标题：电工电路基础
作品信息
作者：张玘
出版日期：2006年8月
页数：316
分类： 工业技术 >总论
内容简介
高等院校教材:本书分为9章，内容包括工具知识，工具知识在电路暂态分析中的应用，工具知识基于变数模型在正弦交流电路中的拓展等。
章节目录
第一章 电路基本概念和电路定律
1.1 电路模型
电路模型是实际电路抽象而成，它近似地反映实际电路的电气特性。电路模型由一些理想电路元件用理想导线连接而成。用不同特性的电路元件按照不同的方式连接就构成不同特性的电路。
电路模型近似地描述实际电路的电气特性。根据实际电路的不同工作条件以及对模型精确度的不同要求，应当用不同的电路模型模拟同一实际电路。
这种抽象的电路模型中的元件均为理想元件。
电路模型的表示方法：
(1)电路图；
(2) 电路数据(表格或矩阵)。
使用电路模型可以表示出：
(1)电路元件的特性
(2)元件间的连接关系
1.2 电路的基本物理量
1.2.1 电流
电流，是指电荷的定向移动。电源的电动势形成了电压，继而产生了电场力，在电场力的作用下，处于电场内的电荷发生定向移动，形成了电流。电流的大小称为电流强度（简称电流，符号为I），是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量，每秒通过1库仑的电量称为1「安培」（A）。安培是国际单位制中所有电性的基本单位。 除了A，常用的单位有毫安（mA）、微安(μA) 。1A=1000mA=1000000μA电学上规定：正电荷流动的方向为电流方向。电流微观表达式I=nesv,n为单位时间内通过导体横截面的电荷数，e为电子的电荷量，s为导体横截面积，v为电荷速度。
单位时间内通过导体横截面的电荷量，叫电流，通常用I代表电流，表达式I=Q/t，单位是安培（这个单位是为了纪念法国物理学家安培在电学研究中的巨大贡献而命名的），简称“安”，符号“A”。
英国物理学家法拉第在1831年做了切割磁力线实验，在闭合回路中就有电流产生。这一现像证明电和磁之间可以相互转换。
电流是物理学中的七个基本量纲之一（另外6个为：长度m、时间s、质量kg、热力学温度K、发光强度cd、物质的量mol)。电流分直流和交流两种，电流的方向不随时间的变化的叫做直流，电流的大小和方向随时间变化的叫交流。
电流是指一群电荷的流动[1]。电流的大小称为电流强度，是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量，每秒通过一库仑的电量称为一「安培」（Ampere）。安培是国际单位制中的一种基本单位[1]。电流表是专门测量电流的仪器。
大自然有很多种承载电荷的载子，例如，导电体内可移动的电子、电解液内的离子、电浆内的电子和离子、强子内的夸克[2]。这些载子的移动，形成了电流。单位国际单位制中电流的基本单位是安培。　1安培定义为：在真空中相距为1米的两根无限长平行直导线，通以相等的恒定电流，当每米导线上所受作用力为2×10^(-7)N时，各导线上的电流为1安培。
初级学习中1安培的定义：1秒内通过导体横截面的电荷量为1库仑，即：1安培=1库仑/秒
换算方法：
1kA=1000A
1A=1000mA
1mA=1000μA
1μA=1000nA
1nA=1000pA
一些常见的电流：电子手表1.5μA至2μA，白炽灯泡200mA，手机100mA，空调5A至10A，高压电200A，闪电20000A至200000A
定义公式：I=Q/t Q为通过导体横截面的电荷量，单位是库仑。t为电荷通过导体的时间，单位是秒。获得条件电路中保持有恒定的电动势（电力场）。
电路连接好，闭合开关，处处相通的电路叫做通路（也称为闭合电路）。
开关未合闭，或电线断裂、接头松脱致使线路在某处断开的电路，叫做开路（也称为断路）。
导线不经过用电器直接跟电源两极连接的电路，叫做短路(通路)。
1.2.2 电压
电压，也称作电势差或电位差，是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。其大小等于单位 正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所作的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。电压的国际单位制为伏特(V)，常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(μV)、千伏(kV)等。此概念与水位高低所造成的“水压”相似。需要指出的是，“电压”一词一般只用于电路当中，“电势差”和“电位差”则普遍应用于一切电现象当中。
如果电压的大小及方向都不随时间变化，则称之为稳恒电压或恒定电压，简称为直流电压，用大写字母U表示。如果电压的大小及方向随时间变化，则称为变动电压。对电路分析来说，一种最为重要的变动电压是正弦交流电压(简称交流电压)，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化。交流电压的瞬时值要用小写字母u或u(t)表示。在电路中提供电压的装置是电源。单位电压在国际单位制中的主单位是伏特（V），简称伏，用符号V表示。1伏特等于对每1库仑的电荷做了1焦耳的功，即1 V = 1 J/C。强电压常用千伏(KV)为单位，弱小电压的单位可以用毫伏(mV)微伏(μv)。
它们之间的换算关系是：
1kV=1000V
1V=1000mV
1mV=1000μv电压是推动电荷定向移动形成电流的原因。电流之所以能够在导线中流动，也是因为在电流中有着高电势和低电势之间的差别。这种差别叫电势差，也叫电压。换句话说。在电路中，任意两点之间的电位差称为这两点的电压。通常用字母V代表电压。
电源是给用电器两端提供电压的装置。电压的大小可以用电压表（符号：V）测量。
串联电路电压规律：串联电路两端总电压等于各部分电路两端电压和。
公式：ΣU=U1+U2
并联电路电压规律：并联电路各支路两端电压相等，且等于电源电压。
公式：ΣU=U1=U2
欧姆定律：U=IR（I为电流，R是电阻）但是这个公式只适用于纯电阻电路
1.2.3 功率
1.3 电路基本元件
1.3.1 电阻元件
1.3.2 电容元件
1.3.3 电感元件
1.3.4 电压源
电压源，即理想电压源，是从实际电源抽象出来的一种模型，在其两端总能保持一定的电压而不论流过的电流为多少。电压源具有两个基本的性质：第一，它的端电压定值U或是一定的时间函数U(t)与流过的电流无关。第二，电压源自身电压是确定的，而流过它的电流是任意的。
由于电源内阻等多方面的原因，理想电压源在真实世界是不存在的，但这样一个模型对于电路分析是十分有价值的。实际上，如果一个电压源在电流变化时，电压的波动不明显，我们通常就假定它是一个理想电压源。
电压源就是给定的电压，随着你的负载电阻增大，电流减小，理想状态下电压不变，但实际上电压会在传送路径上消耗，你的负载增大，路径上消耗减少。
电压源的内阻相对负载阻抗很小，负载阻抗波动不会改变电压高低。在电压源回路中串联电阻才有意义，并联在电压源的电阻因为它不能改变负载的电流，也不能改变负载上的电压，这个电阻在原理图上是多余的，应删去。负载阻抗只有串联在电压源回路中才有意义，与内阻是分压关系。
电压源是一个理想元件,因为它能为外电路提供一定的能量,所以又叫有源元件。
在功率允许的范围内，相同频率的电压源串时可等效为一个同一频率的电压源
理想电压源的端电压与它的电流无关.其电压总保持为某一常数或为某一给定的时间函数。
如直流理想电压源,其端电压就是一常数;交流理想电压源,就是一按正弦规律变化的交流电压源,其函数可表示为us=U(in)Sinat。
1.3.5 电流源
至茂电子电流源AHY-12系列电流源给定的电流，此线路通电流为定值，与你的负载阻值没有关系。
电流源的内阻相对负载阻抗很大，负载阻抗波动不会改变电流大小。在电流源回路中串联电阻无意义，因为它不会改变负载的电流，也不会改变负载上的电压。在原理图上这类电阻应简化掉。负载阻抗只有并联在电流源上才有意义，与内阻是分流关系。
由于内阻等多方面的原因，理想电流源在真实世界是不存在的，但这样一个模型对于电路分析是十分有价值的。实际上，如果一个电流源在电压变化时，电流的波动不明显，我们通常就假定它是一个理想电流源。
电流源，即理想电流源，是从实际电源抽象出来的一种模型，其端钮总能向外提供一定的电流而不论其两端的电压为多少，电流源具有两个基本的性质：第一，它提供的电流是定值I或是一定的时间函数I(t)与两端的电压无关。第二，电流源自身电流是确定的，而它两端的电压是任意的。
由于内阻等多方面的原因，理想电流源在真实世界是不存在的，但这样一个模型对于电路分析是十分有价值的。实际上，如果一个电流源在电压变化时，电流的波动不明显，我们通常就假定它是一个理想电流源。
由于电流源的电流是固定的，所以电流源不能断路，电流源与电阻串联时其对外电路的效果与单个电流源的效果相同。此外，电流源与电压源是可以等效转换的，一个电流源与电阻并联可以等效成一个电压源与电阻串联。　
1.3.6 受控源
受控源又称为非独立源。一般来说，一条支路的电压或电流受本支路以外的其它因素控制时统称为受控源。受控源由两条支路组成，其第一条支路是控制支路，呈开路或短路状态；第二条支路是受控支路，它是一个电压源或电流源，其电压或电流的量值受第一条支路电压或电流的控制。受控源可以分成四种类型。
电压或电流受电路中其它部分的电压或电流控制的电压源或电流源，称为受控源。
受控源是一种四端元件，它含有两条支路，一条是控制支路，另一条是受控支路。受控支路为一个电压源或为一个电流源，它的输出电压或输出电流（称为受控量），受另外一条支路的电压或电流（称为控制量）的控制，该电压源，电流源分别称为受控电压源和受控电流源，统称为受控源。
1.4 基尔霍夫定律
1.4.1 基尔霍夫电流定律
1.4.2 基尔霍夫电压定律
1.5 电路的基本状态
习题及思考题
第二章 电路的分析方法
2.1 支路电流法
2.2 网孔电流法
2.3 节点电压法
2.4 叠加定理
2.4.1 线性系统及其性质
2.4.2 叠加定理
2.5 置换定理
2.6 二端网络的等效变换
2.7 戴维南定理与诺顿定理
2.7.1 戴维南定理
2.7.2 诺顿定理
2.8 含受控源电路的分析方法
2.9 最大功率传递定理
2.10 非线性电阻电路分析
习题及思考题
第三章 电路的暂态分析
3.1 换路定则与电路初始状态的确定
3.2 一阶电路的零输入响应
3.2.1 RC电路的零输入响应
3.2.2 RL电路的零输入响应
3.3 一阶电路的零状态响应
3.3.1 RC电路的零状态响应
3.3.2 RL电路的零状态响应
3.4 一阶电路的全响应
3.5 三要素法
3.6 阶跃函数与阶跃响应
3.7 脉冲激励下RC电路的响应
3.7.1 微分电路
3.7.2 积分电路
3.8 二阶电路的零输入响应
习题及思考题
第四章 正弦交流电路
4.1 正弦量的基本概念
4.1.1 正弦量的三要素
4.1.2 相位差
4.1.3 有效值
4.2 正弦量的相量表示
4.2.1 复数复习
4.2.2 利用相量表示正弦量
4.2.3 相量图
4.3 元件约束和基尔霍夫定律的相量形式
4.3.1 基本元件伏安关系的相量形式
4.3.2 基尔霍夫定律的相量形式
4.4 阻抗与导纳
4.4.1 阻抗和导纳
4.4.2 RLC串联电路
4.4.3 阻抗的串联与并联
4.5 正弦交流电路的相量分析
4.6 正弦交流电路的功率
4.6.1 功率
4.6.2 功率因数的提高
4.7 三相电路
4.7.1 三相电源
4.7.2 三相电源的连接
4.7.3 三相电路的计算
4.7.4 三相电路的功率
习题及思考题
第五章 电路的频率响应
5.1 正弦交流电路的频率特性
5.1.1 RC串联电路的频率特性
5.1.2 谐振电路
5.2 非正弦周期信号电路
5.2.1 周期信号的傅里叶级数
5.2.2 非正弦周期信号
5.2.3 非正弦周期信号电路的谐波分析法
习题及思考题
第六章 磁耦合器件和双口网络
6.1 互感
6.2 含有耦合电感电路的计算
6.3 变压器
6.3.1 空心变压器
6.3.2 理想变压器
6.3.3 变压器的电路模型
6.4 双口网络的伏安关系
6.4.1 双口网络的流控型和压控型伏安关系
6.4.2 双口网络的混合型伏安关系
6.4.3 双口网络的传输型伏安关系
6.5 双口网络各组参数的关系
习题及思考题
第七章 交流电机
7.1 三相异步电动机的构造
7.2 三相异步电动机的工作原理
7.3 三相异步电动机的转矩与机械特性
7.4 三相异步电动机的基本参数
7.5 三相异步电动机的起动
7.6 三相异步电动机的调速
7.7 三相异步电动机的制动
7.8 同步电机和单相异步电机
7.7.1 同步电机
7.7.2 单相异步电动机
习题及思考题
第八章 直流电机
8.1 直流电机基本结构和工作原理
8.1.1 直流电机的基本结构
8.1.2 直流电机的基本工作原理
8.1.3 直流电机的分类
8.2 直流电动机的机械特性
8.2.1 基本平衡方程式
8.2.2 他励直流电动机的机械特性
8.3 他励（并励）直流电动机的调速
习题及思考题
第九章 电工测量与安全用电
9.1 电工仪表
9.1.1 电工仪表的分类
9.1.2 电工仪表的误差和准确度
9.2 电流、电压、功率和电能的测量
9.2.1 电流的测量
9.2.2 电压的测量
9.2.3 功率的测量
9.2.4 电能的测量
9.3 电阻、电容、电感的测量
9.4 非电量的电测法
9.4.1 应变电阻传感器
9.4.2 热电传感器
9.5 安全用电常识
9.5.1 触电事故及其预防措施
9.5.2 静电防护与电气防火
习题及思考题
参考文献