仿真应用实例
16.1电阻电路仿真
16.2运算放大电路
16.3直流激励下一阶电路的响应
16.4交流电路分析
16.5三相电路
16.6二端口电路设计
第17章Multisim仿真训练
17.1戴维宁和诺顿等效电路
17.2受控源电路
17.3回路电流法
17.4运算放大电路
17.5RLC串联谐振电路
第18章Multisim窗口界面及常用的虚拟仪器使用说明
18.1Multisim窗口界面
18.2常用的虚拟仪器使用说明
第19章电路操作台实验
19.1基本元件特性的测绘
19.2基尔霍夫定律的验证
19.3电源等效变换的验证
19.4叠加原理的验证
19.5戴维宁定理的验证
19.6诺顿定理的验证设计
19.7RC一阶电路的响应测试
19.8直流双口网络测试
第三篇电路分析实战
第20章电路期中模拟试卷
第21章电路期末模拟试卷
附录部分课后习题答案
参考文献
第3章电阻电路的一般分析
内容提要
本章介绍线性电阻电路方程的建立方法。在不改变电路模型图的基础上进行分析,内容包括: 支路电流法、支路电压法、网孔电流法、回路电流法和结点电压法。学习目标是会列写电路分析方程并进行求解。
对于结构比较简单的电路,应用等效变换的方法来求解计算通常是有效的,也比较方便。但对于结构比较复杂的电路,等效变换可能变得比较困难了,甚至反而更复杂化。本章介绍电路的系统求解法,这种方法的特点是不改变电路模型的结构,而是选择一组合适的电路变量(电流变量或电压变量),根据KCL和KVL以及元件的VCR建立变量的独立方程组,通过求解电路方程,从而得到所需的响应。所建立的方程称为电路方程,对于线性电阻电路,它是一组线性代数方程。解题时可以利用计算机来建立、求解线性方程的解。电路方程的建立及求解可以推广应用于交流电路、非线性电路,时域、频域分析等领域之中。
3.1电路图概念
在电路分析中,将以图论为数学工具来选择电路的独立变量,列出电路的独立方程。在本节中,介绍与电路有关的一些图的概念,利用图的理论来思考问题,对电路分析非常重要。
要分析一个电路模型图,不改变模型结构,而选择一组合适的电流变量或电压变量来建立方程,通过解方程,获得结果。这样需要设置多少个变量呢?通过图论的概念,可以确定具体设置变量的个数。
图3��1有6条支路4个结点的
电路图
一个电路图是由多个结点和多条支路构成的,每条支路的端点必须是结点。回路是从一个结点出发经过不同的支路和不同的结点,回到起始结点的路径。独立回路表示回路之间不存在包含关系,也不是多个回路的组合包含关系,即互相独立。独立回路数是电路图中能列写的电路回路个数,用l表示。满足关系式l=b-(n-1),其中b表示电路图中的支路数,n表示电路图中结点数,l表示独立回路数。图3��1所示是一个具有6条支路4个结点的电路图,它的独立回路数是3。
这里,重点要掌握独立回路的概念,独立回路的意思就是选定的回路具备互斥性,通过证明,对于一个具有b个支路,n个结点的电路图,一定有l=b-(n-1) 个独立回路。根据KCL,可以对结点列写电流方程,而根据KVL,可以对回路列写电压方程。
3.2KCL和KVL的独立方程数
图3��2所示出一个6支路4结点的电路图,它的支路和结点都已分别编号,并给出了支路的方向,该方向就是支路电流和与之关联的支路电压的参考方向。
图3��2KCL独立方程
坦白说,拿到这本书之前,我对“理论与实践”这几个字并没有特别的期待,总觉得是市面上泛滥的那些理论堆砌,实践部分也只是简单罗列几个电路图。然而,《电路理论与实践(第2版)》完全颠覆了我的认知。它在理论讲解上,确实做到了深入浅出,但最让我惊喜的是,它将理论与实践的结合做得如此浑然天成。书中的每一个理论章节,都巧妙地融入了大量的实际应用案例和实验设计思路。例如,在讲解节点电压法和网孔电流法时,作者不仅详细推导了计算过程,还通过一个简单的LED驱动电路为例,展示了如何利用这些方法来分析和设计一个实际的电路。这种“理论指导实践”的模式,让我感觉自己不再是孤立地学习公式和定理,而是真正地在学习如何用电路去解决问题。更让我惊喜的是,书中对于一些经典电路的分析,比如运算放大器的基本应用,不仅给出了理论分析,还深入探讨了不同工作模式下的特性以及在实际电路设计中的注意事项。书中还穿插了一些关于电路调试和故障排除的技巧,这些内容在很多理论教材中是缺失的,但对于我们这些未来要从事工程领域的人来说,却是宝贵的经验。阅读这本书,我感觉自己仿佛置身于一个真实的实验室,在理论的指导下,一步步搭建、分析并优化电路,这种学习体验是前所未有的。
评分在翻阅这本书的过程中,我最深刻的感受便是其内容的系统性和严谨性。作者在构建知识体系时,似乎进行了周密的考量,从最基础的直流电路分析,逐步过渡到交流电路,再到更复杂的RLC电路和瞬态分析。这种循序渐进的编排方式,让我在学习过程中很少感到知识断层。尤其是在学习交流电路部分,作者并没有简单地引入相量法,而是花了相当篇幅讲解了正弦稳态分析的原理,包括复数在电路分析中的应用。他在推导过程中,详细展示了每一步的数学逻辑,确保读者能够理解相量法的由来,而不是死记硬背。此外,本书在理论阐述的同时,也十分注重实践的应用。在每一章节的结尾,都提供了丰富的习题,这些习题的难度梯度设计得非常合理,从基础的计算题到需要综合运用多个知识点的综合题,应有尽有。我尤其喜欢书中一些关于实际电路设计的思考题,它们虽然没有直接给出答案,但却能引导我主动去思考如何将理论知识应用于解决实际问题,这对于提升我的工程实践能力非常有帮助。值得一提的是,书中对一些容易混淆的概念,比如功率因数和无功功率,都进行了详尽的辨析,并提供了直观的图示辅助理解。这种严谨细致的讲解,让我对电路理论有了更深刻、更全面的认识,为我后续深入学习打下了坚实的基础。
评分在我接触过的众多专业书籍中,《电路理论与实践(第2版)》无疑是让我感到最为“得心应手”的一本。它在内容深度上,既有对基础概念的扎实讲解,又不乏对高级主题的适度拓展。书中对于一些前沿技术在电路理论中的应用,也进行了一些初步的介绍,虽然篇幅不长,但足以激发我进一步探索的兴趣。我特别欣赏作者在处理一些争议性或理解难度较大的概念时,所展现出的那种开放性和包容性。他会列举不同的观点,并进行客观的分析,引导读者形成自己的判断,而不是简单地给出一个标准答案。这种科学的治学态度,对于培养学生的批判性思维非常有益。而且,这本书的语言风格非常地道,没有生搬硬套的学术术语,也没有晦涩难懂的句子。作者善于运用简洁明了的语言,将复杂的理论解释得通俗易懂。我印象最深的是,在解释傅里叶级数在周期信号分析中的应用时,作者不仅给出了严谨的数学推导,还用非常形象的比喻,将一个复杂的周期信号分解成一系列不同频率的正弦波叠加的过程,让我瞬间茅塞顿开。这本书给我的感觉是,它不仅仅是一本教科书,更是一本能够激发我学习热情,培养我科学思维的启蒙读物,它让我看到了电路理论的魅力,也让我对未来在电子信息与电气领域的学习和研究充满了信心。
评分这本书的封面设计虽然朴实,但透露出一种扎实的学术气息,与“全国普通高校电子信息与电气学科基础规划教材”的定位十分契合。我拿到这本书时,首先吸引我的是它清晰的目录结构,每一章的标题都直击核心概念,仿佛预示着一场严谨的学习旅程即将展开。翻开第一章,就立刻被作者深入浅出的讲解方式所吸引。他并没有一开始就抛出复杂的公式和定理,而是从最基础的电荷、电流、电压概念入手,通过形象的比喻和贴近生活的例子,将抽象的物理量变得生动起来。例如,在解释电流时,作者类比了水流的强度,让初学者能够迅速建立起直观的理解。而对于电阻的概念,他则通过水管的粗细来类比,这种通俗易懂的讲解方式,极大地降低了学习门槛,让我这个对电路理论稍感畏惧的读者,也跃跃欲试。而且,书中每一个概念的引入都伴随着精选的例题,这些例题不仅覆盖了该知识点的基本应用,还包含了一些稍微深入的思考,让我能够边学边练,及时巩固所学。我尤其喜欢作者在介绍基尔霍夫定律时,那种层层递进的逻辑,先从概念本身入手,再通过一系列的图示和计算步骤,一步步引导读者掌握其精髓。总体而言,这本书给我的第一印象是,它不仅仅是一本教材,更像是一位循循善诱的老师,耐心地引导着每一个渴望理解电路奥秘的学生。
评分这本书的排版和图示设计,给我留下了非常深刻的印象。在如今充斥着各种花哨设计但内容空洞的书籍中,它显得格外朴实而又不失专业。图表清晰,线条流畅,每一个电路图都标注得一丝不苟,关键的元件和节点都用醒目的方式呈现,让人一目了然。特别是在讲解复杂的电路结构时,作者并没有简单地堆砌文字,而是大量运用结构图、流程图和示意图,将抽象的概念可视化,极大地减轻了阅读的负担,也提高了理解的效率。例如,在分析一个多级放大电路时,书中不仅仅给出了原理图,还配有详细的信号流向图,清晰地展示了信号在各个级之间的传递过程,这对于理解整个电路的工作原理至关重要。此外,书中对于一些重要的公式和定理,都进行了醒目的标记,并通过不同的字体或颜色加以区分,方便读者在复习时快速定位。我尤其喜欢书中对某些概念的“图解分析”,用简明的图形来解释复杂的数学推导,这种“润物细无声”的教学方式,让我觉得学习不再是枯燥的任务,而是一种愉悦的探索过程。这本书的每一个细节都体现了作者的匠心独运,为我提供了一个极佳的学习平台,让我能够更轻松、更高效地掌握电路理论知识。
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