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第一章1章电路的基本概念和基本定律
本章重点介绍了电路中感兴趣的物理量,电路中涉及到的元件及元件约束和拓扑约束。
(1) 电压、电流的参考方向;
(2) 功率的吸收、释放与计算;
(3) R、L、C元件的定义与伏安关系(VCR);
(4) 电压源、电流源的定义及VCR;
(5) 受控源的概念、VCR及类别;
(6) 掌握基尔霍夫定律(KL)。
本章是学习电路的基础,主要介绍了集总参数电路中电压和电流所遵循的基本规律。重点是基尔霍夫定律和元件(R、L、C、电压源、电流源、受控源)的伏安关系,两者可称为电路的两大约束关系,基尔霍夫定律概述了元件之间约束,元件伏安关系给出元件自身特性的约束,这两大约束关系贯穿《电路原理》全书。本章还要注意参考方向的引入,做到熟练正确地应用。列写电路方程时,必须先确定参考方向,否则就无法列写方程。 -
●1.1实际电路和电路模型
电路的组成、实际电路举例, 电路模型的建立,电路的分类方式等
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●1.2电路中基本物理量及参考方向
电路中基本物理量(I、U、V、E、P、W)及参考方向的概念
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●1.3电阻、电感和电容元件
电阻、电感、电容元件定义及元件伏安特性(元件约束)
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●1.4独立电源
独立电压源与独立电流源(实际和理想)的定义和性质
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●1.5受控源
受控源(VCVS、VCCS、CCVS、CCCS)的定义、画法及性质。
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●1.6基尔霍夫定律
1.6 基尔霍夫电流定律与基尔霍夫电压定律(拓扑约束)的内容、推广及应用
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第二章简单电阻电路的等效变换
(1)电阻的等效变换:串并联;Y;
(2)电源的串联、并联等效变换;
(3)“电源”的等效变换;
(4)输入电阻的求法。
本章的核心是,深刻地理解“等效变换”的思想,熟练掌握电路的等效变换方法。掌握输入电阻的计算。 -
●2.1电阻的串并联
电阻的串并联
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●2.2电阻的星三角变换1
电阻的星三角变换推导
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●2.3电阻的星三角变换2
电阻的星三角变换应用举例
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●2.4电压源、电流源的等效变换
2.2 理想电压源、电流源的串联和并联,实际电源的等效变换。
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●2.5输入电阻
输入电阻的定义及分析计算。
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第三章电阻电路的一般分析
本章依据基尔霍夫定律,针对已知结构与参数的电路,分析了四大电路的基本分析方法。
(1) 图的基本概念,独立节点、独立回路的数目及选取;
(2) 支路电流法;
(3) 节点电压法;
(4) 回路电流法和网孔电流法。
支路电流法、节点法、回路法是电路分析中最基本、最常用的分析方法,这几种方法优缺点具有互补性,它们在各类电路分析中应用广泛。 -
●3.1概述及图论
物理中是用串并联和欧姆定律来分析简单电路,电路原理主要是针对复杂电路进行分析,为了对复杂电路进行分析,首先明确图的概念及独立方程数。
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●3.2支路电流法
3.2 掌握支路电流方程法的思想、未知量、步骤及应用
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●3.3回路法及网孔法
掌握回路电流法及网孔电流法的思想、未知量、步骤及应用
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●3.4节点电压法
掌握节点电压法的思想、未知量、步骤及应用
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第四章电路定理
本章继续介绍电路的定律及分析方法,适用场合与第三章有所不同,比如当电路的结构或参数不具体时,或只对一个物理量感兴趣时,当然有时也可以一题多法,只是注意更适合,更简单。
(1) 叠加定理;
(2) 分解方法与替代定理;
(3) 戴维南和诺顿定理;
(4) 电源的负载能力与最大功率传输定理;
本章所涉及的这些定理,是分析电路必须遵循的基本原理,是我们今后分析电路问题的依据。其中重点掌握叠加定理、戴维宁和诺顿定理以及负载能力与最大功率传输定理。
第三章所讲电路的分析方法能够对已知电路进行全面的分析,但当一端口内部的结构与参数不明确,或者对于复杂电路只对某一部分感兴趣,适合用戴维宁或诺顿定理求解。 -
●4.1线性电路的性质
线性电路的比例性 、可加性的思想、内容及应用
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●4.2戴维南定理和诺顿定理
戴维宁定理和诺顿定理的内容,证明、解题步骤、注意事项。
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●4.3戴维南定理的应用
电源负载能力的分析、误差分析、负载获得最大功率的条件及大小分析等等,用戴维南定理等效后再分析,更具有普遍性。
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第五章动态电路的时域分析法
本章开始直流动态的分析,因为换路,电路中的L和C上不再是简单的短路和开路,因此出现了微分方程,本章主要分析只含有一个动态元件的一阶微分方程。对二阶及高阶微分方程的求解分析将在11章运算法再分析。
(1) 电路形式与微分方程的关系;
(2) 换路的概念、换路定则;
(3) 初始值的求法;
(4) 微分方程的列写与求解方法;
(5) 一阶电路零输入响应、时间常数的概念及求法;
(6) 一阶电路零状态响应及全响应;
(7) 三要素法及电路稳态解的求法;
(8) *二阶电路微分方程的列写、求解与解的形式;
(9) 阶跃函数与阶跃响应;
(10) 冲激函数与冲激响应。
前四章以电阻电路为背景,所阐述的电路定律、定理和分析方法,可推广到各类电路的分析。本章涉及到动态电路中含有L或C,就会出现微积分方程。对单一L或C电路,方程仅是一阶微分方程,求解结果可归纳为三要素形式。当电路出现两个动态元件时,二阶微分方程的求解就比较繁琐,此时利用第11章讲的运算法进行分析将更加方便。
从分析方法上看,动态电路分析主要有3种方法。
① 动态电路的微分方程的列写与求解方法,虽然解题时不一定用这种方法,但是,这一方法是其他方法的基础,因此必须掌握。
② 典型电路的分析,典型电路本身就是常用电路,而非典型电路又可以用戴维宁定理等方法转化成典型电路。因此,只要熟练掌握了典型电路的分析方法,一般电路的分析也不成问题。
③ 三要素法是分析一阶电路零输入响应、零状态响应及全响应简便有效的方法;三要素法是对一阶电路各种微分方程求解结果规律的总结和概括。
在本章学习中,还要注意电路动态过程物理含义的理解。
各章讨论的问题在于电路、激励、响应、分析方法的不同。对本章而言,电路是动态电路(主要讨论一阶电路和二阶电路),激励是任意时间函数,所求响应为暂态响应或全响应(稳态+暂态),基本分析方法是直接在时域列写和求解微分方程,即时域分析方法。对一阶电路公式。的分析过程可以省略,直接套用三要素 -
●5.1动态电路的方程及其初始条件
5.1 动态电路的概念、方程及初始值的求法,换路及换路定则。
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●5.2一阶电路的零输入响应
5. 2 RC、RL零输入响应分析、举例及规律的总结。
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●5.3一阶电路的零状态响应和全响应
5. 2 RC、RL电路的零状态响应和全响应分析、举例。
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●5.4三要素法
5.4 三要素法:一阶电路零输入、零状态和全响应的规律总结。
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●5.5一阶电路的阶跃响应
5.5 单位阶跃函数及性质,一阶电路的阶跃响应。
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●5.6一阶电路的冲激函数
5.5 单位冲激函数及性质,一阶电路的冲激响应。
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第六章正弦稳态电路的分析--相量法
本章开始对交流电路开始分析,由于电源是交流,此时列写的方程是带有三角函数的微积分方程。求解非常繁琐,因此需要探索新的求解方法----相量法。为此,本章开始复习了正弦量、复数。
(1)正弦量的三要素及相量表示;
(2)复阻抗;
(3)KCL、KVL的相量形式;
(4)有功功率、无功功率、视在功率和复功率。
电路的正弦稳态分析是重要的基础性问题,相量法是分析正弦稳态电路的简便有效的方法,重点理解为什么要引入相量法?相量法与正弦量的关系?引入相量法后,还是利用电路的两大约束,应用电路的基本分析方法,求解电路的相量响应,然后进行相量反变换求出时域响应。本章涉及到的主要概念:三要素、有效值、相量、阻抗、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、复功率和最大功率传输等问题。 -
●6.1概述
6.1 正弦量的表达、三要素、相位差。
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●6.2复数
6.2 明确复数的表达方式及运算方法
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●6.3正弦量的相量表示
6.3为什么正弦量要用相量表示?正弦量的相量式、相量图及应用。
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●6.4 KCL、KVL的相量形式
6.4 KCL、KVL相量形式及应用,即相量形式的拓扑约束。
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●6.5RLC元件上VCR的相量形式
6.5 电阻、电感、电容元件及受控源的VCR的相量形式,即相量形式的元件约束。
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●6.6 阻抗、导纳及等效
6.6 正弦交流电路的阻抗、导纳、等效及分析计算。
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●6.7正弦稳态电路的分析
6.7 正弦稳态电路的分析方法,相量法的步骤及举例。
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●6.8有功功率、无功功率、视在功率和复功率
6.8 有功功率、无功功率、视在功率和复功率的定义及计算方法
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●6.9功率因数的提高
6.9 正弦稳态电路的功率,如何提高功率因数及分析计算。
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●6.10最大功率传输
6.10 正弦稳态电路的最大功率传输分析推导和举例。
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第七章含有互感电路的分析
本章仍然用相量法对正玄稳态分析,只是比第六章多了一个互感元件,因此,本章的关键是如何写出互感电压的大小与方向。即互感元件上的元件特性。
(1) 磁耦合现象和同名端的物理概念。
(2) 运用同名端和电流的参考方向,确定耦合电感互感电压的大小及方向。
(3) 含有耦合电感的正弦稳态分析--- “去耦等效法”( 互感消去法)
(4) 空心变压器、理想变压器的分析,电压、电流、阻抗的变换。
本章的核心是如何应用 “去耦等效法”解决含有耦合电感的正弦稳态分析问题。 -
●7.1互感
7.1.互感M、耦合因数K及同名端的定义,互感的VCR关系。
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●7.2含有互感电路的分析
7.2 含有互感电路,如何去掉互感的分析计算及举例。
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●7.3空心变压器
7.3 空心变压器的分析
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●7.4理想变压器
7.4 理想变压器变压、变流、变阻抗的原理分析与计算。
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第八章三相电路
三相电路注意分清对称电路与不对称电路,有中线与无中线,相电压与线电压、相电流与线电流的区别。
(1) 对称三相电源、三相电源的连接方式及其相、线电压的关系;
(2) 三相负载的概念及相电压与线电压关系,相电流与线电流的关系;
(3) 三相对称电路的概念及计算;
(4) 不对称三相电路的概念与计算;
(5) 三相功率的计算与测量。
通过本章学习,理解三相电源、负载的连接方式及其相电压与线电压、相电流与线电流的关系,掌握三相对称电路的概念及计算。 -
●8.1三相电路概述
8.1 三相电源产生及连接,Y连接时,相、线电压关系,相、线电流关系。
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●8.2对称三相电路的计算
8.2 Y-Y对称电路、 Y-△对称电路与复杂对称三相电路的分析计算。
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●8.3不对称三相电路
8.3 不对称三相电路,有中线、无中线的分析计算,中线的作用。
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●8.4三相电路功率的计算与测量
8.4 三相功率计算举例与测量原理分析
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第九章非正弦周期信号及稳态分析
非正弦的交流电利用傅里叶级数展开后,是一系列的正弦量,利用叠加定理针对不同频率分别利用相量法求解。
(1)非正弦周期量的分解傅立叶级数展开
(2)非正弦周期电流、电压的 有效值,平均值,平均功率
(3)非正弦周期电流电路的谐波分析法
前面几章,我们分析了正弦信号作用下电路的响应。实际电路中,往往还存在着非正弦信号,本章我们将研究在非正弦周期信号作用下,如何求解电路的响应。
非正弦周期信号首先分解为正弦信号,然后利用相量法,分别求出各正弦信号的响应,利用叠加定理,求出电路的响应。 -
●9.1非正弦周期量的分解傅立叶级数展开
9.1 非正弦周期信号的定义性质
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●9.2非正弦周期信号的有效值,平均值,平均功率
9.2 周期函数分解为傅里叶级数分析举例,非正弦周期信号的有效值、平均值和平均功率的公式及应用举例
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第十章电路的频率响应
从第六章一直是正弦稳态的分析---相量法,相量法又称频域分析。本章研究频率响应。
1)滤波器的概念;
2)RLC串联电路的谐振与频率特性;
3)GLC并联电路的谐振与频率特性;
4) 波特图。
前几章中,通过引入相量法,我们讨论并解决了单一频率正弦激励下电路(简称单频电路)的稳态响应的问题。通过引入相量法,从而有了一套完整的求正弦稳态解的方法。
本章讨论的主要问题是,在正弦稳态电路中,当激励的频率变化时,响应如何随激励的频率变化。为了解决这个问题,我们引入频率响应等概念,并着重讨论电路滤波、谐振等问题。 -
●10.1串联电路的谐振
RLC串联电路频率特性与串联谐振,RLC串联电路的频率响应。
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●10.2并联谐振电路
并联谐振电路分析及举例
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●10.3滤波器
低通、高通和带通滤波电路分析
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●10.4波特图
波特图的坐标设置原则及画法
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第十一章运算法
6-10章是对交流的稳态分析---相量法。交流暂态怎么办?又遇到了繁琐的问题??利用拉普拉斯变换将自变量有频率改为复频率。从形成运算法。
(1) 拉普拉斯变换定义及性质;
(2) 拉普拉斯反变换-部分分式展开方法;
(3)元件约束和拓扑约束的运算形式;
(4) 动态电路的复频域模型---运算电路;
(5) 动态电路的拉普拉斯变换法—运算法。
(6) 用运算法分析动态电路。
本章的核心是如何用数学工具“拉普拉斯变换”解决电路的动态分析问题。因此,学习本章首先应掌握“拉普拉斯变换”的定义、性质和反变换问题,在此基础上掌握如何用“拉普拉斯变换”解决动态电路分析的问题,即运算法的有关问题。
第5章用时域分析法分析一阶电路比较方便,但对于二阶和高阶或交流的动态电路,列写和求解方程很繁琐 (例题5-12)。本章复频域分析法(运算法)对分析复杂的电路将更为有效。 -
●11.1拉普拉斯变换定义性质
拉氏变换的定义及性质,常用函数的拉氏变换。
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●11.2拉普拉斯反变换
四种类型拉氏反变换分析、计算、及举例
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●11.3运算电路
元件约束的运算形式, 拓扑约束的运算形式。
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●11.4运算法分析电路
用复频域分析法计算线性电路——运算法,运算法的解题步骤及实例
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●11.5网络函数及其极点和零点
网络函数的定义及零点、极点
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●11.6零、极点与冲激响应的关系
零、极点与冲激响应的关系分析