电路分析教程

在人类发展和社会演变的漫长历史进程中，伴随着许许多多灿若星辰的科学发现和技术发明，比如阿拉伯数字、杠杆原理、万有引力定律、能量转换与守恒定律、人工取火、指南针、造纸术、蒸汽机、晶体管、集成电路、计算机等。这些发现和发明不仅极大地推进了人类的进化和社会的发展，同时也对人类生活质量的提高起到了至关重要的作用。在这些林林总总的人类智慧结晶之中，与人类生活关系密切的发现莫过于“电”。试想一下，如果没有了“电”，我们的生活将是怎样的情景？

　　“电”是当今科技腾飞的翅膀，是经济发展的动力，是人类生活的必需。作为一个现代人，如果不掌握一点电和电路的基本知识与用“电”的基本技能，那么在生活和工作中将会遇到很多不便。而对于一个当代的大学生，如果对电没有一个比常人更全面更深入的了解和把握，将很难适应激烈的职场竞争和很多技术含量较高的工作，甚至在日常生活中也会遭遇尴尬和困境。因此，在普通理工科高校相关专业开设“线性电路分析”、“电路”或“电路基础”等相关课程已成为众多高校的共识。

　　所谓“线性电路分析”（通常简称为“电路分析”）是指对主要由电阻、电感、电容构成的满足齐次性、叠加性及响应分解性的电网络进行电压、电流、功率和元件参数等变量求解的过程。而各种求解方法的研究和应用就构成了该课程的主要内容。图01给出了该课程的主要内容结构。

图01“电路分析”内容结构图

需要说明的是，从研究内容上看，该课程与后续的“信号与系统”课程很相似，见图02。两门课程的核心内容都是“解方程”。“电路分析”主要是针对直流电（信号）的激励，利用代数方程（组）求解线性纯电阻电路的支路电流和电压响应，以及在交流电（信号）作用下，利用相量（代数）方程（组）求解线性RLC电路的支路电流和电压响应； 而“信号与系统”则是针对任意信号（周期和非周期信号，连续和离散信号）的激励，主要利用微分方程（组）和差分方程（组）求解任意线性电路中支路的电流或电压响应。它们之间的差异就是激励信号的不同，从而导致求解方程（组）的方法也不尽相同。

　　“电路分析”可以认为是“信号与系统”课程的先导和基础，而“信号与系统”所讲的内容则是“电路分析”的深入和提高，是更高一级的分析技术。显然，两门课程有着密切的联系，了解它们的异同点对学习和掌握这两门课程大有裨益。

　　在“通信工程”、“电子信息工程”、“物联网工程”、“网络工程”、“机电一体化”和“自动化控制”等对电路知识要求较高的本科专业培养计划中，“电路分析”是非常重要的一门专业基础课，它不仅是“模拟电路”、“数字电路”、“高频电路”、“信号与系统”、“通信原理”和“自动控制原理”等课程的先导课程，更是一些相关专业的考研课程。另外，目前各高校的培养计划学时远远小于教学的实际需求，这就要求施教者动脑筋想办法，用尽量短的时间完成尽量多的知识传授，同时，还要加强对学生实践能力的培养。再者，目前市场上相关教材虽然很多且各有千秋，但普遍存在篇幅过大、缺少与相关课程的联系以及与实践结合不够紧密等问题。因此，编写一本既适合当前教学又能满足市场需求的教材就显得尤为重要。

　　鉴于此，在总结多年教学、科研以及指导学生参加各种大赛经验的基础上，我们编写了这本适用于“通信工程”、“电子信息工程”、“物联网工程”、“网络工程”、“机电一体化”和“自动化控制”等本科专业的基础课教材《电路分析教程》。该教材对传统内容进行了重新梳理和编排，形成了“以等效分析法和定律分析法为主线的十章结构体系”，使得内容既全面又精炼，知识脉络更清晰，逻辑关系更合理。通过文字加黑、划线、图解概念以及形象比喻等手段，提高了对基础知识描述和诠释的细腻及易懂程度； 通过精心挑选和编写，将不少国内外经典教材的例题、习题与名校的考研试题安排在教材中作为例题和习题，既加强了基本解题方法与技巧的训练，同时也拓展了解题思路和知识的应用面； 另外，特别增加了一章“电路及元器件的测量”，既加强了理论与实践的联系，也将实践技能融入日常的教学之中，以期提高学生的实践动手能力。

　　本教材以“强调基础理论，注重基本方法，提高基本技能”为宗旨，以“应用为主，考研为辅”为指导思想，参考、融合了多本国内外知名教材的内容和写作风格以及国内多所高校的考研要求，具有内容全面精炼、概念清晰明了、观点鲜明独特、语言通俗易懂、理论联系实际、程度深浅得当、例题丰富实用、页面美观新颖、学习考研兼顾等特点，再辅以实用性极强的“小知识”，使得本教材更生动、更全面、更实用。

　　本教材可与《信号与系统教程》（张卫钢，张维峰编著，清华大学出版社2012.9）、《通信原理与技术简明教程》（张卫钢，张维峰编著，清华大学出版社2013.8）、《通信原理与通信技术（第三版）》（张卫钢主编，西安电子科技大学出版社2012.4）和《通信原理大学教程》（曹丽娜，张卫钢编著，电子工业出版社2012.5）以及其他作者的相关教材配套使用。

　　本教材的参考学时为50，其中星号（*）表示选学内容，不作要求，供有兴趣的同学参考。章后习题的简明答案用习题后括号括起的形式表示。具体安排见表01。

表01学时安排表

章节学时章节学时

第1章电路的基本概念与理论6第6章三相交流电路分析法2

第2章直流电路等效化简分析法6第7章动态电路分析法6

第3章直流电路基本定律分析法6第8章电路方程的矩阵形式4

第4章正弦稳态电路基本理论6第9章双端口网络6

第5章正弦交流电路分析法6第10章电路及元器件的测量2

本教材由长安大学张卫钢教授编著。邱瑞、任帅和张弢博士编写了例题、练习题和参考答案。侯俊博士、郑丹云、董成成、赵劼旭、席文强、潘玲也都为本教材的出版做出了贡献，在此，对他们表示衷心感谢。同时，对参考文献的编、著、译者致以崇高的敬意。

希望广大读者不吝赐教，批评指正。

张卫钢

2014年5月于西安

本教材以“强调基础理论，注重基本方法，提高基本技能”为宗旨，以“应用为主，考研为辅”为指导思想，参考、融合了多本国内外知名教材的内容和写作风格，以及国内多所高校的考研要求，具有逻辑清晰明了、观点鲜明独特、语言通俗易懂、内容切合实际、例题丰富实用、页面美观新颖等特点，再辅以实用性极强的“小知识”，使得本教材更生动、更全面、更实用。

该教材对传统内容进行了重新梳理和编排，形成了“以等效分析法和定律分析法为主线的八章结构体系”，使得知识脉络更清晰，逻辑关系更合理。通过文字加黑、划线，图解概念以及形象比喻等手段，提高了对基础知识的描述和诠释程度；通过精心挑选和编写，将不少国内外经典教材的例题、习题与名校的考研试题安排在教材中作为例题和习题，既加强了基本解题方法与技巧的训练，同时也拓展了解题思路和知识的应用面；另外，为了提高学生的实践动手能力，特别增加了 “电路及元器件的测量” 一章，以期通过一些实用知识的介绍，不但加强理论与实践的联系，同时也将一些实践技能融入日常的教学之中。