電路理論與電子技術基礎/應用型本科信息大類專業“十三五”規劃教材 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

適讀人群 ：本書可以作為高校教學的參考教材，也是一本可以供工程技術人員選用的參考資料。

本書作為電路理論與電子技術入門教材，一方麵，內容由淺入深、通俗易懂，循序漸進地將各個知識點講解清楚，以引導學生學習並掌握；另一方麵，在章後附有習題，通過經典題型讓學生掌握每章所講授的基本內容，提高學生學習興趣，進而達到使學生刻苦鑽研、自覺學習的目的。本書的編寫特點：傳統性、實用性和先進性。一方麵，將必要理論基礎知識係統地組織在一起，滿足基礎要求；另一方麵，結閤實用、易學的特點，將不必要的理論推導摒棄，使內容精簡，滿足少學時要求。在傳統理論的基礎上，本書注重理論與實際的結閤，加強瞭實際應用的內容。所建立的模型來源於實際的認識規律，闡述瞭理想元件與實際器件的辯證關係，同時本書還提供瞭一些實物圖片。每章均附有習題，以幫助學生更好地掌握本章內容。

內容簡介

本書電路理論部分主要講述基爾霍夫定律和理想電路的基本元件、電阻電路的等效變換、電路分析的一般方法、網絡定理、動態電路的時域分析、正弦穩態分析、三相電路、非正弦周期電流電路的穩態分析、二端口網絡、變壓器和電磁鐵等；電子技術部分主要介紹瞭常見的半導體器件、各種放大電路、集成運算放大器、直流穩壓電路、門電路和組閤邏輯電路、觸發器和時序邏輯電路、存儲器等內容。

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為瞭方便教學，本書配有電子課件等教學資源包，任課教師和學生可以登錄“我們愛讀書”網（www.ibook4us.com）免費注冊並瀏覽，或者發送郵件至hustpeiit@163.com免費索取。

目錄

第1章 基爾霍夫定律和理想電路的基本元件
1．1 電路理論中的常用基本變量及基爾霍夫定律
1．1．1 常用變量、參考方嚮、關聯參考方嚮及功率的判斷
1．1．2 電路和電路模型
1．1．3 基爾霍夫定律
1．2 理想二端電阻元件及歐姆定律
1．2．1 二端電阻元件的廣義定義
1．2．2 理想綫性定常電阻元件的伏安特性
1．2．3 理想綫性定常電阻的串聯、並聯、混聯
1．3 理想獨立電源與實際電源
1．3．1 理想獨立電壓源與實際電壓源
1．3．2 理想獨立電流源與實際電流源
1．3．3 實際電壓源與實際電流源的等效變換
1．4 理想綫性定常電容元件及理想綫性定常電感元件
1．4．1 理想綫性定常電容元件及其串並聯
1．4．2 理想綫性定常電感元件及其串並聯
1．5 理想受控源
習題

第2章 電阻電路的等效變換
2．1 電橋電路
2．1．1 平衡電橋
2．1．2 非平衡電橋
2．2 純電阻電路的Y-△等效變換
習題

第3章 電路分析的一般方法
3．1 標準支路方程及求解電路的一般原則
3．1．1 電路的26方程
3．1．2 電路的標準支路方程
3．2 支路電流法
3．3 節點電壓法
3．4 迴路電流法
3．5 網孔電流法
習題

第4章 網絡定理
4．1 替代定理
4．2 疊加定理
4．3 戴維南定理和諾頓定理
4．3．1 戴維南定理
4．3．2 諾頓定理
4．4 最大功率傳輸定理
4．5 特勒根定理
4．5．1 特勒根定理1
4．5．2 特勒根定理2
4．6 互易定理
習題

第5章 動態電路的時域分析
5．1 一階電路
5．1．1 一階電路的零輸入響應
5．1．2 一階電路的零狀態響應
5．1．3 一階電路的全響應
5．1．4 求解一階電路的三要素法
5．1．5 階躍響應與衝激響應
5．2 二階電路
5．2．1 RI，C二階電路的零輸入響廊
5．2．2 零狀態RLc並聯電路對衝激激勵的響應
習題

第6章 正弦穩態分析
6．1 正弦交流電路的基本概念
6．1．1 正弦量的三要素
6．1．2 正弦量的相位差
6．2 正弦量的有效值
6．3 阻抗、導納及其相互關係
6．3．1 阻抗的定義
6．3．2 RLC串聯電路的阻抗
6．3．3 阻抗的串聯
6．3．4 導納的定義
……

第七章 三相電路
第八章 非正弦周期電流電路的穩態分析
第九章 二端口網絡
第十章 變壓器和電磁鐵
第十一章 半導體器件
第十二章 放大電路
第十三章 集成運算放大器
第十四章 直流穩壓電路
第十五章 門電路和組閤邏輯電路
第十六章 觸發器和時序邏輯電路
第十七章 存儲器

精彩書摘

第1章基爾霍夫定律和理想電路的基本元件

第1章

基爾霍夫定律和理想電路的基本元件

1.1電路理論中的常用基本變量及基爾霍夫定律

1.1.1常用變量、參考方嚮、關聯參考方嚮及功率的判斷

在電路理論中,一般常用變量為電壓（降）、電流和電功率。有時也用到電位、電位能、電荷、磁通、磁通鏈等。電壓用小寫字母u或v錶示，電流用小寫字母i錶示，電功率用字母P錶示。

1. 電流

從物理學中我們已經知道,電荷質點的運動稱為電流。在物理學中已經學過電流強度的概念。我們將單位時間內通過導體橫截麵積的電量定義為電流強度，用i錶示，其方嚮規定為正電荷移動的方嚮。

i=dq(t)dt

式中，q的基本單位為庫倫（C），t的基本單位為秒（s），電流強度i的基本單位為安培（A）。其中，10-3 A=1 mA(毫安)，10-6 A=1 μA(微安)，103 A=1 kA(韆安)，106 A=1 MA(兆安)。

電流強度i用於衡量電流的大小，簡稱電流。所以i既是物理現象又是強度（大小）的錶示。電流就其成因來看大緻可以分為以下三類。

（1） 傳導電流。在金屬導體中自由電子的有規則的運動，以及在電解質中正負離子的有規則的運動都稱為傳導電流。

（2） 運流電流。電子、離子甚至宏觀帶電體在空間做機械運動形成運流電流。

（3） 位移電流。由公式i=dq(t)dt可知，如果有交變電壓加在電容器兩極闆上，由於電場的交變，在接有電容器的電路中導體各橫截麵的電量也隨時間變化，電路中也會形成電流，這種電流稱為位移電流。

電流的速度為電磁場建立的速度，也就是光速，即為c=3×108米/秒。

電流按其大小與方嚮是否隨時間而變，又可以分為以下兩種。

（1） 穩恒電流。電流的大小、方嚮都不隨時間而變，是恒定不變的，這樣的電流又稱為直流電流，用大寫字母I錶示。它在測量儀錶上的標誌為DC（直流電流錶）。

（2） 交變電流。大小、方嚮都隨時間而變的電流，又稱為交流電流，用i(t)錶示。它在測量儀錶上的標誌為AC（交流電流錶）。

注：

隻改變大小，不改變方嚮的電流稱為脈動電流，比如將正弦交變電流通過半波整流或全波整流後得到的電流，隻改變大小，未改變方嚮，故為脈動電流；現將脈動電流歸為交流電流。

電流的正方嚮規定為正電荷移動的方嚮，但是在復雜電路中如果未經計算,則很難判斷電流的正方嚮，並且如果是交流電流，無法在圖中標示齣每一瞬間電流的方嚮。因此，有必要在電路圖中預先規定各支路電流的參考方嚮。當真實方嚮與參考方嚮一緻時，電流的代數值為正；當真實方嚮與參考方嚮相反時，電流的代數值為負。

圖1��1與圖1��2中i的方嚮都是假定方嚮或參考方嚮，但通過計算後得齣圖1��1中i1=3 A，說明其電流的真實方嚮與參考方嚮相同，確實是從a點流到b點的3 A電流。而計算後得齣圖1��2中i2=-5 A，說明其真實方嚮與參考方嚮相反，不是從c點流到d點，而是從d點流到c點，真實方嚮用虛綫及i′1和i′2錶示。

圖1��1電流的真實方嚮與假定方嚮相同

圖1��2電流的真實方嚮與假定方嚮相反

由上述分析，可得齣以下結論。

（1） 電路分析計算之前必須規定電流的參考方嚮，並在圖中標示齣來。

（2） 電流的真實方嚮由計算結果（代數值）與參考方嚮共同確定：代數值為正，說明電流的真實方嚮與參考方嚮相同；代數值為負，說明電流的真實方嚮與參考方嚮相反。

（3） 電流是標量，不是矢量。

2. 電壓

兩點間的電位之差稱為電壓。電壓用u或U錶示。

在庫侖場中，由於庫侖場是保守力場，故電荷處於電場中不同的位置將具有不同的電位能。電荷在電場中移動，電場力所做的功是電位能改變的量度，將試驗電荷q0從a點移到b點，電場力做功為ΔWab。

ΔWab=Wa-Wb=q0∫baE�遜l��=q0∫∞aE�遜l��-q0∫∞bE�遜l��

式中，E�呶�電場強度，q0∫∞aE�遜l�呤莙0在電場中a點所具有的電位能，q0∫∞bE�遜l�呤莙0在電場中b點所具有的電位能。

單位電荷所具有的電位能稱為電位，故a點的電位Ua=q0∫∞aE�遜l�遯0=∫∞aE�遜l�摺Ｍ�理，b點的電位Ub=∫∞bE�遜l�摺Ｆ渲校�無窮遠點∞，稱為參考電位點，其電位為零。

所以電位是電場的固有屬性的錶徵，僅與産生電場的電荷有關，與試驗電荷無關。

a點與b點之間的電壓為

uab=Ua-Ub=Waq0-Wbq0=∫∞aE�遜l��-∫∞bE�遜l��=∫baE�遜l��

uab僅與a、b兩點的位置有關，與計算路徑無關。如圖1��3所示，a、b兩點之間的電壓僅僅取決於a、b兩點，而與電荷移動路徑是a→g→b還是a→f→b無關。這一結論可證明如下:

圖1��3正電荷的移動路徑

∫a→g→bE�遜l��=∫gaE�遜l��+∫bgE�遜l��

=∫∞aE�遜l��-∫∞gE�遜l��+∫∞gE�遜l��-∫∞bE�遜l��

=∫∞aE�遜l��-∫∞bE�遜l��

=∫∞aE�遜l��+∫b∞E�遜l��

=∫baE�遜l��=uab

∫a→f→bE�遜l��=∫faE�遜l��+∫bfE�遜l��

=∫∞aE�遜l��-∫∞fE�遜l��+∫∞fE�遜l��-∫∞bE�遜l��

=∫∞aE�遜l��-∫∞bE�遜l��

=∫∞aE�遜l��+∫b∞E�遜l��

=∫baE�遜l��=uab

Uab=dwdq

式中：w錶示能量，單位為焦耳（J）；q錶示電荷量，單位為庫侖（C）;uab錶示a、b兩點間的電壓，單位為伏特（V）。

10-3 V=1 mV（毫伏），10-6 V=1 μV（微伏），103 V=1 kV（韆伏）， 106 V=1 MV（兆伏）。

電壓按其大小、方嚮是否隨時間而變可分為直流電壓和交流電壓兩大類。

（1） 直流電壓：大小、方嚮都不隨時間而變，是恒定值，用大寫字母U錶示。

（2） 交流電壓：大小、方嚮都隨時間而變，是時間函數，用u(t)錶示。

同樣，在分析計算之前必須假定電壓的參考方嚮（參考極性）。用“+”錶示高電位端，用“-”錶示低電位端，“+”“-”標示在元件或支路的兩端。計算結果代數值為正，錶明該段電路電壓的真實極性與參考極性相同;如果代數值為負，則錶明該段電路電壓的真實極性與參考極性相反。如圖1��4和圖1��5所示，圖1��4中uab為參考極性，計算結果uab=3 V，錶明uab的真實極性與參考極性相同，確實是a端為高電位端，b端為低電位端，用u′ab錶示；而圖1��5中計算結果ucd=-5 V，錶明該段電路電壓的真實極性與參考極性相反，真實情況是d端為高電位端，c端為低電位端,用u′cd錶示。

圖1��4電壓的真實極性與參考極性相同

圖1��5電壓的真實極性與參考極性相反

圖1��6電壓、電流的關聯（參考）方嚮

當假定的電流從支路的高電位端流嚮低電位端時，電壓、電流的參考方嚮稱為關聯參考方嚮，簡稱為關聯方嚮，如圖1��6所示。

3. 關聯、非關聯方嚮

由前麵敘述可知，在電路分析時，既要為元件或電路中的電流假設參考方嚮，也要為它們標注電壓的參考極性，二者是可以獨立無關的、任意假定的。但為瞭下一步分析問題的方便，引入關聯參考方嚮和非關聯參考方嚮的概念。當電流的參考方嚮是從電壓參考方嚮的正極流入、負極流齣時，稱電壓和電流的參考方嚮是關聯的（associated）;反之，稱電壓和電流的參考方嚮是非關聯的（no�瞐ssociated）。如圖1��7（a）和圖1��7（b）所示，圖中N代錶元件或電路的一個部分。關聯與非關聯一定是對某一個元件或電路而言的。如圖1��7（c）所示，電壓u、電流i的參考方嚮對A是非關聯的，對B就是關聯的。

圖1��7關聯、非關聯方嚮

4. 電功率

在單位時間內電場力所做的功，或者單位時間所轉換的電能，稱為電功率，用P錶示。

由uab=dwdq可知，dw=uab·dq

於是有

P=dwdt=uabdqdt=iuab

式中，P錶示電功率，單位為瓦特（W）。其中，10-3 W(瓦)=1 mW(毫瓦）；10-6 W（瓦）=1 μW（微瓦），103 W（瓦）=1 kW（韆瓦）,106 W（瓦）=1 MW（兆瓦）。

顯然，該式中uab與i的方嚮是關聯方嚮。在i、uab關聯方嚮下，若uab＞0,i＞0,P＞0，則說明電壓的真實方嚮與假定的參考方嚮相同，電流的真實方嚮與參考方嚮也相同，正電荷從高電位移到低電位，電場力做功，電能減少，該段電路吸收功率（吸收能量），如圖1��8所示。q0為正試驗電荷或任意正電荷。

P=iuab＜0，仍然在關聯方嚮下，若i＞0，則說明電流的真實方嚮與參考方嚮一緻，電流是從a點流嚮b點的；因為uab＜0,說明uab的真實方嚮與參考方嚮相反，應該是Ub為高電位，b為“+”極，Ua為低電位，a為“-”極，如圖1��9所示。現在正電荷從負極流嚮正極，不可能是正電荷産生的電場力做功，隻可能是外電場力或非電場力做功纔能把正電荷推嚮正極。正試驗電荷q0從低電位移動到高電位，電位能增加瞭，可以對外做功，相當於電源，如圖1��10所示。

圖1��8正試驗電荷q0從高電位移嚮低電位

圖1��9正試驗電荷q0從低電位移嚮高電位

圖1��10正電荷電位能增加

在關聯方嚮下，由P=ui可知：

若P＞0，則該段電路吸收功率；

若P＜0，則該段電路發齣功率。

若u、i的方嚮為非關聯方嚮，則計算功率時要增加一個負號，即P=-ui。

判斷其是吸收功率還是發齣功率的方法與判斷u、i的方嚮是否為關聯方嚮的方法相似：P＞0，為吸收功率；P＜0，為發齣功率。

前言/序言

本書是根據教育部“電工與電子技術”課程教學的基本要求及本科人纔培養的規格和特點，結閤現代電工與電子技術的發展趨勢而編寫的。

本書的編寫特點：傳統性、實用性和先進性。一方麵，將必要理論基礎知識係統地組織在一起，滿足基礎要求；另一方麵，結閤實用、易學的特點，將不必要的理論推導摒棄，使內容精簡，滿足少學時要求。在傳統理論的基礎上，本書注重理論與實際的結閤，加強瞭實際應用的內容。所建立的模型來源於實際的認識規律，闡述瞭理想元件與實際器件的辯證關係，同時本書還提供瞭一些實物圖片。每章均附有習題，以幫

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