高等教育出版社：《电路》书籍教材PDF电子版（第五版）学习指导与习题分析（共十八章，主编：刘崇新、罗先觉）

十五 普通高等教育“十五”国家级规划教材配套参考书 电路 第5版 学习指导与习题分析 刘崇新罗先觉 高等教育出版社

目录第一章电路模型和电路定律第二章24电阻电路的等效变换第三章电阻电路的般分析48第四章电路定理75第五章含有运算放大器的电阻电路112第六章储能元件122第七章132一阶电路和二阶电路的时域分析第八章相量法188第九章正弦稳态电路的分析203第十章含有耦合电感的电路233第十一章电路的频率响应259第十二章三相电路281第十三章非正弦周期电流电路和信号的频谱299

II目录第十四章线性动态电路的复频域分析316372第十五章电路方程的矩阵形式第十六章二端口网络395第「七章非线性电路418第十八章均匀传输线434参考文献443

第一章电路模型和电路定律一、重点和难点1.电压和电流的参考方向电流、电压是电路分析的基本物理量，在分析电路时，必须首先指定电流和电压的参考方尚，才能进行分析和计算。因此，透彻地理解电流和电压的参考方向是本章重点之一。正确认识电压、电流的实际方向与参考方向的联系和差别以及根据电压、电流的参考方向正确判断元件是吸收功率还是发出功率是学习中的难点。2.元件的伏安特性元件的伏安特性是元件本身的约束，是电路分析和计算的基本依据之一，因此，熟练掌握和应用电阻元件、独立电源（电压源和电流源）和受控电源的电压和电流关系也是本章的一个重点。正确理解独立电源与受控电源的联系和差别是其中的难点。3.基尔霍夫定律基尔霍夫定律是集总参数电路的基本定律，它包括基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）。基尔霍夫定律只跟元件的相互连接有关，与元件的性质无关，无论元件是线性的还是非线性的，时变的还是时不变的，它都成立。基尔霍夫定律是分析一切集总参数电路的根本依据，许多重要的电路定理、一些常用的电路分析方法都是由这两个定律归纳、推导、总结得出的，因此，基尔霍夫定律是本章的重点。掌握和熟练运用基尔霍夫定律分析和计算电路是本章的难点

2《电路》（第5版）学习指导与习题分析二、学习方法指导1.电路分析的变量电压、电流和功率是电路分析的常用变量，其中电压和电流又是电路分析的基本变量。电路分析的任务就是求解这些变量。(1）电流单位时间内通过导体横截面的电荷量定义为电流。电流用表示，且有i=dg(1 -1)dt规定电流的方向为正电荷运动的方向。在实际电路分析中，当电路为复杂电路或交变电流电路时，电流的实际方向往往很难事先判断，因此引入参考方向的概念。电流的参考方向：预先假定的正方向。参考方向可以任意指定，在分析电路时按参考方向计算电流。电流为代数量，如果电流值为正，说明其真实方向与参考方向相同；反之，其真实方向与参考方向相反。(2）电压单位正电荷9从电路中一点A移至另点B时电场力作功的大小定义为该两点之间的电位差，即电压。电压用u表示，且_dw(1 -2)Lda规定电压的方向为电位降的方向。同电流一样，电压的真实方向也常难以事先确定，因此也需要指定电压的参考方向。电压的参考方向：预先假定的电位降方向。在分析电路时按参考方向计算电压，电压为代数量，如果电压值为正，说明其真实方向与参考方向相同；反之，其真实方向与参考方向相反。（3）电压和电流的关联参考方向为分析电路方便，对一个元件或段电路，常指定其电流从电压的“+”极性端流向“-”极性端，这种电流和电压取一致的参考方向，称为关联参考方向，如图1-1（a）所示；反之，电流和电压取不一致的参考方向，称为非关联参考方向，如图1-1(b）所示。参考方向在电路分析中起着十分重要的作用。分析电路时应注意：①无论分析什么电路，必须首先指定电压和电流的参考方向，然后才能建立电路方程。②如果题中给定了参考方向，就按给定的参考方向进行分析和计算

3第一章电路模型和电路定律元件元件un(a)(b)图1-1电压和电流关联参考方向和非关联参考方向(4）功率单位时间内电场力所作的功称为电功率。电功率用p表示，则dw_udg=ui(1 -3)p"d"dt在关联参考方向下，p=ui表示元件吸收的电功率。当p>0时，元件实际吸收能量：当p0时，元件实际发出能量；当p<0时，元件实际吸收能量。2.电路元件及其伏安特性电阻元件、电源元件和受控电源元件是常用的电路元件。元件的伏安特性是指流过元件的电流和元件两端电压之间的关系，是元件本身的约束，是电路分析的基础之一。因此，必须熟练掌握元件的伏安特性。（1）电阻元件及其伏安特性电阻元件是表征材料或器件对电流呈现阻力、损耗能量的元件。其电压-电流关系（伏安关系）可用u-i关系方程来描述：f（u，i）=0。线性电阻元件是具有耗能、无记忆性和双向性的二端元件。线性电阻元件的伏安特性满足欧姆定律，即电阻元件的端电压与通过它的电流成正比。在电压和电流取关联参考方向时，其伏安特性可表示为u=Ri或i=兰=Gu或R=兰(1-4)RP其中，R称为电阻元件的电阻，单位为Q（欧姆）；G称为电阻元件的电导，单位为S(西门子）。在电压和电流取关联参考方向时，电阻元件吸收的功率为P=ui=PR-r(1-5)R从t。时刻到t时刻，电阻元件消耗的能量为uidtW.(1 -6)

4《电路》（第5版）学习指导与习题分析（2）电源元件及其伏安特性电源元件又称独立源元件，属于有源元件，在电路中起激励作用。电源元件分为电压源和电流源两类。1）电压源①理想电压源。其两端电压总能保持定值或一定的时间函数，且电压值与流过它的电流i无关的元件叫理想电压源。电压源有两个基本性质：a.电压源两端电压由电源本身决定，与外电路无关，与流经它的电流大小、方向无关；b.流经电压源的电流由电压源和外电路共同决定。在电压源电压和电流取非关联参考方向时，理想电压源发出的功率为(1 =7)p=usi理想电压源不允许短路。②实际电压源。实际电压源是有损耗的，其电路模型可用理想电压源和电阻的串联组合表示，该电阻称为电压源的内阻。实际电压源也不允许短路。因其内阻小，若短路，电流很大，可能烧毁电压源。2）电流源①理想电流源。不管外部电路如何，其输出电流总能保持定值或一定的时问函数，其值与它的两端电压u无关的元件叫理想电流源。电流源有两个基本性质：a.电流源的输出电流由电流源本身决定，与外电路无关，与它两端电压大小、方向无关；b.电流源两端的电压由电流源及外部电路共同决定。在电流源电流和电压取非关联参考方向时，理想电流源发出的功率为p=uis(1 -8)理想电流源不允许开路。②实际电流源。实际电流源有损耗，其电路模型用理想电流源和电阻的并联组合表示，该电阻称为电流源的内阻。实际电流源也不允许开路。因其内阻很大，若开路，端电压很大，可能烧毁电流源。（3）受控电源元件及其伏安特性受控电源又称非独立电源。电压（或电流）的大小和方向受电路中其他地方的电压（或电流）控制的电源，称受控源。受控源为四端元件。根据控制量和被控制量是电压u或电流i，受控源可分为4种类型：电压控制的受控电压源（VCVS）、电流挖制的受控电压源（CCVS）、电压控制的受控电流源（VCCS）和电流控制的受控电流源（CCCS）。分析含受控源的电路时，必须注意：①受控源不能做电路的一个独立激励，它只反映电路中某处的电压或电流

5第一章电路模型和电路定律受另一处电压或电流的控制关系。②含受控源电路的分析方法、原理如同含独立电源的电路，即：可先把受控源当作独立源来处理。3.基尔霍夫定律基尔雷夫定律是分析一切集总参数电路的根本依据。基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律，简称KCL和KVL，反映电路中所有支路电流和电压所遵循的基本规律。基尔霍夫定律仅与元件的相互连接有关，而与元件的性质无关，无论元件是线性的还是非线性的，时变的还是时不变的，KCL和KVL总是成立的。对个电路应用KCL和KVL时，应对各结点和支路编号，指定各支路电流和支路电压的参考方向，指定有关回路的绕行方向。基尔霍夫定律与元件的特性构成了电路分析的基础。（1）基尔霍夫电流定律（KCL）KCL是描述电路中与结点相连的各支路电流间相互关系的定律。它的基本内容是：在集总电路中，任何时刻，对任意结点，所有流出或流入该结点的支路电流的代数和恒等于零。数学表达式可表示为Zi=0(1 -9)KCL又可叙述为：对于集总参数电路中的任意结点，在任意时刻流出该结点的电流之和等于流人该结点的电流之和。KCL不仅适用于电路中的结点，对电路中包围几个结点的闭合面也是适用的，即：通过一个闭合面的支路电流代数和总是等于零；或者说，流出闭合面的电流等于流人闭合面的电流。应用KCL时必须注意：电流是流出结点（闭合面）还是流入结点（闭合面），均根据电流的参考方向判断。（2）基尔霍夫电压定律（KVL）KVL是描述电路的回路中各支路（或各元件）电压之间关系的定律。它的基本内容是：在集总电路中，任何时刻，沿任一回路，所有支路电压的代数和恒等于零。数学表达式可表示为Zu=0(1-10)应用KVL时首先要指定回路的参考方向。KVL还可应用于任一假想的回路。如图1-2所示电路，对假想回路列KVL方程，有wb = u, -u2图1-2任一假想回路KVL

6（电路）（第5版）学习指导与习题分析三、典型例题例1-1#电路如图1-3（a）所示。（1）求电流1,、，和1；（2）求各个独立电源所发出的功率；（3）说明电路是否满足功率平衡。2A01(a)(b)图1-3例1-1图解：（1）首先选择回路，并任意指定回路绕向，如图1-3（b）所示，对回路1列KVL方程，有-10+51,+5=0求解得到I, =1A根据欧姆定律，得10LA=2A5对结点a列KCL方程，有, -1 +1,-2=0求解得到I, =1 A（2）5V电压源所发出的功率为Ps=-5xIW=-5W10V电压源所发出的功率为Psz=10×1W=10W2A电流源所发出的功率为Ps=2×10W=20W（3）两个5的电阻所吸收的功率为P2R=1×5+×5=(5+20)W=25WP总败收 =P2R -Pgl =[25 -(-5)] W =30 WP总发用=Ps2+P=（10+20）W=30W

第一章电路模型和电路定律7故P总发由 =P总吸收电路满足功率平衡。例1-2电路如图1-4(a)所示，试求各支路电流。6042149C(a)(b)图1-4例1-2图解：设受控源所在支路电流为1，如图1-4（b）所示。电路中的受控源为电流控制的电压源。选回路1，并对回路列写KVL方程，有61, +21, = 12解得21,I = 1. 5 A,I, -0.75A4对结点①列写KCL方程，有-I +1, +1, =0解得L, =11-1, =0.75 A例1-3电路如图1~5所示，求电流1，电压U。3V22-U图1-5例1-3图解：U,=2×2U,-3