電路基礎與仿真實驗（簡體書）

本書是全國高等職業教育 “十一五” 國家級規劃教材。
全書共11章，主要內容包括電路的基本概念與定律，直流電路分析，正弦交流電路的基本概念與分析，互感耦合電路，三相交流電路，非正弦周期信號電路，線性動態電路分析等，另有二端口網絡和非線性電阻電路可根據不同專業的需要作為選修內容。各章含有內容提要、本章小結和習題。
全書按照理論聯系實際，注重“講、學、做”統一的原則編寫，書中各章內容配有相應的計算機仿真實驗，書后還提供了10多個實際操作實驗。在學習過程中，將電路的理論知識與仿真實驗和操作實驗結合起來，可使學生加深對電路基本概念、基本定律和電路分析方法的理解，增強學生應用計算機分析電路的能力以及實踐操作能力，為學生學好后續電類專業課程打下堅實的基礎。
本書內容深入淺出、通俗易懂，全書敘述重點突出、概念清楚，可作為高職高專院校電子信息類和電子、電氣類各專業的教材，也可供相關電類工程技術人員參考使用。

第1章　電路的基本概念和定律　1
1.1　電路和電路圖　1
1.1.1　電路　1
1.1.2　電路圖　2
1.2　電路的基本物理量　3
1.2.1　電流　3
1.2.2　電壓　4
1.2.3　電功率　6
1.3　歐姆定律與電阻元件　6
1.3.1　歐姆定律　6
1.3.2　電阻元件　7
1.4　基爾霍夫定律　8
1.4.1　基爾霍夫電流定律　9
1.4.2　基爾霍夫電壓定律　9
1.5　獨立電源　10
1.5.1　獨立電壓源　10
1.5.2　電流源　12
1.5.3　負載獲得最大功率的條件　13
1.6　受控電源　13
1.6.1　受控電源　13
1.6.2　受控電源的類型　13
本章小結　14
習題　15
仿真實驗 1　直流電路的電位、電壓測量　16
仿真實驗 2　基爾霍夫定律的驗證　19
仿真實驗 3　功率的測量實驗　20

第2章　直流電路的分析　22
2.1　電阻的串并聯等效變換　22
2.1.1　電阻的串聯電路　22
2.1.2　電阻的并聯電路　23
2.1.3　電阻的混聯電路　25
2.2　電阻Y-△網絡的等效變換　26
2.2.1　電阻的Y形連接和△形連接　26
2.2.2　電阻的Y形網絡和△形網絡的等效變換　27
2.3　電壓源與電流源的等效變換　28
2.3.1　實際電源的模型與等效變換　28
2.3.2　有源支路的簡化　29
2.4　支路電流分析法　31
2.4.1　分析線性電路的一般方法　31
2.4.2　支路電流分析法　31
2.4.3　支路電流法的解題步驟　33
2.5　網孔電流分析法　33
2.5.1　網孔電流　33
2.5.2　網孔電流分析法　33
2.5.3　網孔電流分析法的解題步驟　35
2.5.4　含有理想電流源電路的網孔方程　35
*2.5.5　回路電流分析法　36
2.6　節點電壓分析法　36
2.6.1　節點電壓　37
2.6.2　節點電壓分析法　37
2.6.3　節點電壓分析法的解題步驟　38
2.6.4　含有理想電壓源電路的節點方程　39
*2.6.5　彌爾曼定理　40
2.7　疊加定理與替代定理　40
2.7.1　疊加定理　41
*2.7.2　齊性定理　42
*2.7.3　替代定理　43
2.8　戴維南定理與諾頓定理　44
2.8.1　二端網絡　44
2.8.2　戴維南定理　44
*2.8.3　諾頓定理　46
2.9　含受控源電路的分析　47
2.9.1　受控電源的控制特性　47
2.9.2　含有受控電源電路的分析方法　48
本章小結　50
習題　52
仿真實驗 1　實際電壓源與實際電流源的等效變換　55
仿真實驗 2　直流電路節點電壓與支路電流分析　57
仿真實驗 3　疊加定理的驗證　59
仿真實驗 4　戴維南定理的驗證　60

第3章　正弦交流電路的基本概念　62
3.1　正弦交流電的電流和電壓　62
3.2　正弦量的三要素　62
3.2.1　振幅值與有效值　62
3.2.2　正弦量的相位、角頻率與周期　63
3.2.3　正弦量的相位差　64
3.3　正弦交流電阻電路　65
3.3.1　電阻元件上電壓與電流的關係　65
3.3.2　電阻元件的功率　65
3.4　正弦交流電感電路　66
3.4.1　電感元件　66
3.4.2　正弦交流電感電路　67
3.5　正弦交流電容電路　68
3.5.1　電容元件　68
3.5.2　正弦交流電容電路　70
本章小結　71
習題　72
仿真實驗　正弦交流信號的測量　72

第4章　正弦交流電路的分析　75
4.1　相量法　75
4.1.1　復數概述　75
4.1.2　正弦量的復數表示法　77
4.1.3　復數形式的歐姆定律與基爾霍夫定律　78
4.2　阻抗和導納　80
4.2.1　阻抗　80
4.2.2　導納　81
4.3　RLC串聯電路　82
4.3.1　RL串聯電路　82
4.3.2　RC串聯電路　82
4.3.3　RLC串聯電路　82
4.4　RLC并聯電路　83
4.4.1　RL并聯電路　83
4.4.2　RC并聯電路　84
4.4.3　RLC并聯電路　84
4.5　正弦交流電路的相量圖求解法　85
4.5.1　用相量圖分析正弦交流電路的主要依據　85
4.5.2　用相量圖求解正弦交流電路的方法　85
4.6　復雜正弦交流電路　86
4.6.1　阻抗與導納的等效互換　87
4.6.2　阻抗串并聯電路的計算　88
*4.6.3　復雜電路的計算　89
4.7　正弦電路中的功率　90
4.7.1　瞬時功率　90
4.7.2　有功功率　90
4.7.3　無功功率　91
4.7.4　視在功率　91
4.7.5　復功率　91
4.7.6　功率因數的提高　92
4.8　串聯諧振電路　93
4.8.1　諧振現象與諧振條件　93
4.8.2　串聯諧振時電路的特點　94
4.8.3　串聯諧振電路的品質因數　94
4.9　并聯諧振電路　95
4.9.1　諧振條件　95
4.9.2　并聯諧振時電路的特點　96
4.9.3　并聯諧振電路的品質因數　96
4.9.4　電感線圈與電容器并聯諧振電路　98
本章小結　98
習題　100
仿真實驗 1　正弦交流串聯電路實驗　102
仿真實驗 2　正弦交流并聯電路實驗　105
仿真實驗 3　功率與功率因數的提高實驗　106
仿真實驗 4　RLC串聯諧振和并聯諧振電路實驗　109

第5章　互感耦合電路　113
5.1　互感　113
5.1.1　互感電壓　113
5.1.2　互感系數與耦合系數　114
5.1.3　互感線圈的同名端　114
5.1.4　互感的等效受控電源電路　116
5.2　互感電路的計算　116
5.2.1　互感串聯電路　116
5.2.2　互感并聯電路　117
5.2.3　互感消去法　118
5.3　變壓器電路　120
*5.3.1　空心變壓器　120
5.3.2　理想變壓器　121
本章小結　123
習題　124
仿真實驗 1　互感耦合電路的測量實驗　125
仿真實驗 2　理想變壓器的測量實驗　128

第6章　三相正弦交流電路　130
6.1　三相電源　130
6.1.1　三相電源的產生　130
6.1.2　三相電源的Y、△形連接　131
6.2　三相負載　132
6.2.1　三相負載的Y形連接　132
6.2.2　三相負載的△形連接　134
6.3　對稱三相電路的計算　135
*6.4　不對稱三相電路的計算　136
6.5　三相電路的功率　139
6.5.1　三相電路的有功功率　139
6.5.2　三相電路的無功功率　139
6.5.3　三相電路的視在功率　139
6.5.4　三相負載的功率因數　140
本章小結　141
習題　141
仿真實驗 1　三相交流電路負載星形連接實驗　142
仿真實驗 2　三相交流電路負載三角形連接實驗　143

第7章　非正弦周期電路　145
7.1　非正弦周期信號的基本概念　145
7.1.1　非正弦周期信號　145
7.1.2　非正弦周期信號的產生　145
7.2　非正弦周期信號的諧波分析　146
7.2.1　非正弦周期信號的傅里葉分解　146
7.2.2　幾種對稱的周期函數信號　149
7.3　有效值、平均值和平均功率　151
7.3.1　有效值　151
7.3.2　平均值　152
7.3.3　平均功率　153
7.4　非正弦周期電路的計算　154
*7.5　濾波器　157
7.5.1　低通濾波器　157
7.5.2　高通濾波器　158
7.5.3　帶通濾波器　159
7.5.4　帶阻濾波器　159
本章小結　159
習題　160
仿真實驗　非正弦周期信號傅里葉分析仿真實驗　162

第8章　線性動態電路的分析　166
8.1　換路定律　166
8.1.1　過渡過程的概念　166
8.1.2　換路定律　167
8.1.3　電壓、電流初始值的計算　168
8.2　RC電路的動態分析　169
8.2.1　RC電路的全響應　169
8.2.2　RC電路的零輸入響應　170
8.2.3　RC電路的零狀態響應　171
8.2.4　微分電路和積分電路　171
8.3　RL電路的動態分析　173
8.3.1　RL電路的全響應　173
8.3.2　RL電路的零輸入響應　174
8.3.3　RL電路的零狀態響應　174
8.4　一階動態電路的三要素法　176
8.5　RLC串聯電路的動態分析　178
8.6　動態電路的運算法　180
8.6.1　拉普拉斯正變換與反變換　180
8.6.2　線性電路的復頻域模型　180
8.6.3　動態電路的運算法　182
本章小結　182
習題　183
仿真實驗 1　一階RC電路充放電特性測量　185
仿真實驗 2　微分電路和積分電路仿真實驗　187
仿真實驗 3　LC阻尼振蕩電路仿真實驗　189

第9章　二端口網絡　192
9.1　二端口網絡　192
9.2　二端口網絡的方程和參數　193
9.2.1　導納參數方程　193
9.2.2　阻抗參數方程　194
9.2.3　傳輸參數方程　195
9.2.4　混合參數方程　196
9.3　無源二端口網絡的等效電路　197
9.3.1　T形等效電路　198
9.3.2　π形等效電路　198
本章小結　200
習題　200
仿真實驗　二端口網絡參數的測量　201

第10章　非線性電阻電路　203
10.1　非線性電阻元件　203
10.1.1　非線性電阻的分類　203
10.1.2　非線性電阻的電阻值　204
10.2　非線性電阻電路的圖解法　204
10.2.1　非線性電阻的串聯　204
10.2.2　非線性電阻的并聯　205
10.2.3　簡單非線性電路的圖解分析法　206
10.3　非線性電路的解析法　207
本章小結　208
習題　208

*第11章　電路實驗指導　209
11.1　電路基礎實驗教學要求　209
11.2　實驗　211

附錄　ZH-12型通用電學實驗臺功能介紹　233
參考文獻　235