电路与电工技术 微课版

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本书主要内容有电路的基本概念和定律、电路的等效变换、电路的分析方法、正弦交流电路、三相电路、谐振电路及互感、磁路和铁心线圈、线性动态电路的分析、电动机、继电器－接触器控制系统、工厂供电与安全用电、Multisim仿真软件简介及虚拟实验示例、电工与电子技术实验等知识，重点介绍电工与电子电路的基本理论、基本知识、基本技能和综合应用。本书以电工与电子电路岗位技能为目的，突出安全用电、电路分析和应用岗位技能训练，以丰富的例子带动知识点的学习，围绕“以训促战，以战促训，训战结合”的方式进行核心技能教学设计，通过以“用”促学，边“用”边学，以“训”促战，边“战”边训来激发学生的学习兴趣。本书提供了大量的电工与电子电路分析和应用案例，层次清晰，实用性强，可作为职业本科、高职高专和应用型本科院校电类、通信类、自动化类、计算机类等专业的教学用书，也可供相关专业及参加自学考试的学生和电子信息类行业的技术人员参考。

第1章 电路的基本概念和定律
1.1 电路和电路模型
1.1.1 电路
1.1.2 电路模型
1.2 电路的基本物理量
1.2.1 电流及电流的参考方向
1.2.2 电压及其电压的参考方向
1.3 电位、电功率与电能
1.3.1 电位
1.3.2 电功率
1.3.3 电能
1.4 电阻元件
1.4.1 电阻
1.4.2 电导
1.4.3 电阻元件的功率及能量
1.5 电感元件和电容元件
1.5.1 电感元件和电容元件的定义
1.5.2 电感元件和电容元件的连接方式
1.5.3 电感元件和电容元件的电流与电压关系
1.5.4 电感元件和电容元件的功率和储能
1.6 电压源和电流源
1.6.1 理想电压源
1.6.2 实际电压源
1.6.3 理想电流源
1.6.4 实际电流源
1.7 电路的工作状态
1.7.1 电路的有载状态
1.7.2 电路的开路状态
1.7.3 电路的短路状态
1.8 基尔霍夫定律
1.8.1 名词解释
1.8.2 基尔霍夫电流定律
1.8.3 基尔霍夫电压定律
本章小结
习题
第2章 电路的等效变换
2.1 电阻的连接及等效电阻
2.1.1 等效网络
2.1.2 电阻的串联
2.1.3 电阻的并联
2.1.4 电阻的混联
2.2 电阻的星形联结与三角形联结及等效变换
2.2.1 电阻的星形联结
2.2.2 电阻的三角形联结
2.2.3 电阻的Y-△等效变换
2.3 电源的连接与等效变换
2.3.1 电压源的串联和并联
2.3.2 电流源的并联和串联
2.3.3 两种实际电源模型的等效变换
2.4 受控源电路的分析
2.4.1 受控源
2.4.2 含受控源电路的分析
本章小结
习题
第3章 电路的分析方法
3.1 支路电流法
3.2 网孔电流法
3.2.1 网孔电流法及其分析步骤
3.2.2 含理想电流源电路的网孔分析
3.2.3 含受控源电路的网孔分析
3.3 节点电位法
3.3.1 节点电位法概述
3.3.2 节点电位法对只含电压源支路与含受控源支路的处理
3.3.3 弥尔曼定理
3.4 叠加定理和齐次定理
3.4.1 叠加定理
3.4.2 齐次定理
3.5 替代定理
3.6 戴维南定理和诺顿定理
3.6.1 二端网络
3.6.2 戴维南定理
3.6.3 诺顿定理
3.7 优选功率传输定理
本章小结
习题
第4章 正弦交流电路
4.1 正弦交流电(正弦量)的基本概念
4.1.1 正弦量的周期、频率、瞬时值和优选值
4.1.2 正弦量的三要素
4.1.3 正弦量的有效值
4.2 相量表示法
4.2.1 复数
4.2.2 正弦量的相量表示
4.2.3 正弦量的计算
4.3 电路定律的相量形式
4.3.1 KCL、KVL的相量表示
4.3.2 电阻、电感、电容元件伏安关系的相量形式
4.4 复阻抗和复导纳
4.4.1 电阻、电感、电容串联电路
4.4.2 RLC并联电路与复导纳
4.5 用相量法分析正弦交流电路
4.5.1 网孔电流法
4.5.2 节点电位法
4.6 正弦交流电路的功率
4.6.1 瞬时功率
4.6.2 有功功率、无功功率
4.6.3 电路的视在功率及功率因数
4.6.4 功率因数的提高
本章小结
习题
第5章 三相电路
5.1 三相电源
5.2 三相电源的连接方法
5.2.1 三相电源的三角形联结
5.2.2 三相电源的星形联结
5.2.3 三相电压
5.3 三相负载的连接方法
5.3.1 三相负载的星形联结
5.3.2 星形联结的三相电路
5.3.3 三相负载的三角形联结
5.3.4 三角形联结的三相电路
5.4 三相电路的功率
5.4.1 三相电路功率的计算
5.4.2 对称三相电路中瞬时功率
本章小结
习题
第6章 谐振电路及互感
6.1 串联谐振电路
6.1.1 谐振现象
6.1.2 串联谐振的谐振条件
6.1.3 串联谐振电路的基本特征
6.2 并联谐振电路
6.2.1 并联谐振电路的谐振条件
6.2.2 并联谐振电路的基本特征
6.3 互感电路
6.3.1 互感
6.3.2 互感线圈的同名端及电压、电流关系
6.3.3 正弦交流电路中互感电压、电流关系的相量形式
6.3.4 互感的等效受控源电路
6.3.5 含互感电路的计算
6.4 理想变压器及其电路的计算
6.4.1 理想变压器
6.4.2 理想变压器的电压、电流关系式及阻抗变换
本章小结
习题
第7章 磁路和铁心线圈
7.1 磁场的基本物理量和基本定律
7.2 铁磁物质的磁化
7.3 磁路的基本定律
7.3.1 磁路
7.3.2 磁路定律
7.3.3 磁路和电路的比较
7.4 恒定磁通磁路的计算
7.4.1 有关磁路计算的一些概念
7.4.2 无分支磁路的计算
7.4.3 对称分支磁路的计算
7.5 交流铁心线圈中的波形畸变与磁损耗
7.5.1 线圈感应电动势与磁通的关系
7.5.2 正弦电压作用下磁化电流的波形
7.5.3 正弦电流作用下的磁通波形
……

     第3章微课 第3章电路的分析方法 本章介绍网孔电流法、节点电位法、叠加定理、置换定理、诺顿定理及优选功率传输定理，重点介绍支路电流法和戴维南定理。 （1）深刻理解支路电流法、网孔电流法、叠加定理、戴维南定理和诺顿定理，熟练运用它们求解电路中的参数。 （2）理解节点电位法、置换定理和优选功率传输定理，会运用它们求解电路中的参数。 3。1支路电流法 在由多个电压源、电流源及电阻组成的结构复杂的电路中，用电阻串联、并联和混联的等效变换化简或者电源的等效变换，不一定就可以计算复杂电路，但可以运用电路的基本定律引申出多种其他的分析方法来分析计算。 1。支路电流法的定义 计算复杂电路的各种方法中，支路电流法是最基本的方法。在分析时，它是以支路电流作为求解对象，应用基尔霍夫定律分别对节点和回路列写所需要的方程组，然后解方程组求得各支路电流，最后运用欧姆定律得到各条支路上的电压。 设电路有b条支路，那么将有b个未知电流可选为变量。因而必须列出b个独立方程，然后解出未知的支路电流。 在图3。1所示电路中，支路数b＝3，节点数n＝2，以支路电流I1、I2、I3为变量，共要列出3个独立方程。 图3。1支路电流法 2。支路电流法的节点电流方程 指定各支路电流的参考方向，如图3。1所示。 根据KCL，可列出两个节点电流方程如下。 节点a：－I1－I2＋I3＝0（3。1） 节点b：I1＋I2－I3＝0（3。2） 观察以上两个方程，可以看出只有一个是独立的。一般，具有n个节点的电路，只能列出n－1个独立的方程。这是因为，每条支路总是接在两个节点之间，当一个支路电流在一个节点方程中取正时，在另一个节点方程中一定取负，把 n－1个节点方程相加，所有出现两次的支路电流必然都被消去，而只留下了剩余的那个节点相连的各支路电流项，即得到了该节点的电流方程。 对应于独立方程的节点称为独立节点，具有n个节点的电路只有n－1个独立节点，剩余的那个节点称为非独立节点。非独立节点是任意选定的。 3。支路电流法的回路电压方程 选择回路。应用KVL列出其余b－（n－1）个方程，每次列出的KVL方程必须是独立的，与这些方程对应的回路称为独立回路。一般，在选择回路时，只要这个回路中，具有至少一条在其他已选的回路中未曾出现过的新支路，这个回路就一定是独立的。在平面电路中，一个网孔就是一个回路，网孔数就是独立回路数。因此，一般可以选取所有的网孔列出一组独立的KVL方程。这种以网孔为独立回路列写回路方程的方法，又称为网孔法。注意：网孔是独立回路，但回路不一定是网孔。 图3。1所示电路中有两个网孔。对左侧的网孔，按顺时针方向绕行，列写KVL方程： R1I1－R2I2－US1＋US2＝0（3。3） 同理，对右侧的网孔，按顺时针方向绕行，列写KVL方程： R2I2＋R3I3－US2＝0（3。4） 可以证明，对于m个网孔的平面电路，必含有m个独立的回路，且m＝b－（n－1）网孔是最容易选择的独立回路。 总之，对于具有b条支路、n个节点、m个网孔的电路，应用KCL可以列出n－1个独立节点的电流方程，应用KVL可以列出m个网孔电压方程，而独立方程总数为（n－1）＋m，恰好等于支路数b，所以方程组有专享解。如图3。1所示，若R1＝5Ω，R2＝5Ω，R3＝15Ω，US1＝25V，US2＝10V，则可以列出下列方程组： －I1－I2＋I3＝0 5I1＋10－5I2－25＝0 5I2＋15I3－10＝0 解方程可以求得I1、I2、I3。 4。支路电流法的一般步骤 支路电流法的一般步骤如下。 （1）选定支路电流的参考方向，在电路图中标明，b条支路共有b个未知变量。 （2）根据KCL列出节点方程，n个节点可列n－1个独立方程。 （3）选定网孔绕行方向，在电路图中标明，根据KVL列出网孔方程，网孔数就等于独立回路数，可列m个独立电压方程。 （4）联立求解上述b个独立方程，求得各支路电流。 另外，在用支路电流法分析含有理想电流源的电路时，对含有电流源的回路，应将电流源的端电压列入回路电流方程。此时，电路增加一个变量，应该补充一个相应的辅助方程，该方程可由电流源所在支路的电流为已知来引出。 此外，由于理想电流源所在支路的电流为已知，在选择回路时也可以避开理想电流源支路。 【例3。1】求出图3。2所示电路的各支路电流。 解：各支路电流的参考方向已标在图3。2中，以节点b为参考节点，节点a的KCL方程为 I1＋I2＋I3＝0 以l1、l2两个网孔为选定的独立回路，其KVL方程为 －2I1＋8I3＝－14 3I2－8I3＝2 以上三式联立求解，可得 I1＝3（A），I2＝－2（A），I3＝－1（A） 【例3。2】求出图3。3所示电路的各支路电流。 图3。2例3。1电路图 图3。3例3。2电路图 解：根据支路电流法列出方程 I1＋I2－I3＝0 I1＋20I3