电路分析基础_李丽敏_9787111636007_浙江大涵文化创意股份有限公司

本书共分为15 章。主要内容包括绪论、电路模型和电路定律、电阻电路的等效变换、电阻电路的一般分析、电路定理、一阶电路、相量法、正弦稳态电路的分析、三相电路、含有耦合电感的电路、非正弦周期电流电路、拉普拉斯变换、网络函数、电路方程的矩阵形式、二端口网络、非线性电路简介。另有附录仿真软件Multisim14 在电路分析中的应用等。
本书结构新颖、内容全面、图文并茂、通俗易懂、便于教学、注重应用。配套资源丰富(配套内容与教材完全一致, 包含全部例题和课后习题的超优质多媒体PPT 课件、64 个微课动画视频、含10 套试题及标准答案的试题库、教学大纲、授课计划书、电子教案等), 具有超高附加值,方便老师选用。每章都配有像思维导图一样的标注重点、难点的知识结构图、应用案例、本章小结、自测题和习题。为配合慕课和雨课堂等需要,每节都有思考与练习, 附录还有仿真实验, 与课程设计综合配套, 形成理论、实验、设计三个过程相统一的立体化教学体系。

本书以教育部高等学校电子电气基础课程教学指导分委员会制定的《电路分析基础课程教学基本要求》为依据, 以培养高素质、创新型电气、电子信息类高级应用型人才为培养目标, 从电专业的人才培养和学生就业最需要的专业基础知识出发, 重点强调实践性应用性和工程性, 结合现代电路分析基础的发展趋势和电类课程教学改革形势及实际需要编写而成。
教材是教师实施教育的重要载体和主要依据, 是学生获取知识、发展能力的重要渠道。编写一本合适的教材, 教与学可以达到事半功倍的效果。教学改革, 教材先行。近几年, 很多高校开始进行大类招生, 学生在一、二年级不分专业, 按学科大类统一学习规定的基础平台课程, 加强通识教育, 实行宽口径知识培养。将电路分析基础模拟电子技术基础和数字电子技术基础这3 门课程列为基础教学平台课程。电路课程是高等学校电气与电子信息类专业的重要的专业基础课, 是所有强电专业和弱电专业的必修课。不同专业对教学内容的取舍和侧重不同。有的电路教科书有所侧重, 不能满足大类招生后所有电专业共同使用。本书为了更好地满足大类招生对课程教学内容的需求, 以期提高人才培养的能力和水平, 结合目前课程教学改革的标准和要求, 以及科学技术的新发展, 在多年课程教学改革和实践探索的基础上, 总结经验, 针对学生学习中经常遇到的困难问题, 尝试采用教、学、练、思、做一体化形式编写而成。针对人类进入21 世纪后, 各行业都面临着全球化、数字化、网络化等问题的特征, 本书立足于网络数字化、教材立体化的特色, 特别针对加强实践性教学环节, 提高学生综合能力和素质, 以调动学生创新学习的积极性, 在加强理论分析的同时, 加大了对应用案例分析与思考练习题的深广度探究, 努力做到从内容到形式都有所创新。与国内外同类教材比较,本书更加注重电路基本概念的讲解、解题技能的训练以及对学生工程应用与实践能力的培养,着眼于提升学生的综合素质和能力。本书具有以下特点:
1) 互联网教育: 本书是融合出版创新型立体化教材, 反映了最新的技术与教学趋势。本书在重要的知识点旁嵌入二维码, 通过手机扫一扫功能, 读者便可以直接用手机打开64 个微课动画视频, 从而以更直观的形式加深对主要知识的认识和理解, 让教与学更灵活方便。满足人人皆学、处处能学、时时可学的自主学习的个性化需求, 起到帮助课前预习、课后复习的作用。使学生在课堂学习之外, 还能充分利用碎片化时间进行多样化、个性化的自主学习、自我训练和提高。
2) 立体化教学: 本书配套资源丰富(配套内容与教材完全一致, 包含全部例题和课后习题的超优质多媒体PPT 课件、64 个微课动画视频、含10 套试题及标准答案的试题库、教学大纲、授课计划书、电子教案等), 提供全方位的教学解决方案, 反映了最新的技术与教学趋势。在表格、图解和动画的设计上做到图文并茂、生动形象, 增加立体化教材的可读性, 以调动和激发学生的学习兴趣。经过10 年的使用和完善, 得到了师生的一致好评。
3) 教、学、练、思、做: 采用分层次递进的教、学、练、思、做相结合的结构, 培养学生会思考、会学习、会应用。由单调的灌输式转变为交互式、讨论式和体验式。为了配合慕课和雨课堂教学, 本书每节后都有思考与练习, 有利于学生对重点、难点等核心问题的掌握。每章精选各类选择题、判断题和填空题作为自测题, 还有难易度适中的习题。
4) 应用型培养: 与时俱进优化教学内容, 体现科学性和先进性, 突出实践性和应用性。增加忆阻器等新技术的介绍和应用, 以培养高素质的应用型人才为目标。每章都有应用案例, 目的是向学生演示怎样将所学到的公式和理论应用到实际, 使学生了解到学与用的关系, 激发学生学习的兴趣, 增强学习的内在动力, 以解决理论知识与实践应用脱节、学校教育与社会需求脱节等问题。
5) 大类化需求: 为了更好地满足大类招生对课程教学内容的需求, 以加强通识教育, 实行宽口径知识培养, 本书联系当前科学技术发展新成果, 介绍课程的前沿内容和最新动态、课程中的热点问题和最新思维方法的应用情况, 目的是激发学生在电气、电子和计算机工程方面的兴趣, 培养学生创新的精神。
在内容的侧重性方面, 本书立足于高校师生教学、学习实践的需要阐述电路分析基础理论, 突出实用性和可操作性。力图使读者通过学习能够掌握从电路分析基础的理论知识进一步向实践能力的有效转化, 从而最大限度地满足理论服务于实践的要求。
从内容的前沿性方面, 本书吸收了近年来出版的最新电路理论, 使读者能够紧跟理论前沿, 吸收最新鲜的理论营养。此外, 还将电磁理论及相关科学技术的发展简史与电路理论最新动态融入相关电路理论中加以介绍, 使读者在学习前沿理论的同时, 能够深刻理解各种理论的传承性和相关性, 从而深入把握前沿理论的精髓。
在写作特色方面, 本书对内容进行了精心的选择, 并考虑了与其他后续课程教材的衔接,对每一个标题都进行了深入详细的论述。通过图文并茂、表格归纳、深入浅出、通俗易懂的介绍, 实现无障碍轻松阅读, 达到深度掌握、学以致用的目的。今天的大学生需要的不仅仅是一本介绍专业基础的理论书籍, 更需要理性的逻辑思考和科学知识的创新应用。
在案例选择分析方面, 本书坚持实用性、针对性的原则, 突出理论与实践的结合, 强调如何将理论应用于实际问题的分析。本书使用大量应用案例来佐证理论的正确性, 使得本书在实践性方面更具可读性。在表达方式方面, 本书紧扣教学大纲, 力求概念清晰、注重应用、语言流畅、可读性强、便于教学、重点突出, 体现教材的先进性、实用性、新颖性。帮助读者以实用而生动有趣的方
式学习、了解、掌握电路分析基础基本理论与应用。
在编写体例方面, 本书每章增加新颖、简明的像思维导图一样的标注重点、难点的知识结构图和主要知识列表, 提纲挈领、纲举目张, 把每章的主要内容浓缩在图表里, 使读者对各章内容、结构一目了然, 既有助于读者对电路分析基础理论的理解与分析, 又便于对电路分析基础重点、难点的记忆与应用。读者能在较短的时间内理解基本概念、基本要求、主要知识点之间的内在有机联系, 构建完整的知识体系, 最终达到得心应手、融会贯通的境界。
本书由李丽敏编著, 张玉峰教授全面审阅了书稿, 提出了许多宝贵的建议, 在此表示衷心的感谢。另外, 许多教师和学生提出了积极的反馈意见。在本书的编写过程中吸取了参考文献中各位专家、学者的许多经验。对本书给予热情帮助和支持的所有人, 特别是对机械工业出版社编辑的通力合作、大力帮助, 在此谨致以诚挚的谢意。
本书虽然在主观上力求精雕细镂、深耕细作, 但书中难免有疏漏和局限之处。嘤其鸣矣, 求其友声, 欢迎广大读者批评指正。联系邮箱: 1162444366@ qq. com。
编　者

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. 6. 1　受控源……………………………… 22
　　1. 6. 2　受控源的注意事项………………… 23
1. 7　基尔霍夫定律…………………………… 24
　　1. 7. 1　几个有关的常用电路术语………… 25
　　1. 7. 2　基尔霍夫电流定律………………… 25
　　1. 7. 3　基尔霍夫电压定律………………… 26
　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. 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. 2. 1　2b 法………………………………… 56
　　3. 2. 2　支路电流法………………………… 57
　　3. 2. 3　支路电压法………………………… 58
　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. 3. 1　戴维宁定理和诺顿定理的简介…… 82
　　4. 3. 2　定理的证明………………………… 82
　　4. 3. 3　定理的应用………………………… 83
　4. 4　最大功率传输定理……………………… 87
　4. 5　特勒根定理……………………………… 89
　　4. 5. 1　特勒根定理的简介………………… 89
　　4. 5. 2　定理的验证………………………… 90
　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. 4　一阶电路的零状态响应………………… 118
　5. 5　一阶电路的全响应……………………… 121
　　5. 5. 3　直流一阶电路的三要素法………… 122
　5. 6　一阶电路的阶跃响应和冲激响应……… 125
　　5. 6. 1　一阶电路的阶跃响应……………… 125
　　5. 6. 2　一阶电路的冲激响应……………… 128
　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. 1　复数表示法及运算法则…………… 146
　　6. 2. 2　相量表示法………………………… 147
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. 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. 2. 1　对称三相电路的计算方法………… 195
　　8. 2. 2　应用举例…………………………… 196
　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
　　8. 5. 1　电流对人体的作用………………… 207
　　8. 5. 2　防止触电的技术措施……………… 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. 4. 1　理想变压器的三个理想化条件…… 223
　　9. 4. 2　理想变压器的主要性能…………… 224
　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. 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. 2. 1　零点、极点的定义……………… 274
　　12. 2. 2　零点、极点分布图……………… 274
　12. 3　零点、极点与冲激响应……………… 275
　　12. 3. 1　零点、极点与冲激响应的关系… 275
　　12. 3. 2　网络函数的零点、极点与系统稳定性之间的关系……………… 276
　12. 4　零点、极点与频率响应……………… 277
　12. 5　卷积…………………………………… 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. 1. 1　割集的定义……………………… 284
　　13. 1. 2　割集的确定……………………… 285
　　13. 1. 3　基本割集………………………… 285
　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. 5　割集电压方程的矩阵形式…………… 300
　13. 6　状态方程……………………………… 303
　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. 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. 2　非线性电阻电路的分析……………… 342
　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

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