電路分析基礎

第1章電路及其基本概念
1.1電荷與電流001
1.1.1電荷001
1.1.2電流001
1.2電位與電壓002
1.2.1電位002
1.2.2電壓003
1.3電功率與電能003
1.3.1電功率003
1.3.2電能004
1.4電路和電路模型004
1.4.1電路004
1.4.2電路模型005
1.5電流和電壓的參考方向006
1.5.1電流的參考方向及電流的測量006
1.5.2電壓的參考方向及電壓的測量007
1.5.3電壓與電流參考方向的關係008
1.6電路中的基本元件009
1.6.1電阻元件009
1.6.2電感元件010
1.6.3電容元件011
1.6.4獨立電源012
1.6.5受控源013
1.7實踐與應用014
1.7.1安全用電014
1.7.2電力配電線徑選擇015
1.7.3電子顯像管015
1.7.4電費計算015
本章小結015
習題016

第2章電路基本定律及電路等效變換
2.1歐姆定律020
2.2支路、結點和回路021
2.3基爾霍夫定律021
2.4電路的等效變換024
2.4.1電路等效變換的概念024
2.4.2輸入電阻024
2.5電阻的串聯、並聯和混聯025
2.6Y-△聯結的等效變換027
2.7電壓源、電流源的串聯和並聯030
2.8實際電源的兩種模型及其等效變換032
2.8.1實際電源的伏安特性032
2.8.2實際電源的兩種電路模型032
2.9實踐與應用035
2.9.1電路的故障診斷035
2.9.2惠斯通電橋035
本章小結036
習題039

第3章電路分析方法
3.1支路電流法045
3.2網孔電流法047
3.3回路電流法049
3.4結點電壓法052
3.5實踐與應用055
本章小結056
習題057

第4章電路定理
4.1疊加定理062
4.1.1疊加定理的內容062
4.1.2疊加定理的證明063
4.1.3疊加定理的應用舉例063
4.1.4齊次定理065
4.2替代定理065
4.2.1替代定理的內容065
4.2.2替代定理的證明066
4.2.3替代定理的應用舉例066
4.3大衛甯定理和諾頓定理067
4.3.1大衛甯定理和諾頓定理的內容067
4.3.2大衛甯定理和諾頓定理的證明068
4.3.3大衛甯定理和諾頓定理的應用舉例069
4.4功率傳輸定理074
4.4.1功率傳輸定理的內容074
4.4.2功率傳輸定理的證明074
4.4.3功率傳輸定理的應用舉例074
4.5實踐與應用075
本章小結076
習題077

第5章一階電路
5.1儲能元件081
5.1.1電容081
5.1.2電感084
5.2電路動態過程和初始條件087
5.2.1電路動態過程088
5.2.2初始條件088
5.3一階電路的零輸入響應090
5.3.1RC電路的零輸入響應090
5.3.2RL電路的零輸入響應091
5.4一階電路的零狀態響應093
5.4.1RC電路的零狀態響應093
5.4.2RL電路的零狀態響應095
5.5一階電路的全響應097
5.6一階電路的階躍響應100
5.7一階電路的衝激響應101
5.8實踐與應用102
5.8.1閃光燈電路原理102
5.8.2汽車點火電路103
本章小結104
習題105

第6章二階電路
6.1二階電路的零輸入響應111
6.2二階電路的零狀態響應、階躍響應和全回應116
6.3二階電路的衝激響應117
6.4實踐與應用119
6.4.1RLC串聯諧振電路119
6.4.2油開關滅弧能力試驗119
本章小結120
習題120

第7章正弦穩態電路的分析
7.1正弦量124
7.1.1頻率與週期125
7.1.2幅值和有效值125
7.1.3初相位和相位差126
7.2相量法的基礎126
7.2.1複數及其運算127
7.2.2正弦量的相量表示及運算128
7.3電路元件的相量形式129
7.3.1電阻元件的相量形式129
7.3.2電感元件的相量形式130
7.3.3電容元件的相量形式130
7.4阻抗和導納132
7.5基爾霍夫定律的相量形式133
7.6正弦穩態電路的分析與計算136
7.6.1支路電流法136
7.6.2網孔電流法138
7.6.3結點電壓法139
7.6.4疊加定理140
7.6.5電源變換142
7.6.6大衛寧和諾頓等效電路142
7.7正弦穩態電路的功率144
7.7.1暫態功率144
7.7.2平均功率145
7.7.3無功功率147
7.7.4視在功率147
7.7.5功率因數及其提高147
7.7.6複功率149
7.8正弦穩態電路的功率傳輸150
7.9實踐與應用152
7.9.1電能表原理152
7.9.2電能表的選用舉例154
7.9.3電能表的銘牌標誌及含義154
本章小結155
習題157

第8章耦合電感的電路
8.1互感耦合電路162
8.1.1互感 互感電壓162
8.1.2耦合電感的電壓、電流關係164
8.1.3耦合電感的去耦166
8.2耦合電感電路的計算169
8.3空心變壓器172
8.4理想變壓器174
8.5實踐與應用177
本章小結178
習題178

第9章電路的頻率響應
9.1網路函數185
9.2波特圖186
9.3RLC串聯諧振電路188
9.4RLC並聯諧振電路192
9.5濾波電路194
9.6實踐與應用195
本章小結196
習題197

第10章三相電路
10.1對稱三相電路199
10.1.1對稱三相電源及其連接方式199
10.1.2三相負載連接方式201
10.1.3對稱三相電路202
10.2對稱Y-Y連接三相電路202
10.2.1有中線的對稱Y-Y三相電路（通常標記為Y0-Y0三相電路）202
10.2.2無中線的對稱Y-Y三相電路203
10.3對稱Y-△連接三相電路204
10.4對稱△-△連接三相電路205
10.5對稱△-Y連接三相電路207
10.6不對稱三相電路208
10.7三相電路功率210
10.7.1三相電路的平均功率（有功功率）210
10.7.2三相電路的無功功率210
10.7.3三相電路的視在功率210
10.7.4三相電路的複功率210
10.7.5三相電路的暫態功率210
10.7.6三相電路的功率因數211
10.7.7三相電路功率的測量211
10.8實踐與應用212
10.8.1三相電路接零保護系統212
10.8.2一些生活用電接法213
本章小結214
習題214

第11章非正弦週期電路分析
11.1非正弦週期信號218
11.2非正弦週期信號的傅裡葉級數分解219
11.3非正弦週期電流電路的有效值和平均功率222
11.4非正弦週期電流電路的分析與計算223
11.5實踐與應用224
本章小結225
習題226

第12章動態電路的頻域分析
12.1拉氏變換228
12.1.1拉氏正變換的定義228
12.1.2拉氏反變換的定義229
12.1.3典型函數的拉氏變換229
12.2拉氏變換基本性質229
12.3拉氏反變換232
12.3.1拉氏反變換的常用方法232
12.3.2部分分式展開法的基本步驟232
12.4應用拉氏變換法分析線性電路235
12.4.1電路定律的運算形式 235
12.4.2電路元件的運算形式235
12.4.3應用拉普拉斯變換法分析線性電路的步驟238
12.5實踐與應用241
本章小結242
習題243

第13章二埠網路
13.1二埠網路概述248
13.2二埠方程及參數249
13.2.1Z方程與Z參數249
13.2.2Y方程與Y參數251
13.2.3T方程與T參數253
13.2.4H方程與H參數254
13.2.5二埠網路方程與參數之間關係256
13.3二埠等效電路257
13.4二埠連接260
13.5實踐與應用263
本章小結265
習題266

第14章非線性電路
14.1非線性元件269
14.1.1非線性電阻269
14.1.2非線性電容274
14.1.3非線性電感274
14.2非線性電路方程275
14.2.1非線性電阻電路方程275
14.2.2非線性動態電路方程276
14.2.3非線性電路方程的求解方法277
14.3小信號分析法278
14.4分段線性化方法281
14.5實踐與應用282
本章小結284
習題286
參考文獻

“電路分析基礎”課程是電氣、自動化、測控、資訊等專業的基礎平臺課，同時也是電類專業的碩士研究生入學考試課程。開設課程的目的是使學習者瞭解和掌握電路基本概念、基本定理和基本分析方法，為專業課的學習及今後從事電類技術工作打下堅實的基礎。因此，電路課在整個電類專業的培養計畫和課程體系中起著承上啟下的重要作用。

本書在編寫過程中，根據教育部高等學校電子資訊科學與電氣資訊類基礎課程教學指導委員會頒佈的“電路分析基礎”課程教學基本要求，以突出基本概念、基本原理、基本分析方法和工程應用為指導思想，從應用型本科教學的實際需要出發，堅持理論與實踐相融合的教學理念，以技能的提高與能力的培養為教學目標，力求做到思路清晰、深入淺出、語言通暢、便於閱讀。

全書分為14章：第1章是電路的基礎，重點介紹電路組成、描述電路的物理量、電路元件；第2～4章全面介紹電路的分析方法；第5、6章介紹動態電路的過渡過程和分析方法；第7～10章介紹交流電路的組成及分析；第11章介紹非正弦週期信號激勵下電路特點與分析方法；第12章介紹線性動態電路過渡過程的複頻域分析；第13章簡要介紹二埠網路；第14章簡要介紹非線性電路。

本教材有如下特色：

1.內容精練，根據課程學時的要求，將重要內容加以精選，讓學習者在學習的同時，能輕鬆把握住重點。

2.每章內容結束前，都有實踐與應用部分，講述本章理論內容如何在實際中應用，讓學習者進一步體會所學內容。

3.各章後配備了多樣習題，有填空、選擇、計算題，可以使不同層次學習者在學習後自測，以便鞏固所學知識。

本書既可以作為應用型本科電類各專業的電路課教材，也可以作為非電類專業學生學習電路的入門書。本書由遼寧石油化工大學穆克、姜麗、褚俊霞主編，參與編寫人員有崔暢、楊冶傑、馮愛偉、陸冬梅、林麗君等教師。本書第1、10章由褚俊霞編寫，第2、3章由崔暢編寫，第4、12章由薑麗編寫，第5、7章由穆克編寫，第6章由穆克和林麗君共同編寫，第8章由陸冬梅編寫，第9、11、13章由楊冶傑編寫，第14章由馮愛偉編寫。全書由穆克負責策劃、統籌。

本書在編寫過程中得到遼寧石油化工大學發展規劃處和教務處等部門的大力支持，在此表示衷心感謝。書中可能存在不妥之處，敬請讀者批評指正。

編者
2019年7月