实用电路分析与实践

目 录
项目 1 电路及基本元件测试 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1
任务 1―1 仪器仪表的认知与使用????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1
1．1 认识电路??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8
1．1．1 电路的基本概念 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8
1．1．2 描述电路的常见物理量 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????9
【拓展知识 1】 测量的知识 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 12
任务 1―2 电阻元件特性测试???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 16
1．2 电阻元件?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 19
1．2．1 电阻的基本概念 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 19
1．2．2 线性电阻与非线性电阻 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 20
1．2．3 电导?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 21
1．3 欧姆定律?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 22
【拓展知识 2】 电阻的标注知识 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 24
任务 1―3 电源元件特性测试???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 26
1．4 理想电源?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 28
1．4．1 理想电压源???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 28
1．4．2 理想电流源???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 32
1．5 实际电源?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 35
1．5．1 实际电压源???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 35
1．5．2 实际电流源???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 36
1．6 电压源与电流源的等效互换?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 37
【拓展知识 3】 受控源的知识 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 39
任务 1―4 电容元件特性测试???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 40
1．7 电容元件?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 43
1．7．1 电容的基本概念 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 43
1．7．2 电容元件的功率和储能 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 46
1．7．3 电容的串/并联???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 47
【拓展知识 4】 电容器的选取 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 49
任务 1―5 电感元件特性测试???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 51
1．8 电感元件?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 52
1．8．1 电感的基本概念 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 52
1．8．2 电感的功率和储能 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 55
1．8．3 电感的串/并联???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 56
任务 1―6 基尔霍夫定律验证测试???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 59
1．9 电路中的电位与电压的关系?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 63
VI
1．10 基尔霍夫定律 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 66
【拓展知识 5】 线图理论与基尔霍夫定律公式的独立性 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 70
项目总结???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 74
自测练习 1 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 77
项目 2 电路的等效变换与分析测试 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 80
任务 2―1 电阻等效变换的分析与测试???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 80
2．1 等效的概念???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 82
2．2 电阻串/并联?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 82
2．3 电阻的混联???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 84
【拓展知识 6】 电阻串/并联的应用―电表的改装 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 86
任务 2―2 电源的等效变换探究与测试???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 88
2．4 电源的串/并联???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 89
2．5 两种实际电源模型的等效变换???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 91
【拓展知识 7】 受控源的介绍 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 92
任务 2―3 支路电流法应用?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 93
【拓展知识 8】 网孔电流法?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 96
任务 2―4 叠加定理的应用和验证???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 97
任务 2―5 戴维南定理的应用和验证????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????101
【拓展知识 9】 诺顿定理 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????106
项目总结??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????107
自测练习 2 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????109
项目 3 正弦稳态电路分析及实践 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 111
任务 3―1 单相正弦交流电的了解和测量???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 111
3．1 单相正弦交流电??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????113
3．1．1 正弦交流电路中的物理量 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????113
3．1．2 正弦信号的相量表示法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????116
【拓展知识 10】 相量形式的基尔霍夫定律????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????121
任务 3―2 单相正弦交流稳态电路的相量法分析??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????122
3．2 交流元件的相量模型??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????125
3．2 阻抗与导纳??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????127
【拓展知识 11】 RLC 并联电路、三表法测电路元件参数的理论????????????????????????????????????????????????????????131
任务 3―3 正弦交流电路中的功率??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????133
【拓展知识 12】 家用照明电路的工作原理????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????139
任务 3―4 家庭照明电路操作技能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????141
3．4 家庭照明电路操作技能????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????146
3．4．1 导线的连接与绝缘的恢复 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????146
3．4．2 室内电路配线方法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????149
3．4．3 常用照明附件及安装 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????150
VII
【拓展知识 13】 电工安全用电知识??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????154
项目总结??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????155
自测练习 3 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????157
项目 4 串/并联谐振电路分析及实践 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????160
任务 4―1 输入回路分析与设计（串联谐振电路）????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????160
4．1 RLC 串联谐振电路 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????163
4．1．1 RLC 串联谐振电路的定义和特点??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????163
4．1．2 串联谐振的功率 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????166
4．1．3 串联谐振电路的频率特性 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????168
【拓展知识 14】 通频带的测量方法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????170
任务 4―2 放大选频回路电路分析与设计（并联谐振电路）????????????????????????????????????????????????????????????????171
4．2 RLC 并联谐振电路 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????172
4．2．1 RLC 并联谐振电路的定义和特点??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????172
4．2．2 并联谐振的功率 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????176
4．2．3 并联谐振电路的频率特性 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????177
【拓展知识 15】 小信号调谐放大器??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????178
项目总结??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????179
自测练习 4 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????180
项目 5 三相电路分析及实践 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????183
任务 5―1 对称三相电路的认识与测量??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????183
5．1 对称三相电源????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????187
5．1．1 对称三相电源的定义 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????187
5．1．2 对称三相电源的连接 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????188
5．2 对称三相负载的连接??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????189
5．3 对称三相电路的功率测量和相序的判定??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????192
【拓展知识 16】 电气知识―三相四线制和三相五线制????????????????????????????????????????????????????????????????????????????196
任务 5―2 不对称三相电路的认识与测量????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????198
5．4 不对称三相电路??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????201
【拓展知识 17】 零线和地线????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????205
项目总结??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????206
自测练习 5 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????207
项目 6 动态电路的分析及实践 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????210
任务 6―1 RC 充放电电路的认识与分析??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????210
6．1 动态电路与换路定则??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????214
6．2 一阶电路的三要素分析法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????215
【拓展知识 18】 电子闪光灯????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????218
任务 6―2 RC 积分、微分电路的仿真与分析??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????219
VIII
6．3 积分电路????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????221
6．4 微分电路????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????221
【拓展知识 19】 RC 耦合电路????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????223
项目总结??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????224
自测练习 6 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????225
项目 7 非正弦周期电流电路的分析与测试 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????228
任务 7―1 非正弦周期信号的分析与测试????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????228
7．1 非正弦周期信号的产生和表示方法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????235
7．2 非正弦周期量的有效值、平均值和平均功率??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????236
任务 7―2 非正弦周期电流电路的分析与测试????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????238
7．3 非正弦周期电流电路的分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????239
【拓展知识 20】 谐波电压、电流条件下有功功率的计算????????????????????????????????????????????????????????????????????????????240
项目总结??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????241
自测练习 7 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????241
项目 8 变压器的认知与使用 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????244
任务 8―1 互感线圈的了解与检测??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????244
8．1 互感与互感电压??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????248
8．2 线圈的同名端及判定??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????250
8．3 耦合线圈的串联??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????252
【拓展知识 21】 耦合线圈的并联????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????252
任务 8―2 变压器的认知与测试 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????253
8．4 初识变压器??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????256
8．5 理想变压器??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????258
【拓展知识 22】 其他变压器及变压器常见的故障及检修方法????????????????????????????????????????????????????????????????260
项目总结??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????265
自测练习 8 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????266
项目自测题答案????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????269