电路基础

前    言
电路基础是高等学校电类专业的一门专业基础课程，是一门理论性和实践性很强的课程。为了进一步加强工学结合、校企合作，本书在编写的过程中针对应用型本科的实际情况，本着“必需、够用”的原则，结合目前电路基础教学内容的改革和新技术的发展趋势，充分考虑到电类专业学生学习电路基础的实际情况，注重基本理论的讲述，突出理论在实践中的应用。本书既满足应用型本科教学需要，又满足企业职工培训需要。
本书主要包括直流电路、交流电路和动态电路三部分，共分为12章。第1章以直流电路为对象，讨论电路的基本概念及基本定律。第2章介绍电阻电路的等效变换。第3章介绍电路分析方法。第4章介绍正弦稳态电路，包括相量法、谐振等。第5章介绍三相电路。第6章介绍非正弦周期信号电路的分析。第7章介绍互感电路，包括同名端的判断及互感电路的分析。第8章介绍线性动态电路的时域分析。第9章介绍线性动态电路的复频域分析。第10章介绍二端口网络，包括二端口网络的参数、二端口网络参数间的关系及二端口网络的等效电路等。第11章介绍磁路和铁芯线圈电路，包括磁路及基本物理量、磁路的基本定律等。第12章介绍均匀传输线。
本书由辽宁科技学院和沈阳工业大学的老师及辽宁溪钢冶金设备股份有限公司的电气高级工程师共同编写，是编者对应用型本科学校电路基础课程改革的成果之一，可作为高等应用型本科学校电类专业的教材，也可作为企业职工技术培训的指导书。
本书由辽宁科技学院的于宝琦、于桂君，沈阳工业大学的马晓娜担任主编，共同负责全书内容的组织和定稿，辽宁溪钢冶金设备股份有限公司的电气高级工程师刘德政，辽宁科技学院的王静、陈亚光担任副主编，辽宁科技学院的孙禾、李响参编。具体编写分工如下：第1章由孙禾和李响编写；第2章由刘德政编写；第3、4、5章由于宝琦编写；第6、11章由王静编写；第7章由陈亚光和刘德政编写；第8、9、10章由于桂君编写；第12章由马晓娜编写。
辽东学院工程技术学院副院长王殿学教授审阅了全书，对全书的内容提出了许多宝贵意见。此外，本书在编写过程中得到了辽宁科技学院许多领导和老师的支持及帮助，在此一并表示感谢。
由于编者能力有限，书中难免有错误和不妥之处，恳请使用本书的师生及其他读者积极地提出批评和改进意见，以便帮助我们不断改进和提高。

编  者            
2020年1月

本书注重基本理论的讲述，突出理论在实践中的应用，为学生提供电路分析基础方面的基本知识和技能，并为学生今后就业及适应工作岗位打下扎实的基础。本书主要包括直流电路、交流电路和动态电路三部分，共分为12章。第1章以直流电路为对象，讨论电路的基本概念及基本定律。第2章介绍电阻电路的等效变换。第3章介绍电路分析方法。第4章介绍正弦稳态电路，包括相量法、谐振等。第5章介绍三相电路。第6章介绍非正弦周期信号电路的分析。第7章介绍互感电路，包括同名端的判断及互感电路的分析。第8章介绍线性动态电路的时域分析。第9章介绍线性动态电路的复频域分析。第10章介绍二端口网络，包括二端口网络的参数、二端口网络参数间的关系及二端口网络的等效电路等。第11章介绍磁路和铁芯线圈电路，包括磁路及基本物理量、磁路的基本定律等。第12章介绍均匀传输线。为了使读者更好地掌握和理解课程内容，书中有较多贴近实际的例题和习题，本书*后附有部分习题的参考答案。本书可作为高等应用型本科学校电类专业的教材，也可作为企业职工技术培训的指导书。

本书注重基本理论的讲述，突出理论在实践中的应用，为学生提供电路分析基础方面的基本知识和技能，并为学生今后就业及适应工作岗位打下扎实的基础。本书主要包括直流电路、交流电路和动态电路三部分，共分为12章。第1章以直流电路为对象，讨论电路的基本概念及基本定律。第2章介绍电阻电路的等效变换。第3章介绍电路分析方法。第4章介绍正弦稳态电路，包括相量法、谐振等。第5章介绍三相电路。第6章介绍非正弦周期信号电路的分析。第7章介绍互感电路，包括同名端的判断及互感电路的分析。第8章介绍线性动态电路的时域分析。第9章介绍线性动态电路的复频域分析。第10章介绍二端口网络，包括二端口网络的参数、二端口网络参数间的关系及二端口网络的等效电路等。第11章介绍磁路和铁芯线圈电路，包括磁路及基本物理量、磁路的基本定律等。第12章介绍均匀传输线。为了使读者更好地掌握和理解课程内容，书中有较多贴近实际的例题和习题，本书*后附有部分习题的参考答案。本书可作为高等应用型本科学校电类专业的教材，也可作为企业职工技术培训的指导书。

于宝琦，女，副教授、电工电子教研室主任。1987年7月至今负责电类基础课程的教学工作，积累了丰富的实战经验和教学经验，校级《电路原理》精品课负责人，多次获评校级优秀教师。

目 录 
第1章 电路的基本概念及基本定律 1 
1.1 电路的组成及电路模型 1 
1.2 电路的基本物理量 2 
1.2.1 电流 2 
1.2.2 电压 2 
1.2.3 电位 3 
1.2.4 功率和电能 4 
1.3 基尔霍夫定律 5 
1.3.1 基本术语 5 
1.3.2 基尔霍夫电流定律 5 
1.3.3 基尔霍夫电压定律 6 
1.4 电路元件 7 
1.4.1 无源电路元件 7 
1.4.2 有源电路元件 10 
1.5 电路的工作状态 12 
1.5.1 开路 12 
1.5.2 短路 12 
1.5.3 有载状态 13 
1.6 应用举例 14 
1.7 技能训练—基尔霍夫定律的验证 14 
本章小结 16 
习题1 17 
第2章 电阻电路的等效变换 20 
2.1 电路的等效变换 20 
2.2 电阻的串联和并联 21 
2.2.1 电阻的串联 21 
2.2.2 电阻的并联 21 
2.2.3 电阻的混联 22 
2.3 电阻Y形连接与△形连接及其等效变换 23 
2.3.1 电桥电路 23 
2.3.2 电阻的Y-△等效变换 23 
2.4 一端口网络的输入电阻 26 
2.5 一端口网络电源模型及其等效变换 26 
2.5.1 理想电源模型的等效变换 26 
2.5.2 实际电源的两种模型及其等效变换 27 
2.5.3 受控源的等效变换 29 
2.6 应用举例 29 
本章小结 30 
习题2 31 
第3章 电路分析方法 35 
3.1 支路电流法 35 
3.2 网孔电流法 36 
3.3 节点电压法 39 
3.4 叠加定理 41 
3.5 等效电源定理 43 
3.5.1 戴维南定理 43 
3.5.2 诺顿定理 45 
3.6 功率传输定理 47 
*3.7 互易定理 49 
3.8 应用举例 51 
3.9 技能训练 52 
3.9.1 叠加定理的验证及仿真测试 52 
3.9.2 戴维南定理的验证及仿真测试 55 
本章小结 58 
习题3 59 
第4章 正弦稳态电路 63 
4.1 正弦量的基本概念 63 
4.1.1 正弦量的“三要素” 63 
4.1.2 瞬时值、值、有效值 63 
4.1.3 周期、频率和角频率 64 
4.1.4 相位、初相、相位差 64 
4.2 正弦量的相量表示法 66 
4.2.1 复数 66 
4.2.2 正弦量的相量表示法 67 
4.3 元件伏安关系的相量形式 68 
4.3.1 电阻元件伏安关系的相量形式 68 
4.3.2 电感元件伏安关系的相量形式 69 
4.3.3 电容元件伏安关系的相量形式 71 
4.4 基尔霍夫定律的相量形式 73 
4.5 阻抗和导纳 74 
4.5.1 阻抗 74 
4.5.2 导纳 76 
4.5.3 阻抗的串联和导纳的并联 77 
4.6 正弦稳态电路的分析 78 
4.7 正弦稳态电路的功率 79 
4.7.1 二端网络的功率 79 
4.7.2 提高功率因数的方法及意义 81 
4.7.3 功率传输定理 82 
4.8 正弦交流电路的谐振 83 
4.8.1 串联谐振 83 
4.8.2 并联谐振 84 
4.9 应用举例 85 
4.10 技能训练 85 
4.10.1 RLC无源端口网络的设计与参数的测定 85 
4.10.2 日光灯电路的连接及功率因数的提高 87 
本章小结 90 
习题4 91 
第5章 三相电路 93 
5.1 三相电源 93 
5.1.1 三相电源的产生及特点 93 
5.1.2 三相电源的连接 94 
5.2 对称三相电路的分析和计算 95 
5.2.1 负载Y形连接 96 
5.2.2 负载△形连接 98 
5.3 不对称三相电路的分析和计算 99 
5.4 三相电路的功率 103 
5.4.1 三相电路功率的计算 103 
5.4.2 三相电路功率的测量 104 
5.5 应用举例 106 
5.6 技能训练 107 
5.6.1 三相电路电压和电流的测量 107 
5.6.2 三相电路功率的测量及相序指示器 110 
本章小结 113 
习题5 114 
第6章 非正弦周期信号电路的分析 117 
6.1 非正弦周期信号的谐波分析法 117 
6.1.1 非正弦周期量的傅里叶级数分解 117 
6.1.2 非正弦周期信号的频谱 120 
6.2 非正弦周期信号的平均值、有效值和非正弦周期信号电路的平均功率 120 
6.3 非正弦周期信号电路的谐波分析法 123 
6.4 应用举例 124 
本章小结 126 
习题6 127 
第7章 互感电路 128 
7.1 互感电路的基本概念 128 
7.1.1 互感电压 128 
7.1.2 互感系数 128 
7.1.3 互感线圈的同名端 129 
7.1.4 耦合电感的伏安关系 131 
7.2 互感线圈的连接及等效电路 131 
7.3 含有耦合电感电路的分析 135 
7.4 空芯变压器 138 
7.5 理想变压器 139 
7.6 应用举例 140 
本章小结 142 
习题7 142 
第8章 线性动态电路的时域分析 145 
8.1 换路定律和初始值的计算 145 
8.1.1 换路定律 145 
8.1.2 初始值的计算 146 
8.2 一阶电路的零输入响应 147 
8.2.1 RC电路的零输入响应 147 
8.2.2 RL电路的零输入响应 149 
8.3 一阶电路的零状态响应 151 
8.3.1 RC电路的零状态响应 151 
8.3.2 RL电路的零状态响应 152 
8.4 一阶电路的全响应和三要素法 153 
8.4.1 一阶电路的全响应 153 
8.4.2 三要素法 154 
8.5 阶跃函数和一阶电路的阶跃响应 155 
8.5.1 阶跃函数 155 
8.5.2 一阶电路的阶跃响应 157 
8.6 冲激函数和一阶电路的冲激响应 158 
8.6.1 冲激函数 158 
8.6.2 一阶电路的冲激响应 159 
8.7 RLC串联电路的零输入响应 160 
8.8 应用举例 163 
8.9 技能训练—一阶电路的暂态过程 165 
本章小结 166 
习题8 167 
第9章 线性动态电路的复频域分析 171 
9.1 拉普拉斯变换的定义及性质 171 
9.1.1　拉普拉斯变换的定义 171 
9.1.2　拉普拉斯变换的性质 172 
9.2 拉普拉斯反变换的部分公式展开法 175 
9.3 复频域中的电路定律和电路模型 179 
9.3.1 基尔霍夫定律的复频域形式 179 
9.3.2 电路元件的复频域分析 179 
9.4 线性动态电路的复频域分析 183 
9.5 网络函数及其零极点 184 
9.6 应用举例 186 
本章小结 186 
习题9 187 
第10章 二端口网络 190 
10.1 二端口网络概述 190 
10.2 二端口网络方程及参数 190 
10.2.1 Y参数 190 
10.2.2 Z参数 192 
10.2.3 T参数 194 
10.2.4 H参数 196 
10.2.5 二端口网络参数间的关系 197 
10.3 二端口网络的连接和等效电路 197 
10.3.1 二端口网络的连接 197 
10.3.2 二端口网络的等效电路 198 
10.4 二端口网络的特性阻抗 201 
10.5 应用举例 202 
本章小结 202 
习题10 203 
第11章 磁路和铁芯线圈电路 206 
11.1 磁路及基本物理量 206 
11.2 铁磁材料的磁性能 207 
11.3 磁路的基本定律 209 
11.4 交流铁芯线圈的电路模型 211 
本章小结 214 
习题11 215 
第12章　均匀传输线 216 
12.1　分布参数电路 216 
12.2　均匀传输线及方程 216 
12.3　均匀传输线方程的正弦稳态解 217 
12.4　均匀传输线的原参数和副参数 221 
习题12 222 
部分习题的参考答案 224 
参考文献 230

本书注重基本理论的讲述，突出理论在实践中的应用，为学生提供电路分析基础方面的基本知识和技能，并为学生今后就业及适应工作岗位打下扎实的基础。本书主要包括直流电路、交流电路和动态电路三部分，共分为12章。第1章以直流电路为对象，讨论电路的基本概念及基本定律。第2章介绍电阻电路的等效变换。第3章介绍电路分析方法。第4章介绍正弦稳态电路，包括相量法、谐振等。第5章介绍三相电路。第6章介绍非正弦周期信号电路的分析。第7章介绍互感电路，包括同名端的判断及互感电路的分析。第8章介绍线性动态电路的时域分析。第9章介绍线性动态电路的复频域分析。第10章介绍二端口网络，包括二端口网络的参数、二端口网络参数间的关系及二端口网络的等效电路等。第11章介绍磁路和铁芯线圈电路，包括磁路及基本物理量、磁路的基本定律等。第12章介绍均匀传输线。为了使读者更好地掌握和理解课程内容，书中有较多贴近实际的例题和习题，本书*后附有部分习题的参考答案。本书可作为高等应用型本科学校电类专业的教材，也可作为企业职工技术培训的指导书。

于宝琦，女，副教授、电工电子教研室主任。1987年7月至今负责电类基础课程的教学工作，积累了丰富的实战经验和教学经验，校级《电路原理》精品课负责人，多次获评校级优秀教师。