電路（微課版）

黃輝，北京交通大學電氣工程學院教授，主要從事電工理論與新技術方面的研究。教育部在線教育研究中心“拓金計劃”課程負責人、寶鋼優秀教師、北京市教學名師、北京市首屆青年教學名師、北京市課程思政教學名師。作為課程負責人，主持的“電路”是首批“國家精品在線開放課程”、首批“國家級一流課程”、北京市“課程思政示範課程”。

【章名目錄】

第 1章　電路的基本概念與基本定律

第 2章　基本電路元件

第3章　電路的等效變換分析

第4章　電路的一般分析方法與電路定理

第5章　一階電路與二階電路的時域分析

第6章　正弦穩態電路的分析

第7章　含耦合電感電路的分析

第8章　三相電路

【詳細目錄】

第 1章　電路的基本概念與基本定律

1.1　電路模型　1

1.1.1　概述　1

1.1.2　電路的分類　3

1.2　電路分析的基本變量　3

1.2.1　電流　3

1.2.2　電壓　5

1.2.3　功率與電能　7

1.3　基爾霍夫定律　9

1.3.1　基本術語　9

1.3.2　基爾霍夫電流定律　10

1.3.3　基爾霍夫電壓定律　11

1.4　走近科學家　12

1.4.1　安培簡介　12

1.4.2　伏特簡介　13

1.4.3　基爾霍夫簡介　14

本章小結　14

本章思維導圖　16

習題　16

第 2章　基本電路元件

2.1　概述　20

2.2　電阻元件　20

2.2.1　電阻元件的VCR　21

2.2.2　電阻元件的功率與電能　22

2.2.3　非線性電阻元件　23

2.3　電容元件　23

2.3.1　電容元件的VCR　24

2.3.2　電容元件的功率與電能　24

2.3.3　實際電容器　25

2.4　電感元件　26

2.4.1　電感元件的VCR　27

2.4.2　電感元件的功率與電能　27

2.4.3　實際電感器　28

2.5　獨立電源　29

2.5.1　電壓源　29

2.5.2　電流源　31

2.6　受控源　32

2.6.1　受控源的類型　32

2.6.2　受控源與獨立源的比較　33

2.7　走近科學家　34

2.7.1　歐姆簡介　34

2.7.2　法拉第簡介　34

2.7.3　亨利簡介　35

本章小結　36

本章思維導圖　37

習題　37

第3章　電路的等效變換分析

3.1　基本概念　41

3.2　單一無源元件的串聯和並聯　42

3.2.1　電阻的串聯和並聯　42

3.2.2　電容的串聯和並聯　44

3.2.3　電感的串聯和並聯　45

3.3　電阻的橋形結構與惠斯通電橋　46

3.4　電阻的△-Y等效變換　47

3.4.1　電阻的△-Y聯結　47

3.4.2　電阻的△-Y變換　48

3.5　理想電壓源、電流源的串聯與並聯　51

3.5.1　理想電壓源的串並聯　51

3.5.2　理想電流源的串並聯　51

3.5.3　理想電壓源與電流源的串並聯　51

3.6　實際電源的兩種模型及其等效變換　52

3.6.1　實際直流電壓源的模型　52

3.6.2　實際直流電流源的模型　53

3.6.3　兩種模型的等效變換　53

3.7　輸入電阻　54

3.7.1　輸入電阻的定義　54

3.7.2　輸入電阻的計算　54

3.8　走近科學家　56

3.8.1　惠斯通簡介　56

3.8.2　莫爾斯簡介　56

本章小結　57

本章思維導圖　59

習題　59

第4章　電路的一般分析方法與電路定理

4.1　基本概念　65

4.1.1　常用術語　66

4.1.2　KCL獨立方程　66

4.1.3　KVL獨立方程　67

4.1.4　2b法　67

4.2　節點電壓法　68

4.2.1　節點電壓的定義與性質　68

4.2.2　節點電壓法的推導　69

4.2.3　節點電壓法的方程列寫步驟與規律　69

4.2.4　節點電壓法的特殊情況　70

4.3　網孔電流法　72

4.3.1　網孔電流的定義與性質　72

4.3.2　網孔電流法的推導　73

4.3.3　網孔電流法的方程列寫步驟與規律　73

4.3.4　網孔電流法的特殊情況　74

4.3.5　網孔電流法與節點電壓法的比較　75

4.4　疊加定理　75

4.4.1　基本概念　76

4.4.2　疊加定理的內容　76

4.4.3　疊加定理的應用　77

4.4.4　疊加定理的推論——齊性定理　78

4.5　替代定理　79

4.6　戴維南定理與諾頓定理　79

4.6.1　戴維南定理　79

4.6.2　戴維南定理的應用　80

4.6.3　諾頓定理　82

4.6.4　戴維南定理與諾頓定理的應用註意事項　83

4.7　最大功率傳輸定理　83

4.8　走近科學家　85

本章小結　85

本章思維導圖　87

習題　88

第5章　一階電路與二階電路的時域分析

5.1　動態電路　94

5.1.1　動態電路的暫態過程　94

5.1.2　動態電路的方程　95

5.2　換路定則和初始條件　96

5.2.1　換路定則　96

5.2.2　初始條件的計算　97

5.3　一階電路的零輸入響應　99

5.3.1　RC電路的零輸入響應　99

5.3.2　RL電路的零輸入響應　103

5.3.3　一階電路零輸入響應解的一般形式　105

5.4　一階電路的零狀態響應　106

5.4.1　RC電路的零狀態響應　106

5.4.2　RL電路的零狀態響應　109

5.4.3　一階電路電容電壓、電感電流零狀態響應解的一般形式　110

5.5　一階電路的全響應　111

5.5.1　一階電路的全響應及分解　111

5.5.2　三要素法　112

5.6　二階電路的零輸入響應　115

5.6.1　RLC電路的零輸入響應　115

5.6.2　二階電路零輸入響應解的一般形式　118

5.7　二階電路的全響應　118

5.8　走近科學家　119

本章小結　120

本章思維導圖　121

習題　121

第6章　正弦穩態電路的分析

6.1　正弦交流電的基本概念　126

6.1.1　正弦量的三要素　127

6.1.2　同頻率正弦量的相位差　128

6.1.3　有效值　129

6.2　正弦量的相量表示法　130

6.2.1　相量的基本概念　130

6.2.2　正弦量的運算　131

6.3　電路基本元件VCR及電路定律的相量形式　132

6.3.1　電路基本元件VCR的相量形式　132

6.3.2　基爾霍夫定律的相量形式　135

6.4　阻抗與導納　136

6.4.1　R、L、C元件的阻抗與導納　136

6.4.2　無源一端口的阻抗與導納　137

6.4.3　阻抗、導納的串聯和並聯　138

6.5　正弦穩態電路的計算　140

6.6　正弦穩態電路的功率　142

6.6.1　一端口電路的功率　143

6.6.2　基本元件的功率　145

6.6.3　有功功率的測量　147

6.7　正弦穩態電路的最大功率傳輸　147

6.8　功率因數的提高　149

6.9　諧振電路　151

6.9.1　諧振的定義　151

6.9.2　串聯諧振　152

6.9.3　並聯諧振　153

6.10　走近科學家　156

6.10.1　特斯拉簡介　156

6.10.2　威斯汀豪斯簡介　156

6.10.3　施泰因梅茨簡介　157

本章小結　157

本章思維導圖　159

習題　159

第7章　含耦合電感電路的分析

7.1　互感　164

7.1.1　同名端　164

7.1.2　互感電壓　166

7.2　含耦合電感電路的計算　167

7.2.1　利用網孔電流法計算含耦合電感電路　167

7.2.2　利用去耦等效法計算含耦合電感電路　169

7.3　變壓器的原理　171

7.4　理想變壓器　173

7.5　走近科學家　175

本章小結　176

本章思維導圖　177

習題　178

第8章　三相電路

8.1　三相電路概述　182

8.1.1　對稱三相電源　183

8.1.2　三相電源的聯結　184

8.1.3　三相負載的聯結　184

8.1.4　三相電路的聯結　185

8.2　對稱三相電路的線與相的關系　186

8.2.1　基本概念　186

8.2.2　相電壓與線電壓的關系　186

8.2.3　線電流與相電流的關系　188

8.3　對稱三相電路的計算　189

8.3.1　對稱Y-Y電路的計算　189

8.3.2　其他聯結形式的對稱三相電路的計算　191

8.4　不對稱三相電路的概念　192

8.4.1　負載不對稱的Y-Y無中性線電路的分析　193

8.4.2　負載不對稱的Y-Y有中性線電路的分析　194

8.5　對稱三相電路的功率　195

8.5.1　對稱三相電路的瞬時功率　195

8.5.2　對稱三相電路的有功功率　195

8.5.3　對稱三相電路的無功功率和視在功率　195

8.5.4　三相電路有功功率的測量　198

8.6　安全用電常識　199

8.6.1　人身安全　200

8.6.2　電氣火災　202

8.6.3　用電安全技術　202

8.6.4　觸電急救與電氣消防　205

8.7　走近科學家　206

本章小結　207

本章思維導圖　208

習題　208

參考文獻　212