邱关源第六版《电路》课后习题详解

  • 名称:邱关源第六版《电路》课后习
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  • 时间:2024/9/19 15:01:00

邱关源《电路》第六版的知识点主要包括以下内容:

电路模型和电路定律:

电路与电路模型:理解实际电路与电路模型的概念及区别,电路模型是对实际电路的理想化、抽象化表示,由理想电路元件相互连接而成。例如,对于一个简单的手电筒电路,电池可抽象为电压源,灯泡可抽象为电阻。

电流和电压的参考方向:电流和电压的实际方向可能难以确定或随时间变化,所以需要指定参考方向。参考方向可任意指定,当实际方向与参考方向一致时,电流或电压为正值;反之则为负值。关联参考方向是指元件的电流参考方向从电压参考极性的 “+” 指向 “-”,否则为非关联参考方向。

电功率和能量:掌握电功率的计算公式,在关联参考方向下,表示元件吸收功率,表示元件发出功率;在非关联参考方向下则相反。能量是功率对时间的积分。

电阻电路的等效变换:

电阻的串联和并联:串联电阻的总电阻等于各电阻之和,并联电阻的总电阻的倒数等于各电阻倒数之和。通过电阻的串并联等效变换,可以简化电路分析。

电源的等效变换:实际电压源可以等效为一个理想电压源与一个电阻的串联,实际电流源可以等效为一个理想电流源与一个电阻的并联。两种电源模型之间可以根据需要进行相互转换。

输入电阻的计算:对于复杂的一端口网络,输入电阻是端口电压与端口电流的比值。可以通过等效变换等方法来计算输入电阻。

电阻电路的一般分析:

支路电流法:以支路电流为未知量,根据基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)列出方程组,求解支路电流。这种方法适用于简单电路,但对于复杂电路,方程组的求解可能会比较繁琐。

网孔电流法:以网孔电流为未知量,根据 KVL 列出方程组。由于网孔电流自动满足 KCL,所以方程组的未知数数量减少,求解相对简单。适用于平面电路。

节点电压法:以节点电压为未知量,根据 KCL 列出方程组。对于节点较少的电路,使用节点电压法比较方便。

电路定理:

叠加定理:在线性电路中,多个电源共同作用时的响应等于各个电源单独作用时的响应之和。可以用于分析电路中某一个电源对电路的影响。

戴维南定理和诺顿定理:任何一个线性有源二端网络都可以等效为一个电压源与一个电阻的串联(戴维南等效电路),或者等效为一个电流源与一个电阻的并联(诺顿等效电路)。这两个定理在电路分析和简化中非常有用。

最大功率传输定理:当负载电阻等于电源内阻的共轭值时,负载可以获得最大功率。该定理对于设计功率传输系统具有重要意义。

含有运算放大器的电阻电路:

运算放大器的理想化条件:运算放大器具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特点。在理想化条件下,其输入电流为零,输入电压为零,输出电压与输入电压之间存在线性关系。

基于运算放大器的电路分析:掌握反相放大器、同相放大器、加法器、减法器等基本运算放大器电路的分析方法,以及运算放大器在电路中的应用。

储能元件:

电感:电感是储存磁场能量的元件,其特性方程为,电感的电流不能突变。电感的储能公式为。

电容:电容是储存电场能量的元件,其特性方程为,电容的电压不能突变。电容的储能公式为。

一阶电路和二阶电路的时域分析:

一阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应:零输入响应是指在没有外部激励的情况下,由电路的初始储能引起的响应;零状态响应是指在初始状态为零的情况下,由外部激励引起的响应;全响应是零输入响应和零状态响应的叠加。掌握一阶电路的分析方法,包括用三要素法求解一阶电路的响应。

二阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应:二阶电路的分析相对复杂,需要根据电路的特征方程判断电路的响应类型,如过阻尼、欠阻尼、临界阻尼等。

相量法:

正弦量的相量表示:将正弦量用复数形式表示,便于进行电路的分析和计算。相量的模表示正弦量的幅值,相量的辐角表示正弦量的初相位。

电路定律的相量形式:基尔霍夫定律、欧姆定律等在相量形式下的表达式,以及如何用相量法分析正弦稳态电路。

正弦稳态电路的分析:

阻抗和导纳:阻抗是正弦稳态下元件对电流的阻碍作用,用复数表示;导纳是阻抗的倒数。掌握阻抗和导纳的计算方法,以及它们之间的相互转换。

正弦稳态电路的功率:有功功率、无功功率、视在功率的概念和计算方法,功率因数的定义及提高功率因数的方法。

三相电路:了解三相电源的连接方式(星形连接和三角形连接),三相负载的连接方式(星形连接和三角形连接),以及三相电路的分析和计算方法。

含有耦合电感的电路:

耦合电感的伏安关系:掌握耦合电感的互感系数、同名端的概念,以及耦合电感的电压与电流之间的关系。

含有耦合电感电路的分析:包括去耦等效、互感电压的计算等。

电路的频率响应:

网络函数:网络函数是输出相量与输入相量之比,它反映了电路对不同频率信号的响应特性。

RLC 串联电路的频率响应:分析 RLC 串联电路在不同频率下的阻抗特性、电压响应等,了解谐振现象及其特点。

非正弦周期电流电路和信号的频谱:

非正弦周期信号的分解:将非正弦周期信号分解为傅里叶级数,包括直流分量、基波分量和各次谐波分量。

非正弦周期电流电路的分析:根据叠加定理,分别计算直流分量和各次谐波分量单独作用时的响应,然后将它们叠加得到电路的总响应。

线性动态电路的复频域分析:

拉普拉斯变换:掌握拉普拉斯变换的定义、性质和基本函数的拉普拉斯变换。

电路元件的复频域模型:将电路元件在时域中的伏安关系转换为复频域中的表达式,建立电路的复频域模型。

用拉普拉斯变换法分析线性动态电路:利用拉普拉斯变换将时域电路方程转换为复频域方程,求解后再通过拉普拉斯反变换得到时域响应。

电路方程的矩阵形式:

关联矩阵、回路矩阵和割集矩阵:了解这些矩阵的定义和性质,以及它们与电路结构的关系。

电路方程的矩阵形式:用矩阵形式表示基尔霍夫定律,建立电路方程的矩阵形式,便于计算机辅助分析和计算。

二端口网络:

二端口网络的参数:包括阻抗参数、导纳参数、传输参数和混合参数等,掌握这些参数的定义、计算方法和相互转换。

二端口网络的等效电路:了解二端口网络的等效电路的概念,以及如何根据已知的二端口网络参数求出等效电路。

非线性电路:

非线性电阻元件的特性:了解非线性电阻元件的伏安特性曲线,如二极管、三极管等。

非线性电路的分析方法:包括图解法、小信号分析法等。

均匀传输线:

均匀传输线的方程:掌握均匀传输线的电压、电流方程,以及它们的边界条件。

均匀传输线的特性阻抗和传播常数:了解特性阻抗和传播常数的定义和计算方法,以及它们对传输线特性的影响。