普通高等教育“十二五”规划教材：电路原理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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《普通高等教育“十二五”规划教材：电路原理》以教育部新颁布的本科“电路分析基础”和“电路理论基础”两门课程的教学基本要求为指导，结合现代电工电子技术的发展对电气信息类专业人才的要求，在初版《电路分析基础》一书的基础上重新编写。本书既保持了原书重视基本概念、基本理论和基本分析方法的特点，同时又对原书内容进行增删和更新，使教材内容体系更加合理。在编写中较好地处理了教材内容深度和广度、理论性和适用性的关系，方便后续课程的开展。注重基本知识、基本理论和基本分析方法的阐述，以培养学生分析问题和解决问题的能力。教材不仅具有合理的科学体系，而且紧密结合专业，可供电类各专业选用。

内容简介

《普通高等教育“十二五”规划教材：电路原理》共有十三章，内容包括：电路元件和电路定理、电路的等效变换、电阻电路的一般分析方法、线性电路的基本定理、正弦稳态电路的分析、含耦合电感和理想变压器电路的分析、三相电路、动态电路的时域分析、非正弦周期信号激励下稳态电路的分析、动态电路的复频域分析、二端口网络、非线性电阻电路简介、磁路。每章配有大量的例题、思考题和习题，并附参考答案。书中系统地阐述了电路的基本概念、基本理论和基本分析方法。内容全面、难易适中、叙述清晰透彻，便于组织教学和学生自学。
《普通高等教育“十二五”规划教材：电路原理》可作为应用型本科电气工程、自动化、通信工程、计算机等专业教材，也可作为有关工程技术人员的参考书。

目录

前言
第一章 电路元件和电路定理
第一节 电路和电路模型
第二节 电路中的基本物理量
第三节 电阻元件
第四节 电容元件
第五节 电感元件
第六节 独立电源
第七节 受控电源
第八节 基尔霍夫定律
第九节 电位及其计算
第十节 电路中的对偶关系
本章小结
思考题
习题一
第二章 电路的等效变换
第一节 二端网络等效变换的概念
第二节 电阻的串联、并联和混联
第三节 电阻星形连接和三角形连接及其等效变换
第四节 独立电源的连接和等效变换
第五节 含受控源电路的等效变换
本章小结
思考题
习题二
第三章 电阻电路的一般分析方法
第一节 支路电流法
第二节 网孔分析法
第三节 回路分析法
第四节 节点分析法
本章小结
思考题
习题三
第四章 线性电路的基本定理
第一节 叠加定理
第二节 替代定理
第三节 戴维南定理和诺顿定理
第四节 最大功率传输定理
本章小结
思考题
习题四
第五章 正弦稳态电路的分析
第一节 正弦量的基本概念
第二节 正弦交流电的相量表示
第三节 基尔霍夫定律的相量形式
第四节 电阻、电感和电容元件伏安特性的相量形式
第五节 阻抗和导纳
第六节 正弦稳态电路分析
第七节 电阻、电容和电感元件的功率
第八节 二端网络的功率
第九节 功率因数的提高和有功功率的测量
第十节 正弦稳态电路中的最大功率传输
第十一节 正弦交流电路中的串联谐振
第十二节 正弦交流电路中的并联谐振
本章小结
思考题
习题五
第六章 含耦合电感和理想变压器电路的分析
第一节 耦合电感
第二节 耦合电感的连接及其去耦等效电路
第三节 空芯变压器
第四节 理想变压器
本章小结
思考题
习题六
第七章 三相电路
第一节 三相电源
第二节 三相电源的连接和三相负载的连接
第三节 对称三相电路的计算
第四节 不对称三相电路的计算
第五节 三相电路的功率及其测量
本章小结
思考题
习题七
第八章 动态电路的时域分析
第一节 换路定律和电路初始值的计算
第二节 一阶电路的零输入响应
第三节 一阶电路的零状态响应
第四节 一阶电路的全响应·三要素法
第五节 一阶电路的阶跃响应
第六节 一阶电路的冲激响应
第七节 二阶电路的响应
本章小结
思考题
习题八
第九章 非正弦周期信号激励下稳态电路的分析
第一节 非正弦周期信号及其傅里叶级数的分解
第二节 非正弦周期信号激励下电路的有效值和平均功率
第三节 非正弦周期信号激励下电路稳态响应的计算
第四节 滤波电路
本章小结
思考题
习题九
第十章 动态电路的复频域分析
第一节 拉普拉斯变换
第二节 拉普拉斯反变换
第三节 电路元件和电路定律的复频域形式
第四节 线性动态电路的复频域分析法
第五节 网络函数
本章小结
思考题
习题十
第十一章 二端口网络
第一节 二端口网络的概念
第二节 二端口网络的参数和方程
第三节 二端口网络的等效电路
第四节 二端口网络的连接
本章小结
思考题
习题十一
第十二章 非线性电阻电路简介
第一节 非线性电阻元件
第二节 非线性电路的分析方法
本章小结
思考题
习题十二
第十三章 磁路
第一节 磁场的基本物理量及全电流定律
第二节 铁磁物质的磁化曲线
第三节 磁路及磁路定律
第四节 恒定磁通磁路的计算
第五节 交变磁通磁路
第六节 电磁铁
本章小结
思考题
习题十三
参考答案
参考文献

前言/序言

电路原理：从基础到应用 概述 《电路原理：从基础到应用》是一本面向高等院校电气工程及其相关专业本科生的教材，旨在系统阐述电路分析与设计的基本理论、方法与工具。本书力求在严谨的理论推导基础上，注重培养学生的分析问题、解决问题的能力，并引导学生理解电路在现代科技和工程实践中的广泛应用。本书内容涵盖了直流电路、交流电路、暂态分析、磁耦合电路、三相电路、非正弦稳态分析、以及一些重要的电路元件模型和应用，为后续的专业课程奠定坚实的基础。 内容详解 第一章：电路的基本概念与定律 本章作为全书的基石，首先引入电路的基本组成要素：电源（电信号源）、负载（消耗能量的元件）以及连接它们的导线。在此基础上，我们定义了电路中几个至关重要的基本物理量： 电荷 (Charge)： 物质的基本属性，分为正电荷和负电荷。 电流 (Current)： 电荷的定向移动形成的物理量，定义为单位时间内通过导体横截面的电荷量，通常用字母“I”表示，单位是安培 (A)。本章将详细介绍电流的方向约定（规定正电荷的移动方向为电流方向）以及不同类型的电流（直流、交流、瞬时值）。 电压 (Voltage)： 描述电场力做功的能力，即单位正电荷在电场中从一点移动到另一点时电场力所做的功，通常用字母“U”或“V”表示，单位是伏特 (V)。本章将区分电动势 (EMF) 和电压降 (Voltage Drop)，并强调电压是相对的，需要指定参考点。 功率 (Power)： 能量在单位时间内转换或传输的速率，通常用字母“P”表示，单位是瓦特 (W)。本章将推导出功率的计算公式 P = UI，并区分吸收功率和发出功率，为后续的能量守恒分析打下基础。 在明确了基本概念之后，本章着重讲解了支撑整个电路分析的两大基本定律： 欧姆定律 (Ohm's Law)： 描述了电路中电压、电流和电阻之间的线性关系。对于线性电阻元件，其两端电压与通过的电流成正比，比例系数即为电阻值。本书将详细阐述欧姆定律的数学表达式 U = IR，并引入电阻 (Resistance, R) 的概念及其单位欧姆 (Ω)。同时，也会提及非线性电阻元件的情况，并为后续章节的复杂电路分析做好铺垫。 基尔霍夫定律 (Kirchhoff's Laws)： 这是分析复杂电路不可或缺的两大定律。 基尔霍夫电流定律 (KCL)： 也称为节点电流定律。表述为：在电路的任何一个节点上，所有流入节点的电流之和等于所有流出节点的电流之和，或者说，任何一个节点的代数和恒等于零。这实际上是电荷守恒定律在电路中的体现。 基尔霍夫电压定律 (KVL)： 也称为回路电压定律。表述为：沿电路中的任何一个闭合回路（回路）进行电压代数和运算，其结果恒等于零。这反映了能量守恒定律。 本章还会引入一些重要的电路元件概念： 电阻 (Resistor)： 消耗电能并将其转换为热能的元件，其特性由欧姆定律描述。 独立电源 (Independent Sources)： 其输出值（电压或电流）不依赖于电路中其他任何参数的电源。分为独立电压源和独立电流源。 受控源 (Dependent Sources)： 其输出值取决于电路中其他某个电压或电流的电源。分为电压控制电压源 (VCVS)、电流控制电压源 (CCVS)、电压控制电流源 (VCCS) 和电流控制电流源 (CCCS)。受控源在模拟电路和系统建模中扮演着重要角色。 第二章：直流电路分析 本章在第一章的基础上，深入探讨直流电路的分析方法。直流电路是指电路中所有电源均为直流电源，且各元件参数不随时间变化的电路。 电阻的串联与并联 (Series and Parallel Combinations of Resistors)： 讲解了如何将复杂的电阻网络简化为等效电阻。 串联：总电阻等于各电阻之和 (R_total = R1 + R2 + ...)。 并联：总电阻的倒数等于各电阻倒数之和 (1/R_total = 1/R1 + 1/R2 + ...)。 功率分配与计算： 利用欧姆定律和功率公式，分析串联和并联电阻网络中的功率分配。 节点电压分析法 (Nodal Analysis)： 以节点电压为未知数，利用KCL列写方程组，求解电路中的所有节点电压。本方法特别适用于电流源较多的电路。 网孔电流分析法 (Mesh Analysis)： 以网孔电流为未知数，利用KVL列写方程组，求解电路中的所有网孔电流。本方法特别适用于电压源较多的电路。 线性电阻电路的等效变换 (Equivalent Transformations of Linear Resistive Circuits)： 讲解了电阻的Δ-Y (Pi-T) 变换，用于简化某些无法直接通过串并联化简的电阻网络。 叠加定理 (Superposition Theorem)： 对于线性电路，任何一个独立电源产生的响应（电压或电流）是所有独立电源单独作用时产生的响应的代数和。本定理不能用于计算功率。 戴维宁定理 (Thevenin's Theorem) 和诺顿定理 (Norton's Theorem)： 这两个定理是电路分析中非常强大的工具。 戴维宁定理： 任何一个线性电阻网络的两个端点，都可以等效为一个戴维宁电压源 (V_th) 与一个戴维宁电阻 (R_th) 的串联组合。 诺顿定理： 任何一个线性电阻网络的两个端点，都可以等效为一个诺顿电流源 (I_n) 与一个诺顿电阻 (R_n) 的并联组合。 本书将详细推导 V_th, R_th, I_n, R_n 的计算方法，并展示如何利用这些等效模型简化复杂电路的分析，特别是研究某个特定元件上的电压和电流时。 最大功率传输定理 (Maximum Power Transfer Theorem)： 在给定负载电阻的情况下，当负载电阻等于电源的内阻（或戴维宁等效电阻）时，负载获得最大功率。 第三章：一阶电路的暂态分析 (RL和RC电路) 本章开始引入动态电路的概念，即电路元件参数随时间变化的电路。这里主要关注最简单的一阶电路，即含有单个储能元件（电感或电容）的电路。 电感器 (Inductor)： 描述了电感器的基本特性，即其两端电压与通过电流的变化率成正比 (v_L(t) = L di_L(t)/dt)。电感器的储能与流过它的电流的平方成正比 (W_L = 1/2 L i_L^2)。强调电感器具有“阻止电流突变”的特性。 电容器 (Capacitor)： 描述了电容器的基本特性，即其通过的电流与两端电压的变化率成正比 (i_C(t) = C dv_C(t)/dt)。电容器的储能与它两端的电压的平方成正比 (W_C = 1/2 C v_C^2)。强调电容器具有“阻止电压突变”的特性。 一阶电路的响应 (Response of First-Order Circuits)： 自然响应 (Natural Response)： 当电路仅由储能元件释放储存的能量（即所有外加电源都被移除）时，电路的响应称为自然响应。它是以指数衰减的方式趋向于零的。 强制响应 (Forced Response)： 当电路仅由外加电源驱动（即储能元件初始能量为零）时，电路的响应称为强制响应。它是外加电源性质的体现。 全响应 (Total Response)： 一阶电路在任意输入下的响应是自然响应和强制响应之和。 本书将推导一阶电路的微分方程，并求解其全响应，通常形式为 f(t) = f_inf + (f_0 - f_inf) e^(-t/τ)，其中 f(t) 是响应量，f_inf 是稳态值，f_0 是初始值，τ 是时间常数 (RL电路中 τ = L/R，RC电路中 τ = RC)。 RL电路的暂态分析 (Transient Analysis of RL Circuits)： 详细讲解当RL电路接通直流电源或断开电源时，电感电流和电阻电压如何随时间变化。 RC电路的暂态分析 (Transient Analysis of RC Circuits)： 详细讲解当RC电路接通直流电源或断开电源时，电容电压和电阻电流如何随时间变化。 应用示例： 介绍RL和RC电路在开关电路、滤波器等简单应用中的作用。 第四章：二阶电路的暂态分析 (RLC电路) 本章将讨论含有两个独立储能元件（一个电感和一个电容）的二阶电路的暂态行为。这类电路的响应比一阶电路更为复杂，具有振荡特性。 RLC串联电路的暂态分析 (Transient Analysis of Series RLC Circuits)： 推导二阶微分方程，并分析其特征方程。 根据特征方程的根的性质，区分三种情况： 过阻尼 (Overdamped)： 两个不相等的实根，响应呈指数衰减，无振荡。 临界阻尼 (Critically Damped)： 两个相等的实根，响应最快地趋于稳态，无振荡。 欠阻尼 (Underdamped)： 一对共轭复根，响应呈衰减振荡。 详细分析每种阻尼情况下的电流和电压响应。 RLC并联电路的暂态分析 (Transient Analysis of Parallel RLC Circuits)： 讲解并联RLC电路的分析方法，其响应特性与串联RLC电路类似，但数学形式有所区别。 二阶电路的等效电路： 介绍如何将复杂的二阶电路简化为等效的串联或并联RLC模型。 应用示例： 引入二阶电路在振荡器、滤波器等实际系统中的初步应用。 第五章：交流电路稳态分析 本章将重点研究稳态交流电路的分析。交流电路是指电路中包含交流电源，电路在交流电源作用下达到周期性稳定状态的电路。 正弦交流电 (Sinusoidal AC)： 详细介绍正弦电压和电流的数学描述，包括振幅、角频率、初相位。 相量 (Phasor)： 引入相量作为表示正弦函数的一种简洁数学工具。将时域的正弦函数转换为复数域的相量，大大简化了交流电路的计算。 复阻抗 (Complex Impedance) 和复导纳 (Complex Admittance)： 阻抗 (Impedance, Z)： 描述了电路对交流电流的阻碍作用，是电压相量与电流相量之比 (Z = V/I)。 电阻 (Resistance, R)： 阻抗的实部，与电阻元件对应。 电抗 (Reactance, X)： 阻抗的虚部，表示电感或电容对交流电的阻碍作用。 电感电抗：X_L = ωL (正值)。 电容电抗：X_C = -1/(ωC) (负值)。 导纳 (Admittance, Y)： 阻抗的倒数 (Y = 1/Z)，是描述电路对交流电“通过能力”的参数。 本书将详细分析纯电阻、纯电感、纯电容元件在交流电路中的阻抗和导纳特性。 交流电路的基本定律： 欧姆定律的相量形式： V = IZ。 基尔霍夫定律的相量形式： KCL和KVL同样适用于相量分析。 交流电路的串联与并联： 讲解如何将阻抗串联（相加）和并联（倒数相加）。 交流电路的功率 (Power in AC Circuits)： 瞬时功率 (Instantaneous Power)： 随时间变化的功率。 平均功率 (Average Power, P)： 一个周期内吸收的平均功率，单位是瓦特 (W)。P = VI cos(θ)，其中 θ 是电压和电流之间的相位差。 无功功率 (Reactive Power, Q)： 由电感或电容的充放电引起的功率，单位是乏 (var)。Q = VI sin(θ)。 视在功率 (Apparent Power, S)： 电压和电流有效值之积，单位是伏安 (VA)。S = VI。 功率因数 (Power Factor, PF)： cos(θ)，表示电路的平均功率与视在功率之比。 谐振电路 (Resonant Circuits)： 串联谐振： 当感抗和容抗大小相等时（X_L = |X_C|），电路发生串联谐振，此时阻抗最小，电流最大，电路呈纯阻性。 并联谐振： 当感抗和容抗大小相等时（X_L = |X_C|），电路发生并联谐振，此时阻抗最大，电流最小，电路呈纯阻性（理想情况下）。 讲解谐振频率、品质因数 (Q值) 和带宽等概念。 应用示例： 介绍交流电路在电力系统、滤波器设计等领域的初步应用。 第六章：磁耦合电路 本章将深入探讨含有电感元件之间存在磁场耦合的电路。 互感 (Mutual Inductance, M)： 描述了两个线圈之间通过磁场相互影响的程度。当一个线圈中的电流变化时，会在另一个线圈中产生感应电动势。 耦合系数 (Coefficient of Coupling, k)： 衡量两个线圈耦合程度的参数，k 的取值范围在0到1之间。k=0表示无耦合，k=1表示完全耦合。 漏磁 (Leakage Flux)： 指的是未能从一个线圈传递到另一个线圈的磁通量。 等效电路： 讲解如何将互感电路转换为无互感但具有电阻和自感的等效电路，或使用其他更方便的等效模型。 变压器 (Transformer)： 理想变压器： 讲解理想变压器的工作原理，包括电压、电流和阻抗的变换关系，以及功率的无损传输。 实际变压器： 讨论漏磁、铁损、铜损等因素对变压器性能的影响。 阻抗变换： 介绍变压器作为阻抗匹配元件的应用。 磁芯材料： 简要介绍不同磁芯材料（如铁氧体、硅钢等）的特性对变压器性能的影响。 应用示例： 变压器在电力传输、电源适配器、隔离电路等中的广泛应用。 第七章：三相电路 本章主要介绍三相交流电路，这是现代电力系统中应用最广泛的系统。 三相交流电源 (Three-Phase AC Sources)： 相电压 (Phase Voltage)： 每相绕组产生的电压。 线电压 (Line Voltage)： 相邻两相之间产生的电压。 相序 (Phase Sequence)： 三个正弦电压按特定顺序（如ABC或ACB）达到最大值。 三相负载的连接方式： 星形连接 (Wye/Y Connection)： 三个负载的一端连接到公共点（中性点），另一端分别接到三相电源。 三角形连接 (Delta/Δ Connection)： 三个负载首尾相连，形成一个三角形。 三相电路的分析： 对称三相电路： 各相负载相同。讲解相电压、线电压、相电流、线电流之间的关系。 星形连接：线电压是相电压的√3倍，且线电压滞后相电压30°。线电流等于相电流。 三角形连接：线电压等于相电压。线电流是相电流的√3倍，且线电流滞后相电流30°。 不对称三相电路： 各相负载不同。讲解如何通过单相分析法（将三相电路视为三个独立的单相电路）或相量法进行分析。 三相功率的计算： 讲解三相瞬时功率、平均功率和视在功率的计算方法，以及功率因数。 应用示例： 三相电路在发电机、电动机、输配电系统等中的重要性。 第八章：非正弦稳态电路分析 本章将研究包含非正弦周期性波形（如方波、三角波、锯齿波）的交流电路。 傅里叶级数 (Fourier Series)： 讲解如何将任何周期性非正弦函数分解为一个直流分量和一系列不同频率的正弦（余弦）分量之和。 周期性函数的分解： 直流分量 (DC component)： 函数的平均值。 基波 (Fundamental component)： 与原函数周期相同的正弦分量。 谐波 (Harmonics)： 基波频率的整数倍的正弦分量。 非正弦稳态电路的分析方法： 将非正弦周期性电压或电流源分解为直流分量和一系列谐波正弦分量。 利用叠加定理，计算每个分量单独作用时在电路中产生的响应。 将所有分量单独产生的响应叠加起来，得到电路的总响应。 非正弦电路的功率计算： 讨论非正弦电路的平均功率、有效值等概念。 应用示例： 开关电源、脉冲电路、信号发生器等。 第九章：电路元件模型与实际应用 本章将对一些重要的电路元件进行更深入的模型分析，并结合实际应用进行讲解。 实际电阻模型： 讨论实际电阻的寄生电感和寄生电容，以及它们在高频电路中的影响。 实际电感模型： 讨论实际电感的绕组电阻、磁芯损耗等，以及它们对电感性能的影响。 实际电容模型： 讨论实际电容的等效串联电阻 (ESR)、漏电阻等。 运算放大器 (Operational Amplifier, Op-Amp)： 介绍运算放大器作为一种理想化的集成电路元件，以及它在构建各种模拟电路（如加法器、减法器、积分器、微分器）中的应用。 二极管 (Diode)： 讲解二极管的基本特性（单向导电性），以及其在整流、稳压等方面的应用。 晶体管 (Transistor)： 简要介绍双极结型晶体管 (BJT) 和场效应晶体管 (FET) 的基本工作原理，以及它们作为开关和放大器的作用。 滤波电路 (Filter Circuits)： 介绍低通、高通、带通和带阻滤波器的工作原理，以及它们在信号处理中的应用。 学习目标 通过学习本书，学生将能够： 1. 掌握电路分析的基本概念和定律： 熟练运用欧姆定律、基尔霍夫定律进行电路分析。 2. 掌握各种电路分析方法： 能够运用节点电压法、网孔电流法、叠加定理、戴维宁定理、诺顿定理等系统地分析直流和交流电路。 3. 理解一阶和二阶动态电路的暂态行为： 能够分析RL、RC、RLC电路在不同激励下的暂态响应。 4. 熟练进行交流电路稳态分析： 掌握相量分析法，能够计算交流电路的阻抗、功率和分析谐振现象。 5. 理解磁耦合和三相电路的基本原理： 掌握变压器和三相电路的分析方法。 6. 了解非正弦电路的分析方法： 能够运用傅里叶级数分析非正弦周期性电路。 7. 建立电路元件的数学模型： 理解理想元件和实际元件的特性，并能够利用它们构建和分析简单的模拟电路。 8. 培养解决工程问题的能力： 将理论知识应用于解决实际的电路设计和分析问题。 本书的编写风格注重循序渐进，从基础概念逐步深入到复杂问题，并通过大量的例题和习题帮助读者巩固所学知识，最终达到学以致用的目的。