本書內容符合教育*高等學校電工電子基礎課程教指委制定的電路理論基礎電路分析基礎
課程教學基本要求,滿足后續(xù)開設信號與線性系統(tǒng)自動控制原理等課程的電類專業(yè)的課程設置。
全書共 11 章,主要內容有:
電路基本概念和基本定律,電阻電路等效法分析,電阻電路系統(tǒng)法分
析,正弦交流電路相量法分析,特殊正弦交流電路穩(wěn)態(tài)分析,非正弦周期交流電路的諧波法分析,二端
口網(wǎng)絡,非線性電路,動態(tài)電路過渡過程的時域分析,動態(tài)電路過渡過程的復頻域分析,磁路和帶鐵芯
線圈的交流電路。另有電路計算機輔助分析與仿真的附錄,以電子版(掃描二維碼)形式呈現(xiàn)。每章附
有習題,書末有部分習題答案,以電子版(掃描二維碼)形式提供。
本書適合高等學校電類專業(yè)使用,也可供工程科技人員參考。
(1)適應新工科人才培養(yǎng)的需要,進一步加強工程實踐教育,實現(xiàn)基礎扎實、視野開闊、工程意識強、創(chuàng)新素質高的綜合型人才的培養(yǎng)目標。
(2)參照課程教學基本要求,重視電路基本概念、基本理論、基本分析方法。
(3)教材結構順暢緊湊,做到循序漸進、主線突出、脈絡清晰、結構精練。
(4)利用多媒體技術手段擴展工程實踐實驗的內容,加強理論與實踐的結合。
(5)補充設計應用性的例題、習題,啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維。
(6)增加電工先驅人物介紹,拓展學科前沿成果案例,激勵學生科學探索精神。
(7)更新電路分析中的常用仿真軟件,使學生更易上手,更能體會計算機技術在電路分析和設計中的應用。
(8)新形態(tài)教材,配套資源豐富,包括教學大綱、PPT 課件、視頻動畫、習題解答等,可掃描書中二維碼下載或觀看,便于翻轉課堂和自主學習。
(9)配套的《電路學習指導與習題精解》(第4版)也做了修訂,方便廣大學生學習和教師參考。
本書第1版于2000年出版,第2版于2007年出版,第3版于2015年出版,此次是第4版。編寫本書的主要目標是適應新工科人才培養(yǎng)的需要,進一步加強工程實踐教育。本書參照教育高等學校電工電子基礎課程教學指導分委員會制定的《電路理論基礎課程教學基本要求》和《電路分析基礎課程教學基本要求》,實現(xiàn)基礎扎實、視野開闊、工程意識強、創(chuàng)新素質高的綜合型人才的培養(yǎng)目標,展現(xiàn)高等學校教學質量和教學改革工程取得的成果。新版教材在保持重視電路基本概念、基本理論、基本分析方法特色的基礎上,利用多媒體技術手段擴展工程實踐實驗的內容,加強了理論與實踐的結合。為適應專業(yè)課程前移的需要,對課程體系進行了新的調整,使教材結構更順暢更緊湊,突出循序漸進、主線突出、脈絡清晰、結構精練的特色。補充了設計應用性的例題、習題,啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維; 增加了電工先驅人物介紹,激勵學生科學探索精神; 拓展了學科前沿成果案例。更新了電路分析中的常用仿真軟件,使學生更易上手,更能體會計算機技術在電路分析和設計中的應用。與本書配套的《電路學習指導與習題精解》《電路實驗與實踐》也做了配套修訂,以方便廣大學生學習和教師參考。新版教材共有11章,另有一個附錄。內容主要分為四大部分,呈三級跳模式。第一部分為第1章電路的基本概念和基本定律,介紹電路元件及元件的電壓電流關系,電路的拓撲約束關系,兩類約束關系為電路分析奠定理論基礎,即為助跑。第二部分為直流電路分析,包括第2章等效法分析和第3章系統(tǒng)法分析,這些分析方法掌握的好壞直接關系到正弦交流電路的分析,為第一跳。第三部分為正弦交流電路的分析,其中: 第4章一般正弦交流電路分析,強調相量的概念,理解阻抗和導納的概念后,直流電路的分析方法就可直接應用了; 第5章特殊正弦交流電路(含互感、變壓器、諧振、三相等),介紹這些電路中特有的概念,如反映阻抗、折合阻抗、串聯(lián)諧振、并聯(lián)諧振、相電壓(流)與線電壓(流)的概念; 第6章非正弦交流電路也納入這部分,此為第二跳。第二部分和第三部分可統(tǒng)一為電路的穩(wěn)態(tài)分析,為后續(xù)模擬電子技術課程打基礎。二端口網(wǎng)絡是局部電路,其功能隨激勵源的性質而變,將其獨成一章為第7章。單獨設一章為第8章非線性電路的分析。第四部分為動態(tài)電路的分析,即電路過渡過程的分析,包括暫態(tài)和穩(wěn)態(tài),第9章動態(tài)電路時域分析(一階電路的三要素法和二階電路不同響應模式)及狀態(tài)方程,第10章動態(tài)電路復頻域分析,此為第三跳?紤]學生前修課程的滯后,將動態(tài)元件(電容、電感)的伏安關系調整到正弦交流電路(第4章)中介紹。為滿足電氣工程專業(yè)電機學課程的需求,單設磁路和帶鐵芯線圈交流電路一章為第11章。附錄電路計算機輔助分析與仿真刪除了專業(yè)性較強的Saber軟件介紹(如有需要可參考第3版),增加了入門容易的Multisim軟件的介紹,附錄以電子版(掃描二維碼)形式呈現(xiàn),供需要學習軟件的讀者使用。
本書力求從平面轉換到立體,全方位涵蓋豐富的課程內容。本書適合作為高等學校電氣類、自動化類和電子信息類等專業(yè)電路相關課程的教材和參考書。本書參考學時為56~80學時(不含實驗),書中加注*的章節(jié)內容為選學內容,可根據(jù)專業(yè)需求、學時要求和學生水平不同選擇使用,個別章節(jié)如非線性電路、線性動態(tài)電路的復頻域分析及磁路部分內容略去不影響授課的連續(xù)性。本書的修訂在潘雙來指導下,由邢麗冬主持完成,參加修訂的還有方天治、謝捷如、王蕓、劉劍、劉巧玨等,計算機仿真部分內容由王蕓和劉劍完成,視頻動畫由劉巧玨完成。本書也凝聚了前輩們的智慧和心血,特別是艾燃、龔余才、周璧玉老師,在此表示深深的謝意。對本書參考的所有教材和文獻的作者,對出版過程中給予幫助和支持的同志們一并表示衷心的感謝。
本書雖為修訂教材,但不足和錯誤之處在所難免,懇請廣大讀者批評指正。意見請寄南京航空航天大學自動化學院(郵編210016)或發(fā)電子郵件至tupwenyi@163.com。
編者
于南京航空航天大學
2022年12月
邢麗冬,先后于重慶大學、西安交通大學、南京航空航天大學獲學士、碩士和博士學位。現(xiàn)為南京航空航天大學教授,碩士生導師。曾任南航自動化學院電工教學中心主任。主編《電路理論基礎》(第3版)、《電路學習指導與習題精解》(第3版)、《信號與線性系統(tǒng)》(第3版)、《信號與線性系統(tǒng)學習指導與習題精解》等教材;發(fā)表教學研究論文多篇。曾獲南京航空航天大學教學優(yōu)秀一等獎,江蘇省一類優(yōu)秀課程電路、江蘇省優(yōu)秀課程群信號、系統(tǒng)與控制、江蘇省教學優(yōu)秀成果一等獎、2014年國家教學優(yōu)秀成果一等獎。《電路理論基礎(第2版)》于2009年獲江蘇省高等學校評優(yōu)精品教材。
潘雙來,1970年畢業(yè)于南京航空學院(現(xiàn)為南京航空航天大學)。曾任國家工科南航電工電子基礎課程教學基地電工中心主任。主持電工教學基地的規(guī)劃和建設,主編《電路理論基礎》《電路學習指導與習題精解》《信號與線性系統(tǒng)》等教材,參編《信號與線性系統(tǒng)學習指導與習題精解》《電路與模擬電子技術》等多部教材;發(fā)表教學研究論文多篇,先后獲得省級教學成果二等獎3項。主持電路等課程建設,為江蘇省一類優(yōu)秀課程電路、江蘇省優(yōu)秀課程群信號、系統(tǒng)與控制的主要貢獻者!峨娐防碚摶A》(第2版)于2009年獲江蘇省高等學校評優(yōu)精品教材。
目錄
第1章電路基本概念和基本定律
1.1實際電路和電路模型
1.2電路中的基本電氣量
1.2.1電流、電壓及其參考方向
1.2.2電功率和電能量
1.3電路中的基本元件
1.3.1電阻元件
1.3.2電壓源和電流源
1.3.3受控源
1.4電路基本定律
1.4.1基爾霍夫電流定律
1.4.2基爾霍夫電壓定律
習題
第2章電阻電路等效法分析
2.1電路等效變換
2.2一端口電阻網(wǎng)絡
2.2.1電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)
2.2.2電阻的Y△等效變換
2.2.3平衡電橋
2.3電源等效變換
2.3.1無伴電源等效
2.3.2有伴電源等效
2.4含受控源無源一端口網(wǎng)絡等效
2.5替代定理
2.6戴維南定理和諾頓定理
2.6.1戴維南定理
2.6.2諾頓定理
2.7最大功率傳輸定理
習題
第3章電阻電路系統(tǒng)法分析
3.1支路電流法
3.2回路(網(wǎng)孔)電流法
3.3節(jié)點電壓法
3.4含運算放大器的電阻電路
3.4.1運算放大器
3.4.2含運算放大器電路的節(jié)點法分析
3.5齊性定理和疊加定理
3.5.1齊性定理
3.5.2疊加定理
3.6系統(tǒng)法的一端口等效
*3.7對偶原理
習題
第4章正弦交流電路相量法分析
4.1電容元件和電感元件
4.1.1電容元件
4.1.2電感元件
4.2正弦量及其相量表示
4.2.1正弦量的時域表示
4.2.2正弦量的頻域(相量)表示
4.3相量形式的電阻、電感和電容元件伏安關系
4.4相量形式電路定律、歐姆定律
4.5正弦穩(wěn)態(tài)電路分析
4.6正弦穩(wěn)態(tài)功率
4.7最大功率傳輸
習題
第5章特殊正弦交流電路穩(wěn)態(tài)分析
5.1耦合電感電路的分析
5.1.1耦合電感元件
5.1.2具有耦合的兩線圈串聯(lián)
5.1.3具有耦合的兩線圈并聯(lián)
5.1.4耦合電感的三端接法
5.1.5具有耦合電感電路分析
5.2空心變壓器電路
5.3全耦合變壓器和理想變壓器
5.3.1全耦合變壓器
5.3.2理想變壓器
5.3.3全耦合變壓器的電路分析
5.4實際變壓器的電路模型
5.5諧振電路
5.5.1RLC串聯(lián)諧振
5.5.2GCL并聯(lián)諧振
5.6三相電路
5.6.1電能配送
5.6.2三相電源及其聯(lián)接
5.6.3三相負載及其聯(lián)接
5.6.4對稱三相電路的計算
5.6.5不對稱三相電路的概念
5.6.6三相電路的功率
*5.7人體電阻電路模型及觸電事故
習題
第6章非正弦周期交流電路的諧波法分析
6.1非正弦周期函數(shù)的傅里葉級數(shù)展開式
6.2非正弦周期量的有效值和平均值及平均功率
6.2.1非正弦周期電流或電壓的有效值和平均值
6.2.2非正弦周期激勵電路的平均功率
6.3非正弦周期交流電路的穩(wěn)態(tài)分析
*6.4對稱三相電路中的高次諧波
*6.5諧波污染與諧波治理
6.5.1諧波污染及危害
6.5.2諧波治理
習題
第7章二端口網(wǎng)絡
7.1二端口網(wǎng)絡概述
7.2二端口網(wǎng)絡的方程和參數(shù)
7.2.1Z參數(shù)方程
7.2.2Y參數(shù)方程
7.2.3T參數(shù)方程
7.2.4H參數(shù)方程
7.2.5二端口網(wǎng)絡各參數(shù)之間的關系
7.3二端口網(wǎng)絡的等效電路及聯(lián)接
7.3.1T形等效電路
7.3.2形等效電路
7.3.3非互易網(wǎng)絡的等效電路
7.3.4二端口網(wǎng)絡的聯(lián)接
7.4有載二端口網(wǎng)絡
7.5二端口電阻網(wǎng)絡的互易定理
7.5.1特勒根定理
7.5.2互易定理
7.6二端口元件
7.6.1回轉器和負阻抗變換器
7.6.2RC有源濾波器
習題
第8章非線性電路
8.1非線性元件
8.1.1非線性電阻元件
8.1.2非線性電容元件
8.1.3非線性電感元件
8.1.4開關器件
8.2非線性電阻的串聯(lián)和并聯(lián)
8.3非線性電阻電路的解析法和圖解法
8.3.1解析法
8.3.2圖解法
8.4分段線性化法
8.5小信號分析法
*8.6非線性電路方程的列寫
8.6.1非線性電阻電路的節(jié)點方程
8.6.2非線性動態(tài)電路的狀態(tài)方程
*8.7牛頓拉夫遜法
習題
第9章動態(tài)電路過渡過程的時域分析
9.1動態(tài)電路方程
9.2初始條件和初始狀態(tài)
9.3一階電路的零輸入響應
9.3.1RC電路的零輸入響應
9.3.2RL電路的零輸入響應
9.4一階電路的零狀態(tài)響應
9.4.1RC電路在直流輸入時的零狀態(tài)響應
9.4.2RL電路在直流輸入時的零狀態(tài)響應
9.4.3RL電路接入正弦激勵的零狀態(tài)響應
9.5一階電路的全響應三要素法
*9.6脈沖序列作用下的RC電路
*9.7直流斬波電路
9.8單位階躍函數(shù)和單位沖激函數(shù)
9.8.1單位階躍函數(shù)
9.8.2單位沖激函數(shù)
9.8.3單位沖激函數(shù)與單位階躍函數(shù)之間的關系
9.9一階電路的階躍響應和沖激響應
9.9.1 階躍響應
9.9.2沖激響應
9.10二階電路的零輸入響應
9.11二階電路的零狀態(tài)響應和全響應
9.11.1激勵為階躍函數(shù)的零狀態(tài)響應
9.11.2激勵為沖激函數(shù)的零狀態(tài)響應
9.11.3二階電路的全響應
*9.12電容電壓和電感電流的躍變
*9.13任意激勵下的零狀態(tài)響應卷積積分
9.13.1卷積積分
9.13.2卷積積分的圖解
9.14狀態(tài)方程
9.14.1狀態(tài)和狀態(tài)變量
9.14.2狀態(tài)方程和輸出方程
9.14.3狀態(tài)方程的列寫
習題
第10章動態(tài)電路過渡過程的復頻域分析
10.1拉普拉斯變換的定義
10.2拉普拉斯變換的基本性質
10.2.1線性性質
10.2.2時域微分
10.2.3時域積分
10.2.4時域平移(時域延時)
10.2.5復頻域平移
10.2.6卷積定理
10.3拉普拉斯反變換
10.3.1部分分式展開法
10.3.2留數(shù)法(圍線積分法)
10.4電路定律的復頻域形式
10.4.1電路的s域模型
10.4.2復頻域阻抗與復頻域導納
10.5應用拉普拉斯變換分析線性動態(tài)電路
10.6網(wǎng)絡函數(shù)
10.6.1網(wǎng)絡函數(shù)的定義與分類
10.6.2網(wǎng)絡函數(shù)的物理意義與求法
10.7網(wǎng)絡函數(shù)的應用
10.7.1H(s)的零點和極點
10.7.2H(s)的極點、零點與沖激響應
10.7.3H(s)與頻率特性
10.7.4復頻域二端口網(wǎng)絡
10.7.5對給定激勵f(t)求系統(tǒng)的零狀態(tài)響應yf(t)
10.7.6根據(jù)H(s)寫出微分方程
*10.8用拉普拉斯變換解微積分方程
習題
第11章磁路和帶鐵芯線圈的交流電路
11.1磁路的概念和鐵磁材料的磁特性
11.1.1磁路概念
11.1.2鐵磁材料的主要特性及磁滯回線
11.2磁路基本定律
11.2.1磁路歐姆定律
11.2.2基爾霍夫磁通定律
11.2.3基爾霍夫磁位差(磁壓)定律
11.3恒定磁通磁路計算
11.3.1無分支磁路計算
11.3.2分支磁路計算
11.4磁飽和與磁滯對電壓、電流及磁通波形的影響
11.4.1磁飽和對電壓電流及磁通波形的影響
11.4.2磁滯對電壓電流及磁通波形的影響
11.5鐵芯中的功率損耗
11.5.1渦流和渦流損耗
11.5.2磁滯損耗
11.5.3磁損耗(鐵損)
11.6帶鐵芯線圈的交流電路
11.7鐵芯變壓器
*11.8小功率變壓器的設計
11.8.1鐵芯尺寸的計算和鐵芯的選用
11.8.2初、次級各繞組匝數(shù)的計算
11.8.3初、次級繞組線徑的計算和選用
11.8.4繞組層數(shù)和絕緣層厚度的計算
11.8.5漆包尺寸的計算和校核
習題
附錄電路計算機輔助分析與仿真
附錄APSpice軟件
A.1OrCAD/PSpice簡介
A.2OrCAD/PSpice功能
A.3OrCAD/PSpice運用
附錄BMATLAB軟件
B.1MATLAB簡介
B.2Simulink運用
附錄CMultisim軟件
C.1Multisim簡介
C.2Multisim應用實例
部分習題答案
參考文獻