電路分析基礎(chǔ)（第二版）

十三五高等職業(yè)教育電子信息類專業(yè)規(guī)劃教材

“”

電路分析基礎(chǔ)

第二版

()

唐志珍張永格主編

王淼王艷華楊華勛副主編

李昕于燕萍姚明陽茹巖參編

內(nèi)容簡介

本書共分八章主要內(nèi)容包括電路的基本概念和基本定律線性電路的分析方法正弦交流

,、、

電路及應(yīng)用三相交流電路互感耦合電路線性電路的瞬態(tài)過程非正弦周期電流電路和技能

、、、、

訓(xùn)練

。

本書內(nèi)容安排合理層次清晰循序漸進(jìn)在內(nèi)容的選取上對基本概念基本理論和基本

,,。,、

分析方法以必需和夠用為原則將理論講授與實際應(yīng)用有機結(jié)合本書在每章內(nèi)容之前配有

“”,。

學(xué)習(xí)目標(biāo)每章中配有豐富的例題方便師生根據(jù)不同專業(yè)要求和差異選用每章中的應(yīng)用實

,,。

例突出知識的應(yīng)用每章的習(xí)題附有參考答案教材內(nèi)容中包含與基本知識對應(yīng)的基礎(chǔ)實驗和

,。

實訓(xùn)內(nèi)容方便教師通過多種教學(xué)手段和教學(xué)方法傳授知識融教學(xué)做于一體

,,“、、”。

本書適合作為高職通信技術(shù)計算機通信電子信息應(yīng)用電子技術(shù)電氣自動化技術(shù)鐵道

、、、、、

通信信號供用電技術(shù)等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課教材也可作為自學(xué)進(jìn)修電路分析知識的各類人員

、,

的參考書

。

圖書在版編目(CIP)數(shù)據(jù)

電路分析基礎(chǔ)唐志珍張永格主編版北京

/,.—2.—:

中國鐵道出版社

,2019.1

十三五高等職業(yè)教育電子信息類專業(yè)規(guī)劃教材

“”

ISBN9787113248383

電唐張電路分析高等

Ⅰ.①…Ⅱ.①…②…Ⅲ.①

職業(yè)教育教材

Ⅳ.①TM133

中國版本圖書館數(shù)據(jù)核字第號

CIP(2018)180008

書名:電路分析基礎(chǔ)第二版

()

作者:唐志珍張永格主編

策劃:王春霞讀者熱線:

(010)63550836

責(zé)任編輯:王春霞繩超

封面設(shè)計:付巍

封面制作:劉穎

責(zé)任校對:張玉華

責(zé)任印制:郭向偉

出版發(fā)行:中國鐵道出版社北京市西城區(qū)右安門西街號

(100054,8)

網(wǎng)址:

/51eds/

印刷:三河市宏盛印務(wù)有限公司

版次:年月第版年月第版年月第次印刷

開本:印張:字?jǐn)?shù):千

787mm×1092mm1/1613.75328

印數(shù):冊

1~2000

書號:

ISBN9787113248383

定價:元

39.00

版權(quán)所有侵權(quán)必究

凡購買鐵道版圖書如有印制質(zhì)量問題請與本社教材圖書營銷部聯(lián)系調(diào)換電話

,,。:(010)63550836

打擊盜版舉報電話

:(010)51873659

本書結(jié)合高等職業(yè)教育的辦學(xué)定位和相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、就業(yè)崗位群的實際需要,

對電路分析基礎(chǔ)課程內(nèi)容進(jìn)行整合,協(xié)調(diào)基礎(chǔ)理論知識學(xué)習(xí)和職業(yè)技能培養(yǎng)之間的關(guān)系,

使學(xué)生通過課程的學(xué)習(xí),既獲得基本的電路理論知識,又具有實際操作技能。本書還注重

提高學(xué)生運用所學(xué)的電路知識解決電路問題的能力,提高邏輯推理、思辨和推演等理性思

維能力,為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程奠定堅實的基礎(chǔ)。

本書在內(nèi)容的選取上,注重與學(xué)生已修課程的銜接,對基本概念、基本理論和基本分析

方法以“必需和夠用”為原則,將理論講授與實際應(yīng)用有機結(jié)合。內(nèi)容安排合理,層次清晰,

循序漸進(jìn)。本書在每章內(nèi)容之前配有學(xué)習(xí)目標(biāo),每章中配有豐富的例題,方便師生根據(jù)不

同專業(yè)要求和差異選用。各章中的應(yīng)用實例突出知識的應(yīng)用,習(xí)題附有參考答案。教材內(nèi)

容中包含與基本知識對應(yīng)的實訓(xùn)內(nèi)容,方便教師通過多種教學(xué)手段和教學(xué)方法傳授知識,

融“教、學(xué)、做”于一體。

每個基礎(chǔ)實驗的實驗準(zhǔn)備中都配有思考題,引導(dǎo)學(xué)生做好完成基礎(chǔ)實驗的充分準(zhǔn)備。

每個基礎(chǔ)實驗都設(shè)計有學(xué)生動手練習(xí)、訓(xùn)練或制作環(huán)節(jié),通過十余個不同層次的基礎(chǔ)實驗,

使學(xué)生掌握常用電工工具和電子儀器儀表的使用、元器件識別、電路識圖與分析、電路焊接

與調(diào)試等電路方面的基本技能,為后續(xù)的專業(yè)技能訓(xùn)練打下堅實的基礎(chǔ),也為學(xué)生從事設(shè)

備安裝、調(diào)試與維護(hù)等工作養(yǎng)成良好的職業(yè)素養(yǎng)?；A(chǔ)實驗后實驗報告中的問題推動學(xué)生

分析總結(jié)實驗內(nèi)容,通過總結(jié)提升實驗的效果。

本次再版,主要對上一版中的錯漏之處進(jìn)行了修改和補充,增加了部分習(xí)題。

本書由柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院唐志珍、張永格任主編;王淼、王艷華、楊華勛任副主編;

李昕、于燕萍、姚明陽、茹巖參與了編寫。

由于編者水平有限,書中不妥之處在所難免,懇請廣大讀者在使用之后提出寶貴意見

和建議,以利于今后進(jìn)一步完善本書內(nèi)容。謹(jǐn)表謝忱!

編者

年月

201810

第1章電路的基本概念和基本定律……電阻的混聯(lián)及等效……

12.1.437

電路和電路模型………………星形電阻網(wǎng)絡(luò)與三角形電阻

1.112.2

電路的組成及作用……網(wǎng)絡(luò)的等效變換………………

1.1.1138

理想元件和電路模型……電阻的星形連接接

1.1.232.2.1()

電路的工作狀態(tài)………與三角形連接接…

1.1.34(△)38

電路的主要物理量……………等效變換的方法………

1.252.2.239

電流及參考方向………直流電路的基本分析方法……

1.2.152.340

電位電壓及電動勢……支路電流法……………

1.2.2、62.3.140

電功率及電能…………網(wǎng)孔電流法……………

1.2.392.3.241

電阻元件………節(jié)點電壓法……………

1.3112.3.343

電阻元件及伏安特性…彌爾曼定理……………

1.3.1112.3.4

電阻元件的功率………45

1.3.212疊加定理………

電壓源與電流源………………2.446

1.412戴維南定理……

理想電壓源與實際2.547

1.4.1小結(jié)…………………

電壓源…49

12習(xí)題………………

理想電流源與實際251

1.4.2第3章正弦交流電路及應(yīng)用…………

電流源…56

14

實際電源模型的正弦交流電的基本概念………

1.4.33.156

等效變換………………正弦交流電的相量表示法……

163.262

基爾霍夫定律…復(fù)數(shù)……

1.5183.2.162

電路的幾個常用名詞…正弦量的相量表示法…

1.5.1193.2.265

基爾霍夫電流定律……單一元件的正弦交流電路……

1.5.2193.366

基爾霍夫電壓定律……純電阻元件的正弦交流

1.5.3213.3.1

電路中電位的計算……………電路……

1.62467

小結(jié)…………………純電感元件的正弦交流

263.3.2

習(xí)題………………電路……

12769

第2章線性電路的分析方法…………純電容元件的正弦交流

333.3.3

電阻電路的等效變換…………電路……

2.13371

二端網(wǎng)絡(luò)等效的概念…交流電路的分析…………

2.1.1333.4RLC73

電阻的串聯(lián)及等效……串聯(lián)交流電路的

2.1.2343.4.1RLC

電阻的并聯(lián)及等效……分析……

2.1.33573

并聯(lián)交流電路的互感線圈的型

3.4.2RLC5.2.3T

分析……等效…

76123

諧振電路的分析…………空芯變壓器…

3.5RLC775.3123

串聯(lián)電路的諧振………理想變壓器…

3.5.1785.4125

并聯(lián)電路的諧振………理想變壓器的條件…

3.5.2805.4.1125

正弦交流電路中的功率及理想變壓器的主要

3.65.4.2

功率因數(shù)………性能…

82126

正弦交流電路的功率小結(jié)………………

3.6.1127

因數(shù)……習(xí)題……………

825129

無功功率視在功率和第6章線性電路的瞬態(tài)過程…………

3.6.2、132

功率三角形……………瞬態(tài)過程及換路定律………

836.1132

功率因數(shù)的提高………瞬態(tài)過程的基本

3.6.3846.1.1

小結(jié)…………………概念…

86132

2習(xí)題………………換路定律……………

3896.1.2133

第章三相交流電路…電壓電流初始值的

46.1.3、

95計算…

三相電源………133

4.195電路的瞬態(tài)過程…………

三相交流電的產(chǎn)生……6.2RC135

4.1.195電路的充電過程……

三相電源的連接………6.2.1RC

4.1.296………

三相負(fù)載……135

4.2100電路的放電過程……

負(fù)載的星形連接……6.2.2RC

4.2.1100………

負(fù)載的三角形連接…137

4.2.2102電路的瞬態(tài)過程…………

三相電路的功率……………6.3RL138

4.3104電路接通直流

不對稱三相電路的計算……6.3.1RL

4.4106電源…

星形連接的不對稱三相138

4.4.1電路短接…………

電路…6.3.2RL140

106一階電路的三要素法………

三角形連接的不對稱6.4141

4.4.2一階電路過渡過程的

三相電路……………6.4.1

108一般規(guī)律……………

三相交流電的典型應(yīng)用……141

4.5109一階電路三要素法的

小結(jié)………………6.4.2

應(yīng)用…

110141

習(xí)題……………小結(jié)………………

4111144

第5章互感耦合電路………………習(xí)題……………

1166145

自感與互感…第7章非正弦周期電流電路…………

5.1116149

自感與自感電壓……非正弦周期量的產(chǎn)生合成與

5.1.11167.1、

互感與互感電壓……分解…………

5.1.2117149

同名端………………非正弦周期量的產(chǎn)生……

5.1.31197.1.1

互感耦合電路的分析………………

5.2120150

互感線圈的串聯(lián)……非正弦周期量的合成

5.2.11217.1.2

互感線圈的并聯(lián)……與分解………………

5.2.2122150

非正弦周期量的最大值有效值實驗…

7.2、、169

平均值和平均功率…………基爾霍夫定律的驗證

1558.2.2

非正弦周期量的實驗…

7.2.1171

最大值………………戴維南定理的驗證…

1558.2.3173

非正弦周期量的疊加定理的驗證……

7.2.28.2.4175

有效值………………正弦交流電路的

1558.2.5

非正弦周期量的認(rèn)識…

7.2.3176

平均值………………串聯(lián)電路和串聯(lián)

1568.2.6RLRC

非正弦周期量的電路的電壓與電流關(guān)系

7.2.4

平均功率……………研究…

156178

非正弦周期性電流電路的熒光燈電路的安裝及

7.38.2.7

分析計算……功率因數(shù)的提高……

158181

小結(jié)………………串聯(lián)諧振電路的

1608.2.8RLC

習(xí)題……………研究…

7162183

第章電路基礎(chǔ)實驗與實訓(xùn)…………三相負(fù)載星形連接和

88.2.9

167三角形連接電路的測

電路基礎(chǔ)實驗綜述…………

8.1167量……

電路基礎(chǔ)實驗的185

8.1.1互感耦合線圈的測試

目的…8.2.10

167實驗…

電路基礎(chǔ)實驗的188

8.1.2一階電路的響應(yīng)

要求…8.2.11RC

167

電路基礎(chǔ)實驗的測試…

8.1.3190

注意事項……………實訓(xùn)……

1698.3193

基礎(chǔ)實驗……附錄習(xí)題參考答案………………

8.2169202

直流電路的認(rèn)知

8.2.1

3

電能之所以獲得廣泛應(yīng)用,是因為其具有轉(zhuǎn)換方便、便于傳輸和控制等特點。

電能可以從水能、熱能、原子能、化學(xué)能(電池)、光能(光電池)及風(fēng)能(風(fēng)力發(fā)電)等轉(zhuǎn)

換而得;同時電能也可以轉(zhuǎn)換為其他所需的能量形態(tài)(熱能、光能、機械能等)。電能能夠以

近/的速度快速地輸送到遠(yuǎn)方,而且輸電設(shè)備簡單,輸電效率高。只要斷開或

300000kms

閉合開關(guān)即可完成操作,控制方便,利用電能可以達(dá)到高度自動化。電能污染少,有利于環(huán)

境保護(hù)。

電能在現(xiàn)代生產(chǎn)、日常生活、國防技術(shù)和科學(xué)研究等各個方面得到了廣泛的應(yīng)用。電

能的應(yīng)用離不開電路,實際電路的功能各異,繁簡不一,結(jié)構(gòu)形式多樣,但有其內(nèi)在的規(guī)律。

讀者通過學(xué)習(xí)并掌握電路的基本理論、基本規(guī)律和基本技能,學(xué)會分析電路的基本方法,能

夠為進(jìn)一步學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程和將來從事實際工程技術(shù)工作奠定堅實的基礎(chǔ)。

學(xué)習(xí)目標(biāo)

()了解電路的組成及作用;理解電路元件、電路模型、電路的三種狀態(tài);了解電路故障

1

危害及防范措施。

()認(rèn)識常用電路元件符號,能繪制簡單的電氣原理圖。

2

()理解電流、電壓、電位、電動勢、電能的概念及相互關(guān)系;掌握電路中電流的參考方

3

向、電壓的參考極性及其關(guān)聯(lián)參考方向。

()了解電阻參數(shù)、電阻元件的定義,線性電阻和非線性電阻;掌握電阻元件電壓與電

4

流的關(guān)系,即伏安關(guān)系。

()掌握電壓源和電流源的電壓與電流關(guān)系,實際電壓源和實際電流源模型的等效

5

變換。

()了解支路、節(jié)點、回路、網(wǎng)孔的定義;理解基爾霍夫電流定律和電壓定律;掌握應(yīng)用

6

列寫電路的節(jié)點方程和應(yīng)用列寫回路的電壓方程。

KCLKVL

()掌握電路中各點電位的計算方法。

7

1.1電路和電路模型

1.1.1電路的組成及作用

1.電路的組成

電路是由用電設(shè)備或元器件負(fù)載與供電設(shè)備電源通過導(dǎo)線按一定方式連接起來

()()

而構(gòu)成的提供給電荷流動的通路簡而言之電路就是電流流經(jīng)的路徑一般把結(jié)構(gòu)復(fù)雜

;,。

的電路稱為網(wǎng)絡(luò)電路和網(wǎng)絡(luò)這兩個術(shù)語是通用的

。。

一般來說不管電路組成如何都可分為三部分電源消耗或轉(zhuǎn)換電能的負(fù)載連接和

,,:;;

控制電源與負(fù)載的導(dǎo)線開關(guān)等中間環(huán)節(jié)這三個部分在任何電路中都是不可缺少的

、。。

電路提供了電荷流動的通路電荷攜帶著電能在電路中流動從電源帶走電能而在負(fù)

,,,

載中又消耗或轉(zhuǎn)換電能因此電路的工作伴隨著能量的傳輸和轉(zhuǎn)換

,。

2.電路的作用

電路的基本作用有兩個一是實現(xiàn)電能的產(chǎn)生輸送分配和轉(zhuǎn)換二是實現(xiàn)信號的傳

,、、;

遞處理和保護(hù)如擴音機電路計算機電路等

、,、。

進(jìn)行電能的轉(zhuǎn)換傳輸和分配強電系統(tǒng)的電路作用是實現(xiàn)電能的產(chǎn)生傳輸和轉(zhuǎn)

(1)、。、

換它主要由發(fā)電設(shè)備輸電設(shè)備及用電設(shè)備組成如圖所示發(fā)電機是發(fā)電設(shè)備電

。、,1.1。(

源是產(chǎn)生電能的設(shè)備輸電線及變壓器是輸電設(shè)備它起傳輸和分配電能的作用電

),。,。

燈電動機及其他用電器等是用電設(shè)備負(fù)載是取用電能的設(shè)備各種用電負(fù)載將電能轉(zhuǎn)

、(),,

換為其他形式的能量強電系統(tǒng)的各種電路通常電壓較高電流較大對這類電路的主要

。,。

要求是傳送功率大效率高

2、。

圖強電系統(tǒng)的電路示意圖

1.1

進(jìn)行信號的傳遞和處理弱電系統(tǒng)的電路作用是傳輸和處理信號它主要由信號

(2)。。

源中間環(huán)節(jié)及負(fù)載組成如圖所示傳聲器是輸出電信號的設(shè)備稱為信號源揚聲

、,1.2。,。

器是接收和轉(zhuǎn)換信號的設(shè)備稱為負(fù)載輸入級中間級功放級是處理信號的設(shè)備稱為

,。、、,

中間環(huán)節(jié)弱電系統(tǒng)的各種電路一般電壓較低電流較小是精密的信號傳輸系統(tǒng)對這

。,,。

類電路的主要要求是抗干擾能力強電信號在傳輸過程中不失真

、。

圖弱電系統(tǒng)的電路示意圖以擴音機電路為例

1.2()

電路的分類方法有很多種如上所述按照電路的用途將電路分為電力電路和信號電

,,

路按電流的性質(zhì)將電路分為直流電路和交流電路按電壓的高低將電路分為高壓電路和

;;

低壓電路按電路的結(jié)構(gòu)將電路分為有分支電路和無分支電路按電路的范圍將電路分為

;;

內(nèi)電路和外電路

。

1.1.2理想元件和電路模型

在對電路進(jìn)行研究分析和計算時并不注重電路中電氣設(shè)備和元器件的具體結(jié)構(gòu)而

,,

是對它們的物理特性進(jìn)行分析抽象使其理想化或模型化將其主要性能用一些具有特

、(),

定化理想化的元件稱為理想電路元件即理想元件重構(gòu)出來

、(,)。

1.理想元件

理想元件是實際電氣器件主要電磁特性的科學(xué)抽象在一定條件下突出實際電路元

。,

件的主要電磁性質(zhì)忽略其次要因素近似地用一個足以表征其主要電磁性能的理想電路

,,

元件表示該實際電路元件例如電阻器在頻率不太高的時候所產(chǎn)生的感抗比電阻小得

。,

多分析計算電路時可以突出其電阻性質(zhì)忽略其電感性質(zhì)近似地用理想電阻元件來表示

,,,

電阻器的電磁性質(zhì)

。

基本理想元件有兩大類不產(chǎn)生能量的無源元件為電路提供能量的有源元件無源

:;。

元件包括表示實際電路中消耗電能特性的理想電阻元件表示實際電路中建立磁場特性

R、

的理想電感元件和表示實際電路中建立電場特性的理想電容元件有源元件包括理想

LC;

電壓源和理想電流源理想電路元件用規(guī)定的文字符號與圖形符號來表示如圖所示

。,1.3。

理想導(dǎo)線是阻值為零的電阻元件用線段表示

,。

圖理想電路元件的文字符號與圖形符號

1.3

2.電路模型

利用理想元件重構(gòu)出來的電路稱為原電路的電路模型即用理想電路元件及其組合

,。

代替實際電路元件用特定符號代表理想元件用特定符號繪制的電路圖代替實際電路圖

,,

的連接關(guān)系及功能就構(gòu)成實際電路的電路模型電路模型反映了原電路工作的主要特

,。

性電路模型中構(gòu)成電路的不是千差萬別的各種實際元件而是數(shù)量有限的理想元件有

。,,

利于研究設(shè)計和交流構(gòu)成電路模型的理想元件數(shù)量應(yīng)盡可能少否則電路模型將失去

、。,,

其存在的價值

。

以手電筒電路為例其實際電路和電路模型分別如圖所示干電池由

,1.4(a)、(b)。

電壓源U及內(nèi)阻的組合表示電路中的開關(guān)用開關(guān)模型表示照明燈用電阻元件

s