本书充分考虑高职层次学生教学基础的实际,按照循序渐进、理论联系实际、便于自学的原则编写,本着高职教学“必需、够用”的原则,进行了教学内容的整合和取舍,删除不必要的理论和推导,增加实用性和应用性,注重理论联系实际,培养学生的实践应用能力;编写力求叙述简练,概念清晰,通俗易懂。全书共分9章:电路的基本概念和基本定律;电路的等效变换;直流电阻电路的分析方法和基本定理;正弦交流电路稳态分析;三相交流电路;谐振电路;互感电路及理想变压器;一阶动态电路的分析;二端口网络。本书既可以作为高职高专院校电子信息类和电气类各专业的教材,也可供相关电类工程技术人员参考使用。
第1章 电路的基本概念和基本定律 (1)
1.1 电路和电路模型 (1)
1.1.1 电路的概念 (1)
1.1.2 理想元件和电路模型 (2)
1.2 电流和电压的参考方向 (2)
1.2.1 电流及其参考方向 (3)
1.2.2 电压及其参考方向 (4)
1.2.3 电流电压的关联参考方向 (5)
1.2.4 电位的概念及其分析计算 (5)
技能训练1―电位和电压的仿真测量 (6)
1.3 电功率和电能 (7)
1.3.1 电功率 (7)
1.3.2 电能 (9)
技能训练2―电路功率的仿真测量 (10)
1.4 电路元件 (11)
1.4.1 电阻元件 (11)
1.4.2 电感元件 (12)
1.4.3 电容元件 (12)
技能训练3―欧姆定律的仿真验证 (13)
1.5 电压源和电流源 (15)
1.5.1 电压源 (15)
1.5.2 电流源 (16)
1.6 受控源 (17)
技能训练4―受控源参数的仿真分析 (19)
1.7 基尔霍夫定律 (20)
1.7.1 常用电路术语 (20)
1.7.2 基尔霍夫电流定律 (20)
1.7.3 基尔霍夫电压定律 (21)
技能训练5―基尔霍夫定律的仿真验证 (22)
本章小结 (24)
习题1 (25)
第2章 电路的等效变换 (29)
2.1 电路等效变换的概念 (29)
2.2 无源电阻电路的等效变换 (29)
2.2.1 电阻的串联和并联 (30)
2.2.2 电阻Y形、?形连接和等效变换 (32)
技能训练6―串、并联电路的仿真测试 (35)
技能训练7―无源一端口网络等效电阻的仿真计算 (36)
2.3 有源电路的等效变换 (38)
2.3.1 电压源的串联和电流源的并联 (38)
2.3.2 实际电源模型的等效变换 (39)
2.3.3 受控源的串、并联及等效变换 (41)
2.4 输入电阻的计算 (42)
技能训练8―输入电阻的仿真计算 (44)
本章小结 (45)
习题2 (46)
第3章 直流电阻电路的分析方法和基本定理 (50)
3.1 支路电流法 (50)
技能训练9―支路电流法的仿真分析 (51)
3.2 网孔电流法 (53)
3.3 节点电压法 (56)
3.3.1 节点方程及其一般形式 (56)
3.3.2 节点方程的解题步骤 (57)
技能训练10―节点电压法的仿真分析 (58)
3.4 叠加原理 (59)
技能训练11―叠加定理的仿真分析 (61)
3.5 戴维南定理与诺顿定理 (63)
3.5.1 戴维南定理 (63)
3.5.2 诺顿定理 (64)
技能训练12―戴维南定理的仿真分析 (67)
3.6 最大功率传输定理 (68)
本章小结 (70)
习题3 (71)
第4章 正弦交流电路稳态分析 (75)
4.1 正弦交流的概念 (75)
4.1.1 正弦交流电的基本概念 (75)
4.1.2 正弦量的三要素 (75)
4.1.3 有效值 (76)
4.1.4 正弦量间的相位差 (77)
技能训练13―正弦交流电三要素的仿真观察 (78)
4.2 正弦交流电的相量表示 (79)
4.2.1 相量的基本概念 (79)
4.2.2 相量法 (80)
4.3 单一元件伏安关系的相量表示 (82)
4.3.1 电阻元件伏安关系的相量形式 (82)
4.3.2 电感元件伏安关系的相量形式 (83)
4.3.3 电容元件伏安关系的相量形式 (85)
技能训练14―正弦电路欧姆定律的验证 (86)
4.4 基尔霍夫定律相量表示 (88)
技能训练15―正弦电路基尔霍夫定律的验证 (89)
4.5 复阻抗与复导纳的概念及等效变换 (90)
4.5.1 复阻抗与复导纳的概念 (91)
4.5.2 R、L、C电路的阻抗计算 (92)
4.5.3 阻抗的串、并联计算 (93)
技能训练16―交流电路参数的仿真测定 (94)
4.6 正弦交流电路的分析 (96)
4.6.1 复阻抗混联电路的分析计算 (96)
4.6.2 用网孔电流法和节点电压法分析正弦电路 (97)
4.6.3 用戴维南定理分析正弦电路 (98)
4.6.4 用叠加原理分析正弦电路 (99)
4.6.5 用相量图法分析正弦交流电路 (99)
4.7 正弦交流电路的功率 (100)
4.7.1 瞬时功率 (100)
4.7.2 有功功率和功率因数 (101)
4.7.3 无功功率 (101)
4.7.4 视在功率 (101)
4.7.5 电阻、电感、电容电路的功率 (102)
4.7.6 功率因数的提高 (102)
4.7.7 最大功率传输 (104)
本章小结 (105)
习题4 (105)
第5章 三相交流电路 (111)
5.1 三相电路 (111)
5.1.1 三相电源 (111)
5.1.2 三相负载 (112)
5.1.3 线电压(电流)与相电压(电流)的关系 (113)
技能训练17―三相对称电源的仿真模型设计 (114)
5.2 对称三相电路的计算 (115)
技能训练18―三相四线制Y形对称负载测量电路的仿真计算 (117)
5.3 不对称三相电路 (118)
技能训练19―不对称三相电路的仿真测量 (120)
5.4 三相电路的功率 (121)
技能训练20―三相电路功率的仿真测量 (124)
本章小结 (125)
习题5 (125)
第6章 谐振电路 (128)
6.1 串联谐振 (128)
6.1.1 串联谐振的条件 (128)
6.1.2 串联谐振时的特征 (129)
6.1.3 R、L、C串联谐振时的频率特性 (131)
6.1.4 R、L、C串联谐振电路的通频带 (134)
技能训练21―串联谐振仿真分析 (135)
6.2 并联谐振 (138)
6.2.1 并联谐振的条件 (139)
6.2.2 并联谐振时的特征 (139)
6.2.3 R、L、C并联谐振时的频率特性 (141)
6.2.4 R、L、C并联谐振电路的通频带 (143)
6.2.5 实际电感和电容并联谐振电路 (143)
本章小结 (145)
习题6 (146)
第7章 互感电路及理想变压器 (148)
7.1 耦合电感 (148)
7.1.1 互感和互感电压 (148)
7.1.2 互感线圈的同名端 (149)
技能训练22―互感耦合回路同名端仿真测试 (151)
7.2 含耦合电感电路的计算 (152)
7.2.1 耦合电感的串联 (153)
7.2.2 耦合电感的并联 (154)
技能训练23―去耦互感电路仿真分析 (156)
7.3 空心变压器 (160)
7.4 理想变压器 (162)
技能训练24―理想变压器的仿真测试 (164)
本章小结 (166)
习题7 (167)
第8章 一阶动态电路的分析 (169)
8.1 线性电路的动态方程及其初始条件 (169)
8.2 电路变量的初始值 (170)
8.3 一阶电路的零输入响应 (173)
8.3.1 RC电路的零输入响应 (173)
8.3.2 RL电路的零输入响应 (175)
技能训练25―零输入响应仿真验证 (177)
8.4 一阶电路的零状态响应 (179)
8.4.1 RC电路在直流电源激励下的零状态响应 (179)
8.4.2 RL电路在正弦电源激励下电路的零状态响应 (180)
技能训练26―零状态响应的仿真求解 (181)
8.5 一阶电路的全响应 (182)
技能训练27―串、并联电路的仿真测试 (186)
本章小结 (189)
习题8 (190)
第9章 二端口网络 (193)
9.1 二端口网络的基本概念 (193)
9.2 二端口网络的常用定理 (194)
9.2.1 特勒根定理 (194)
9.2.2 互易定理 (194)
9.2.3 替代定理 (196)
技能训练28―特勒根定理、互易定理和替代定理的仿真验证 (197)
9.3 二端口网络的参数 (202)
9.3.1 Y参数 (202)
9.3.2 Z参数 (205)
9.3.3 T参数 (206)
9.3.4 H参数 (207)
技能训练29―二端口电路Z参数的仿真分析 (210)
9.4 二端口的等效电路 (212)
9.5 二端口的转移函数 (213)
9.6 二端口的连接 (213)
本章小结 (214)
习题9 (215)
参考文献 (218)
“电路分析基础”是电类专业的一门重要的专业基础课。教学实践表明,学生对专业基础课程掌握的优劣,直接影响其对后续专业课程的掌握。因此,引导学生明确电路理论的基本概念,培养科学的思维能力,提高分析问题和解决问题的能力是本书编写的宗旨。
多年来,作者在对不同专业的“电路分析基础”课程的教学中,先后使用过多种教材和讲义,在教学实践中,通过不断地对教学内容进行调整、提炼和更新,逐步地形成了有一定特色的讲稿,经过试用修改,而形成了本书。
在编写中,作者充分考虑了教学适用性。在内容安排上,既遵循了电路理论本身的系统和结构,也注意了适应学生的认识规律,并合理、有序地组织教材的内容,使各章、节的中心明确,层次清楚,概念准确,论述简明。对概念、定理、定律、方法等不仅注重正确地表述其内容,更注重其物理意义和科学道理,注重具体概念的应用场合、应用条件及在不同的情况下的变通处理。
本书的重要特点是引入Multisim仿真技术作为一个有效的教学手段。针对本课程概念多、理论性强、实践性强、比较抽象的特点,以及教学中的现状和存在的问题,引入了Multisim仿真技术,改革了传统的教学模式,即将Multisim仿真技术融入到课堂教学中,通过仿真演示,使课堂教学和仿真技术相结合,加深学生对课堂内容的理解和掌握,实现理论与实践教学的一体化。实践证明,这种“教、学、做一体化”的教学模式大大调动了学生的学习积极性和主动性,对于帮助学生树立理论联系实际的工程观点,提高分析问题、解决问题的能力和自主探究精神都起着非常重要的作用。
本书共包括9章内容:电路的基本概念和基本定律;电路的等效变换;直流电阻电路的分析方法和基本定理;正弦交流电路稳态分析;三相交流电路;谐振电路;互感电路及理想变压器;一阶动态电路的分析;二端口网络。在具体使用过程中各学校可以根据专业和学时安排进行选学。
本书由苏州经贸职业技术学院徐进、俞梁英担任主编,苏州经贸职业技术学院张庆芳、江苏省广播电视大学张家港分院杨卫、成都工业学院范玲俐担任副主编。具体分工如下:徐进编写第1、3章以及承担了全书统稿工作,俞梁英编写了第2、4章并协助统稿,张庆芳编写了第5、9章,范玲俐编写了第7章,杨卫编写了第6、8章。
本书从内容安排到具体论述,贯彻了从事电路理论教学的同人们多年来的教学实践,是各位老师辛勤劳动的结晶,在此一并表示诚挚的谢意。
本书配有免费的电子教学课件和习题答案,请有需要的教师登录华信教育资源网(www.hxedu.com.cn)免费注册后下载,如果有问题请在网站留言或与作者联系(E-mail:szxujin@qq.com)。
由于编者水平有限,书中难免会有疏漏之处,恳请各位同行和广大读者批评指正。
编 者
我是一名有一定电路基础但希望进一步提升的工程师,而《电路分析与仿真应用》这本书对我来说,就像是打开了一扇新的大门。书中对于一些高级电路概念的阐述,比如非线性电路的分析方法,以及傅里叶变换在电路分析中的应用,都写得非常深入且富有启发性。我一直对如何准确分析复杂非线性电路感到头疼,但这本书通过对二极管和三极管等元件的非线性特性的详细建模和仿真分析,提供了一种全新的视角,让我能够更有效地理解和处理这类问题。书中对瞬态分析和稳态分析的区分与结合,也帮助我更好地理解电路在不同时间尺度下的行为。特别值得一提的是,书中对某些常用元器件的参数选择对电路性能的影响分析,让我意识到在实际设计中,细节的微小调整可能带来巨大的性能差异。这本书的深度和广度,让我收获颇丰,也让我对自身的专业技能有了更清晰的认识和提升方向。
评分我是一名电子爱好者,平时喜欢自己动手做一些小玩意儿,之前一直觉得电路知识很难学,但《电路分析与仿真应用》这本书彻底改变了我的看法。它的语言风格非常亲切,就像一位经验丰富的老师在耐心教你一样,没有太多生硬的术语,即使是一些复杂的概念,也能用通俗易懂的比喻来解释。我特别喜欢书中关于电源电路设计的章节,它从最基础的变压器和整流器讲起,一步步讲解如何设计一个稳定可靠的直流电源,而且还结合了常见的安全注意事项。书中还提供了一些用通用元器件就能实现的一些有趣的小项目,比如一个简单的LED调光器,我跟着书上的步骤,很快就成功做出来了,那种成就感是无与伦比的。这本书让我觉得学习电路不再是枯燥的任务,而是一场充满乐趣的探索,也让我更加期待未来能用电路知识创造出更多有趣的东西。
评分拿到这本《电路分析与仿真应用》真的让我惊喜连连。我一直对电路领域很感兴趣,但苦于理论知识的枯燥和实践操作的局限,总是感觉隔靴搔痒。这本书恰恰填补了我的这个空白。它不仅仅是枯燥的公式堆砌,而是将抽象的电路原理通过生动形象的语言和丰富的实例深入浅出地阐述。特别是关于节点电压法和网孔电流法的讲解,作者用了非常多贴近实际的例子,让我一下子就理解了这些看似复杂的计算方法。而且,书中对不同电路元件的特性描述也十分到位,电阻、电容、电感,每一个都讲得非常透彻,不仅仅是给出了定义,更深入分析了它们在电路中的作用和影响。我最喜欢的是书中的一个章节,专门讲解了如何分析一个简单的收音机电路,从最基础的信号调谐到最后的音频放大,每一步都清晰可见,让我感觉自己真的在亲手搭建一个电路。这本书就像一位循循善诱的良师益友,不仅传授了知识,更激发了我对电路研究的极大热情。
评分这本书最让我印象深刻的,是它在理论深度和应用广度上的绝佳平衡。作为一个初学者,我很容易被大量的公式和定理吓倒,但《电路分析与仿真应用》这本书却巧妙地将理论知识融入到了具体的应用场景中。比如,在讲解叠加定理的时候,作者并没有仅仅停留在理论推导,而是通过一个实际的电力系统中不同负载对电压的影响来展示其应用价值,让我立刻意识到这个定理在解决实际问题中的强大威力。书中对各种仿真软件的介绍也让我眼前一亮,特别是SPICE的详细讲解,从基础指令到复杂模型的建立,都进行了细致的演示,这对于我们这些缺乏昂贵实验设备的学生来说,简直是福音。我跟着书中的步骤,在电脑上模拟了一个RLC串联谐振电路,亲眼看到频率变化对电流和电压的影响,这种直观的体验远比死记硬背公式要深刻得多。这本书让我看到了理论与实践结合的无限可能,也为我今后的学习和研究指明了方向。
评分不得不说,《电路分析与仿真应用》这本书在“应用”这一块做得非常出色,完全打破了我之前对电路书籍“纸上谈兵”的刻板印象。书中的很多案例都来源于真实的工程项目,从简单的信号滤波电路到复杂的电源管理系统,每一个案例都剖析得细致入微。例如,在介绍放大电路时,作者不仅仅停留在增益的计算,而是深入探讨了输入输出阻抗、带宽限制以及噪声分析等关键指标,并且通过仿真结果来验证理论分析的准确性。这让我深刻体会到,在实际工程中,这些细节往往是决定电路性能成败的关键。我尤其喜欢书中关于PCB布局与布线对信号完整性的影响的章节,这部分内容在很多教材中都被忽略了,但对于我们这些要做实际产品的人来说,却是至关重要的。这本书让我明白,电路设计远不止是画原理图,更包含了大量的工程实践考量。
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