作者 | 主编:李华中 |
出版社 | |
出版时间 | 1999-09-01 |
特色:
本书是根据高等工业学校电工课程教学基本要求,并兼顾培养应用型人才的需要而编写的。全书分为十一章,即电路的基本概念与基本定律;电路的等效变换;线性电路的一般分析方法与定理;正弦稳态电路分析;耦合电感与理想变压器;三相电路;周期性非正弦电路与信号的频谱;电路的频率特性与谐振;线性电路的暂态分析;线性电路的复频域分析法和二端口网络。本书力求重点突出,论述详细,贴近实用。为便于自学,本书各章节后一般配有练习与思考题和习题。本书可作为一般高等工业学校本,专科电类相应专业,机电一体化类专业的教材或教学参考书,也可作为工程技术人员的参考书,还可供夜大、函大相应专业使用。片断:为二端元件,具有三个及三个以上端钮的称为多端元件。三种基本电路元件属于无源二端元件。理想电源属于有源二端元件。耦合电感元件、理想变压器和受控源属于多端元件。用理想电路元件和理想导线组成的电路称为电路模型。电路模型是实际电路的抽象。在本书中,如果没有特别说明,所讨论的电路都是电路模型,简称电路。图1-1b就是手电筒电路的电路模型。理想电路元件的引入,使得在所讨论的电路中,所有的电磁现象都只能集总(集中)在元件的内部发生。即能量的消耗发生在电阻元件的内部,电场和磁场的储存发生在电容和电感元件的内部。所以,理想电路元件又称为集总参数元件。用集总参数元件构成的电路,称为集总参数电路。由于在集总参数电路中,电磁现象都集总在元件内部发生,这就出现了电场和磁场相互作用的分离。根据电磁场理论,电场和磁场的相互作用将产生电磁波。当电路的几何尺寸与电路工作频率所对应的波长可相比拟时,电磁波的辐射将显著加强。电路中的部分能量将随电磁波辐射到空间。这与能量的消耗都发生在电阻元件内部的假设不符。因此,一个实际电路要按集总参数电路对待,就必须忽略由于电磁波的辐射而带来的能量损失。即作为集总参数电路,必须满足电路的几何尺寸l要远小于电路工作频率所对应的波长λ,即式中λ=c/f,c为光速,f为电路的工作频率。在集总参数电路中,在任一时刻流出一个二端元件一端的电流,等于该时刻从另一端流入的电流,即电流通过电路不需要时间。当电路的几何尺寸可以和电路工作频率所对应的波长相比拟时,这个电路就不能按集总参数电路对待,而要用分布参数电路或电磁场理论来分析。本书只讨论集总参数电路。在电路分析中,把作用在电路上的电源或信号称为激励,也叫做输入;由于激励,电路中出现的电压或电流称为响应,也叫做输出。所谓电路分析,是指在已知电路结构和元件参数的条件下,讨论、寻求激励与响应的关系。如果已知激励和响应,去寻求电路结构和元件参数,在电路理论中属于“电路综合”。本书只讨论电路分析方面的问题。1.2电路分析中的基本变量电路分析的主要问题之一,就是为了了解和决定电路的工作状态,即求解电路中各元件上的电流和电压。电流和电压是电路分析中的两个基本变量。所谓基本变量,是指用它们可以方便地表示出电路中的其他物理量。例如,电功率就是电流和电压复合引伸出的一个基本物理量。除了电流和电压之外,电荷和磁链也是基本变量。在电路分析中*常用的是电流和电压,以及由它们引伸出的电功率。1.2.1电流及其参考方向电荷在电场力的作用下,做有规律的定向移动就形成了电流。电荷移动的速率即电流的大小定义如下:在单位时间内,通过导体横截面电荷量的代数和,称为电流。用符号i表示,即电流以及符号i,既用来描述电荷做定向运动这一物理现象,又用来表示其量值大小。对于大小和方向随时间变化的电流,即时变电流用小写字母“i”表示;对于恒定电流即直流电流用大写字母“I”表示。在国际单位制中,电流、电荷和时间的基本单位名称分别是安培(简称安,用A表示),库仑(简称库,用C表示)和秒(用s表示)。在实际应用中,电流有时也常用其辅助单位:千安(kA)、毫安(mA)和微安(μA),其换算关系是:由于历史的原因,电流的实际方向被定义为正电荷移动的方向。在简单直流电路中(如图1-1所示电路),电流的实际方向很容易判别。但是当电路比较复杂时,就难以判别电流的实际方向。例如图1-3所示的桥式电路。电阻R5中的电流是从a流向b,,还是从b流向a,或者电流为零,必须通过计算才能知道。而计算时又要求标出各元件上电流的方向,这就造成了困难。另外,在交流电路中,电流的方向是随时间而变化的,无法标出其实际方向。为了便于计算,引入“参考方向”这一概念。对于电流这个在二端元件上只有两个可能方向的物理量,可以任意选择一个方向作为电流的参考方向。电流的参考方向用箭头表示。电路计算结果或给定的电流值如果大于零,说明参考方向与实际方向相同;如果小于零,则说明参考方向与实际方向相反。如图1-4a中,电流为正值,说明参考方向与实际方向相同,即电流确实是从a流向b。在图1-4b中,电流为负值,说明实际方向是从b流向a。电流的参考方向也可以用双下标表示,如“iab”,表示所设参考方向是从a流向b,显然,iba=-iab。引入参考方向以后,由流就成了代数量。