电路邱关源

」7荐积烈分 第八章二阶电路 81阶路的输入吶应 §82-阶巳路的零状恋响龐和阶跃响应 氵83二阶良路的冲激响应... 24以 8-1结束语, 题 第九章~阶和二阶非线性电路 拿-1非线性电容元件和电感元件......... ...255 92-阶菲线性电路......... 5 9:二阶非线性电路方程 9-4状态平面 §9-非线骨抵荡电路......... ......"276 趣 第十章相量法...... 101工弦量... n■ 10-2相回法的基本揖 1多电路定种的相量形式...... 295 了题 第十一章正弦电流电路的分析 11-1凯抗和导纳... 如04 811-2限抗(导纳)的串联和并联,相量图 ............312 §l1-3⊥电流电路的功率 3|8 8I-4复功率... 811-5正弦电流电路的稳态分析 》11-6正弦电流电路的串联谐振 11-7正弦电流电路的并联谐振·... 4 8了只最大功率佔...... 题 第十二章具有欄合电感的电路 互成 -2具裡合呕感的电路的计算 【23完变压滑 §1-4玊思变压搭...... 374 376 箅十三章三相电路... ▲■4山- 13-三相电......... 氵132对啐三相电路的计算......... 385 L3-3不对称二枉电路的概念......---.........---390 8t3-4三相趄路的功率 可题 第士四章非正弦周期电流电路和信号的频谱 141拉上弦周期电流 5142周期晰数分解为傅里级数... ■■■■p■『■ 氵」4-3圯叶激数的指数形式 ......·......4 」4-4有数值、均值和平均功率 ............415 』45县强期电流电路的计算 41B 14-6对称三相巳路屮的高次诺汲............ §147里川积分菏介...... 习g 习题答聚 437 第一章电路模型和电路定律 内容提要 本章介绍电路模型和理想电路元件,其中囟括电沮、电容、电 感、独立电源和受控电源。引进了电流、电压的参考方向的概念 基尔霍夫定律是集总电路的基本定律,它包括电流定律和电 压定律。基尔霪夫定律与构成电路的元件性质无关, §↑-1电路和电路模型 笑际吃路是由电气器件相联接而构成的。这里所的电气 器件泛指实际的电烙部件,如电阻器、电容,电感线郾、凸体管 变压器等霁。在电路中,随着电流的通过,进行从其他形式的館 量转换试申能、电能的传输和分配以及把电能转换成所能要的其 他式能虽的过程。典型的例一子是电力糸统.发电!的发也机组 把热能或原子能或水能等转换成电能,通过变压器输电线笑输i 给各用电单位,那里又把电能转换成杋械能、光能、热能等:这样 怜成了-·个投为复杂的电路或系统2我们把供给电能的设爸称为 岂源,阿把用电设备称为负藏 电烙的一重要作用是信号的处理。通过电路把施加的仁 称为藏励变换或“加工”成为其他所需要的输出(称为响应)。收 旨机戌屯視机的週谐哐路是用米选择所需要的号的,而于收 到信号是很微的,所以需要专为放大信号厅的放大电路:调 皆电路和放大仵川就是处理激励信号使之成为所需要的 ! 在其他许多场合,如自动控制设备、计算机、通讯设备等方面 有神类繁多、为完成不问任务的各种电嵴 实际电路的儿何尺相差甚大。电力系统或通讯系统可能跨 越省界、国界甚至是洲际的,但集成电路的芯片则不大于指甲,测 在这样大小的芯片上却可能有成千上刀甚至数十万个品体管相互 联接成为一个复杂的电路或系统。 电路理论主要研究电路中发生的电磁现象,而用电流、电荷 电压或磁通等物理量来描述其中的过程。电路理论的目标是计算 电路中各器件的端电流和端子间的电压,而一般不涉及器件内部 发生的物理过程。电路理论中有一个重要的假设,当构成电路的 器件以及电路本身的尺寸远小于路工作时的电磁波的波长,或 者说电优波通过电路的时间可认为是瞬时的,则电懒场理论科宴 践均证明在任意时刻流入各器作任·端子的电流和任两个端子间 的电斥郡将是单值的量。在这种近似祭件下,我们用足以反其 电磁性质的一些理想电路兀件或它们的组合来模拟实际电络中的 器件。种理想电路元件称为集总元件或集总参数元件理想电 路元件是具有某种定的电磁性质的假想元件。它是→种想化 的模型#具有精确的数学定义a电路理论中我们用抽象的理想兀 件及其组合近似地代替实际的器件,从而构成了与实际电路相对 应的电路模型。实际电路中各器件的端子是通过导线相互联接起 来的,厕在电路模型中各理想元件的端子是用“理想寻线”联接起 来的。 理想电路元件是通过端子与外部相联接的,而根据端子的数 目可分为二端、三缙、四端元件等等。我们认为在任何时刻从具 有两个端f的集总元件的一个端子流入的电流将恒等从另一端 子流出N电流,并且元件的端电压是单值的。对于多于两个端子 2 的集总元件说,在任何时刻流人任...端的电流和任意两端之 间的电汴是单值們量。巾集总什构成的电路称为集总电路,或 只有集总參数的电路。从电磁场岬论的观点,集总路的尺小 全忽不计。如果实酥电路的尺寸不远小于匕仵吋岂磁波的 波长,则这种电路便不能按集总电路来处理。本书正文只考虑某 总电路,分布咀路(或称为是有分布参数的电路)在附录中介绍: 木章后断将分别介绪各种(理想)路元件(今后涉及的-般 均为想元仁,故往往略去“理想”字),如二端电阻污件、电容元 件、电感元件等等 图1-1a所示的一个简单的实际电路,其中有一个电源(干电 池),个负或(小灯炮)和两根联接导线,其电路模型将如图1-1b 所示,电阻元件R表示小灯炮,千电池用电压游U和电阳元件 R,米表示,而联接导线在电路模型中用相应的理想导线(即认为 它佾的屯阻为零)或线段来表示。 〔b〕 图1-1电路模型 应当注意电路元件与实际器件的区别。例如实验空或电仪 器屮用門各式谷样的电阻器、电容器、线圈、体管等等,一般都可 以用电路元件及它们的组合来模拟,但两者之间不完全等同。通 常在一定的工作条件下,根据实际器件的主要物理功熊可按不同 的精确积度判电烙亓饵及它们的组合来子以摸拟。如,在I作 率七较供时,个线圈就卟以用电{郡电感元件的串联宀构 成的模型水播迩。当率较高时,线圈的绕线之间的电容效应就 不簪忽视,这种情况下表征这个线圈的较精确闩標型还应当包含 电容元件。总之在不同条件下,同一实际器件吁能要用不同的电 跻模型来模拟,本书将不涉及如何建立模型的问题。 今后我们所说的电路一舭均煮由理想电路元件构成的抽象屯 路而非实际电路。大量实践充分证实只要电路模型取得恰当,按 抽象电路分析计舞所得结果与对应的实际屯路中测量所得结果基 本上是“致的。当然,如果电路模型选择得不好,则会造成很人误 差,时甚至还河能导致自相矛盾的结果。在某种意义上可以说 电路理论是一门相当精确的工程学科,这是因为按理论所预测的 电路性状一般与实际情况是十分接近的 电路理论是一门研究网络1分析和网络综合或没计的基础 工程学科,它涉及的而非常广泛。本书的主要内容是介细电路理 论的人门知识其重点是电路的分析,它探讨电路的基本定律和定 ,并讨论电峰的各种计算方法。电路中的物埋量主要有电流、电 、电压和磁通。此外,能量和功率也很重要。无论简单的还是复 杂的实际电路都可以通过儿种理想电路元件所均成的拍象电路允 分地锚述,分析和计算这砷电路的基本定律也只有几个研究电 賂分析-个重要「标往往是为了逝行电路的设计,并力图使得 设计巾路的性能良好,同时又要设法降低其成本提高叫靠性等。 本书将涉及一点有关电路设计的初步知识。 §}2电流和电压的参考方向 电流在导线中或-个电路元件中流动的实际方向只有两种可 1.本B中“网络与“电路”将不加区分地被引用:近年来同外有人主张不博月 网络" neWark):而只“电略(icu),共要理由是“网络”的全「泛 文际力 口88 网1-2也流方问 能,见图L-22当有电付的净流量从A流人并从B端沇出時 习惯上就认为电流足从A端流问B端,反之,则认为电流是从R 端流向A端。电路分析中,有时对某“段电路中电流实际流动 向很难预先判断出来,有时电流的实际方向还在不断地改变,因此 很难在电路中标明电流的实际方向。由于这些原閃,引入了电流 参考方的概念 在图13中先选定其中某个方向作为电流的方向,这个方 向叫做电流的参若方向(图中开实线表示)。当然所选的方向并不 定就是电宛实际的方向(图用虚线表示)。把电看成代数 量。若电流的参考方向与的实际方向一镦,则电流为正值( ;反之,爷电流的参考方问与它的实际方向相反,娜电亂为负值 (x0 图1-3电流的参考方」 电流的参考方向是任意指定的,在电路中一殺用箭头袤示 也有用双下标表示的,如i,其参考方向是由A指向B 同理,两点,间的电压的实际方问(即高电位点指网低电位点 的方向)只有两种可能,明以选定其中任意一个方向为电压的参 些向。同时把电压看成代数。当电压的參枵方向与它的实 际}向致时,电乐为正值(t>0);反之,当电压的多考七 的实际方回相反时,电压为负值(