本书是在总结了多年本科电路教学改革经验的基础上编写而成,对电路基本结构和原理进行叙述。本书叙述过程简明扼要、循序渐进,作者力求将枯燥乏味的学习过程变得轻松自如,引导读者享受到学习电路的乐趣。
21世纪高等院校电子信息
与电气学科系列规划教材
电路原理
吴建华 李 华 编著
本书特点
加强了从物理现象(实际器件的电磁特性)——数学模型——电路模型——算法——优化算法的工程性研究方法的叙述,使学生对一般的科学研究方法有一个初步认识,进而理解电路原理的研究方法。
突出了应用电路基本原理(两类约束)分析研究各类主要电路问题(经典电路问题)的主线,加强学生对本领域思维方法的培养和训练,更好地掌握电路原理。
适当增加了较新颖的应用实例。展示了如何应用电路原理分析现代电路基本元件、有实用背景的电路以及与后续课程相关的典型电路,以增强学生应用电路原理解决实际问题的能力。
本书是按照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“电路原理”教学大纲的要求编写的,适合作为普通高等学校电子信息与电气学科各专业“电路原理”或“电工理论基础”课程的教材。
本书以提高师生教与学的有效性,培养学生分析问题与解决问题的能力为目标编写而成。
在教材内容的选取上,本书合理安排经典内容、传统内容与新内容的关系。对于经典内容,本书以电路的基本概念、基本理论和基本分析方法及应用为主线,贯穿全书;在传统内容的编排上,本书删繁就简,力求突出理论与方法中所体现的从“物理现象”到“数学模型及算法”,再到“工程应用”的电路问题的解决过程;本书还适当增加了新内容,如有源滤波器、计算机仿真分析等,以体现教材的时代特点。本书各章节的安排遵循由简到繁、循序渐进、难点分散的原则,采用先“静态”(直流电路分析),后“稳态”,再“动态”的教学体系,便于教学。本书力求做到论述严密、深入浅出,各章节的引言也力求突出问题驱动及前后呼应,并配有丰富的例题及习题,便于读者自学。
在编写过程中,本书重点强调了以下三个方面。
适当强调建立电路模型的研究方法。在分析各类元器件(如受控源、互感、理想变压器、双口网络和传输线等)时,都突出从实际器件的物理概念到建立电路模型的过程,适当体现或重现电路理论解决实际问题的过程。
强调应用电路的基本原理(基本定律和理想元件的电路模型)分析电路。从第1章引出电路的基本原理后,其后的各章都突出电路基本原理的应用,使学生牢固掌握电路基本原理及基本分析方法。
强调在应用电路的基本原理分析电路问题时,可通过演绎、归纳等手段,得到便于实际应用的分析方法,如一般分析方法(如节点方程和回路方程的系统编写法、一阶电路的三要素解法等),简化的分析方法(如互感消去法、三相化单相分析法等),以及等效的分析方法(等效电阻法、戴维南等效电路法等)等,使学生对电路理论有全面、系统的掌握。
本书加强了理论联系实际的内容,适当引入了有实际应用背景或与后续课程相关的电路实例,开阔学生分析实际问题的视野,实现了与后续课程有效衔接。
关于各章的课时安排,本书给出了教学建议,供师生参考。
本书的第1、2章由贺立红执笔,第3~6章及附录A由吴建华执笔,第7、8、12章由李华执笔,第9~11章由王安娜执笔,附录B由鲍喜荣执笔,吴建华负责全书的统筹与协调。
本书大纲承蒙清华大学的陆文娟教授审阅,得到了许多宝贵意见,谨致衷心的感谢。本书承继了东北大学“电路原理”课程教研组多年积累的教学经验,感谢郝蕴卿、殷洪义、陈绍林、孙玉琴等老师在编写教材方面提供的工作基础和经验。感谢机械工业出版社和东北大学教务处给予本书出版的支持。
由于作者的水平有限,书中难免有错误和不当之处,恳请读者提出宝贵意见。作者联系方式如下:
吴建华wujianhua@iseneueducn
李华lihua@iseneueducn作者
2009年5月于东北大学
电子与电气工程
教材特点
加强了从物理现象(实际器件的电磁特性)— 数学模型—
电路模型-算法-优化算法的工程性研究方法的叙述,使学生对
一般的科学研究方法有一个初步认识,进而理解电路原理的
研究方法。突出了应用电路基本原理(两类约束)分析研究各类
主要电路问题(经典电路问题)的主线,加强学生对本领域思维
方法的培养和训练,更好地掌握电路原理。
适当增加了较新颖的应用实例。展示了如何应用电路原理分
析现代电路基本元件、有实用背景的电路以及与后续课程相关的
典型电路,以启发和增强学生应用电路原理解决实际问题的意识
和能力。
吴建华:暂无
前言
教学建议
第1章电路模型和基本定律
11电路和电路模型
12电路基本变量
121电流及其参考方向
122电压及其参考方向
123功率和能量
13耗能元件与储能元件
131电阻元件
132电容元件
133电感元件
14独立电源和受控电源
141独立电源
142受控电源
15基尔霍夫定律
151基尔霍夫电流定律
152基尔霍夫电压定律
16电阻的联结及等效变换
161电阻串并联等效
162电阻星形和三角形联结的
等效变换
163含受控源电路的等效
电阻分析
17电源的联结及等效变换
171电源的串联和并联
172实际电源及其等效变换
18电路基本分析方法举例
181典型电路分析
182实用电路分析
习题一
第2章线性电阻网络分析
21支路电流法
22回路电流法
23节点电压法
24替代定理
25叠加原理
26等效电源定理
261戴维南定理
262诺顿定理
27特勒根定理
28互易定理
29对偶原理
210电路分析举例
2101系统化列写方程分析电路
2102应用网络定理分析电路
2103实用电路分析
习题二
第3章正弦稳态电路分析
31正弦稳态响应
32正弦量的相量表示
321正弦量
322相量
33RLC元件伏安特性的相量形式
331电阻元件伏安特性的相量
形式
332电感元件伏安特性的相量
形式
333电容元件伏安特性的相量
形式
34基尔霍夫定律的相量形式及
电路的相量模型
35阻抗与导纳
351阻抗
352导纳
36正弦稳态电路的计算
37正弦交流电路的功率
371RLC元件的功率
372无源二端网络的功率
373功率因数的提高
374传输最大功率
习题三
第4章三相电路
41对称三相电路的特点
42对称三相电路的计算
43不对称三相电路的分析
44三相电路的功率
习题四
第5章互感电路与谐振电路
51互感电压
52有互感电路的分析
53空心变压器
54理想变压器
55串联谐振电路
56并联谐振电路
习题五
第6章周期性非正弦稳态电路分析
61非正弦周期量的傅里叶级数分解
62非正弦周期量的有效值和
平均功率
63非正弦周期电流电路的计算
64滤波器
65周期性非正弦对称三相电路的
计算
习题六
第7章线性动态网络时域分析
71电路动态过程和初始条件
711电路的动态过程
712初始条件的确定
72一阶电路的零输入响应
721RC电路的零输入响应
722RL电路的零输入响应
73一阶电路的零状态响应
731RC电路的零状态响应
732RL电路的零状态响应
74一阶电路的全响应
741一阶电路全响应的两种分解
形式
742求解一阶电路的三要素法
75一阶电路的阶跃响应
76一阶电路的冲击响应
761单位脉冲函数和单位冲击
函数
762冲击响应
763电容电压、电感电流的
跃变
77一阶电路对正弦激励的响应
771RL串联电路对正弦电压
激励的响应
772RC并联电路对正弦电流
激励的响应
78线性动态网络对任意激励的
响应
79二阶电路的零输入响应
710二阶电路的阶跃响应
711状态方程
习题七
第8章线性动态网络复频域分析
81拉普拉斯变换及其重要性质
82拉普拉斯反变换的部分
分式法
83两类约束的复频域形式
84复频域分析法
85网络函数及其应用
851网络函数的定义
852网络函数与冲击响应
853网络函数的零极点分布与
动态响应
854卷积定理
习题八
第9章双口网络
91双口网络的端口条件
92双口网络的Y参数和Z参数
93双口网络的A参数和H参数
94双口网络的转移函数
95双口网络的特性阻抗
951双口网络的输入阻抗与
输出阻抗
952双口网络的特性阻抗
953固有传输常数
96双口网络的等效电路
97双口网络的联结
98运算放大器
99回转器
习题九
第10章非线性电路
101非线性元件特性
1011非线性电阻元件
1012非线性电容元件
1013非线性电感元件
102非线性电阻电路的解析分析法
103非线性电阻电路的图解分析法
1031曲线相交法
1032曲线相加法
104非线性电阻电路的数值分析法105非线性电阻电路的小信号
分析法
习题十
第11章分布参数电路及均匀传输线
111分布参数电路及均匀传输线的
概念
112均匀传输线的微分方程
113均匀传输线的正弦稳态解
114行波
115波的反射与终端匹配的
传输线
116无损耗线的正弦稳态解
习题十一
第12章磁路
121磁场
122铁磁性材料的磁化曲线
123磁路及其基本定律
124恒定磁通磁路计算
125交变磁通磁路的分析
126铁心线圈电路
习题十二
附录A网络图论和矩阵形式网络
方程
习题
附录BOrCAD/PSpice在电路分析中的
应用
习题参考答案
参考文献