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第Ⅰ部分　直流电路3

第1章　元件、物理量和单位3

1.1　电子元件和测量仪器3

1.1.1 电阻器3

1.1.2　电容器5

1.1.3　电感器5

1.1.4　变压器6

1.1.5 半导体设备6

1.1.6　电子仪器6

1.2　电和磁物理量的单位8

1.3　科学记数法9

1.3.1　10的幂9

1.3.2　使用10的幂的计算11

1.3.3　计算器上的科学记数法12

1.4　工程记数法和国际单位制词头13

1.4.1　工程记数法14

1.4.2　国际单位制词头14

1.4.3　计算器上的工程记数法15

1.5　国际单位换算16

小结18

第2章　电压、电流和电阻24

2.1　原子24

2.1.1　原子序数25

2.1.2　电子层和轨道25

2.1.3　价电子26

2.1.4　电离26

2.1.5　铜原子26

2.1.6　物质的分类27

2.2.1　库仑：电荷的单位28

2.2　电荷28

2.2.2　正电荷和负电荷29

2.3　电压30

2.3.1　伏特：电压的单位30

2.3.2　电压源30

2.4　电流34

2.5 电阻36

2.5.1　欧姆：电阻的单位36

2.5.2　电阻器37

2.5.3　电阻器标记码42

2.6　电路45

2.6.1 电路图46

2.6.2　闭路和开路46

2.6.3　导线49

2.6.4　导线电阻50

2.6.5　接地51

2.7　基本电路测量52

2.7.1 电表符号52

2.7.2　测量电流53

2.7.3　测量电压53

2.7.4　测量电阻54

2.7.5　数字万用表54

2.7.6　模拟万用表读值57

2.8　电气安全59

2.8.1 电击59

2.8.2　安全预防措施60

小结63

3.1　欧姆定律74

第3章　欧姆定律、能量和功率74

3.1.1 电流公式75

3.1.2　电压公式76

3.1.3　电阻公式77

3.1.4　电流和电压的线性关系77

3.1.5　电流与电压的关系图78

3.1.6　欧姆定律的图形辅助工具78

3.2　欧姆定律的应用79

3.2.1　已知V和R求I79

3.2.2　已知I和R求V81

3.2.3　已知V和I求R82

3.3　能量和功率83

3.4　电路中的功率87

3.5　电阻器的额定功率89

3.5.1　选择合适的额定功率90

3.5.2　电阻器故障91

3.5.3　用欧姆表检测电阻器92

3.6　电阻的能量转化和电压降93

3.7　电源94

3.7.1　电池的安培小时额定值95

3.7.2　电源效率95

3.8　故障诊断简介96

3.8.1　分析96

3.8.2　计划97

3.8.3　测量97

3.8.4　故障诊断实例97

3.8.5　V、R和I测量的比较98

小结100

4.1　电阻器串联113

第4章　串联电路113

4.2　串联电路中的电流116

4.3　串联电路的总电阻118

4.3.1　串联电阻器阻值相加118

4.3.2　串联电阻公式118

4.3.3　等值串联电阻器121

4.4　欧姆定律在串联电路中的应用121

4.5　电压源串联125

4.6　基尔霍夫电压定律128

4.7　分压器131

4.7.1　分压器公式132

4.7.2　电位器作为可调分压器135

4.7.3　分压器的应用136

4.8　串联电路中的功率137

4.9　电路接地139

4.9.1　测量对地电压140

4.9.2 测量未接地的电阻器两端的电压140

4.10　故障诊断143

4.10.1　开路143

4.10.2　短路145

小结148

第5章　并联电路164

5.1　电阻器的并联164

5.2　并联电路的电压167

5.3　基尔霍夫电压定律169

5.4　并联电路总电阻173

5.4.2　并联电路总电阻RT的公式174

5.4.1 电流路径数影响总电阻174

5.4.3 并联电路的应用178

5.5　欧姆定律在并联电路中的应用180

5.6　分流器183

5.6.1　二分支分流器公式184

5.6.2　任意多个并联分支的分流器的一般公式185

5.7　并联电路的功率186

5.8　电路故障诊断188

5.8.1　支路开路188

5.8.2　通过测量电流寻找开路支路189

5.8.3　通过测量电阻寻找开路支路191

小结196

6.1　识别串并联关系211

第6章　串并联组合电路211

6.1.1 重画电路图以确定串并联关系214

6.1.2　确定印刷电路板上的关系215

6.2　串并联电路的分析217

6.2.1 总电阻217

6.2.2　总电流219

6.2.3　支路电流219

6.2.4　电压关系220

6.3　带电阻负载的分压器224

6.3.1　负载电流和分压器电流226

6.3.2　双极型分压器228

6.4　伏特表的负载效应229

6.4.1　伏特表使电路负载的原因229

6.4.2　伏特表的内阻230

6.5　惠斯通电桥231

6.5.1　平衡惠斯通电桥232

6.5.2　非平衡惠斯通电桥233

6.6　戴维南定理235

6.6.1　戴维南等效电压（VTH）和等效电阻（RTH）235

6.6.2 戴维南定理中等效的含义236

6.6.3　电路的戴维南等效形式236

6.6.4　戴维南等效电路取决于观察点238

6.6.5　惠斯通电桥的戴维南等效电路239

6.6.6　戴维南定理小结242

6.7　最大功率传输定理242

6.8　叠加定理244

6.9　故障诊断248

小结255

7.1　磁场274

第7章　磁与电磁274

7.1.1　磁极间的吸引与排斥275

7.1.2　磁场变换275

7.1.3　磁通（φ）276

7.1.4　磁通密度（B）276

7.1.5　材料如何磁化277

7.1.6　应用实例277

7.2　电磁278

7.2.1　磁力线的方向279

7.2.2　电磁属性280

7.2.3　电磁体282

7.2.4　应用实例282

7.3　电磁设备284

7.3.2　继电器285

7.3.1 螺形线圈285

7.3.3　扬声器287

7.3.4　仪表指针偏移288

7.4　磁滞289

7.4.1　磁化力（H）289

7.4.2　磁滞曲线与剩磁289

7.5　电磁感应291

7.5.1　相对运动291

7.5.2　感应电压的极性291

7.5.3　感应电流292

7.5.4　磁场中载流导线的作用力（电机运动）292

7.5.5　法拉第定律293

7.6.1　汽车机轴位置传感器294

7.6　电磁感应的应用294

7.5.6　楞次定律294

7.6.2　直流发电机296

7.6.3　直流电动机297

小结300

第Ⅱ部分　交流电路309

第8章　交流电流与交流电压简介309

8.1　正弦波309

8.1.1　正弦波的极性310

8.1.2　正弦波的周期311

8.1.3　正弦波的频率312

8.1.4　频率与周期的关系313

8.2　正弦曲线电压源315

8.2.1　交流发电机315

8.2.2　电信号发生器318

8.3　正弦波形的电压值与电流值319

8.3.1　瞬时值319

8.3.2　峰值319

8.3.3　峰峰值320

8.3.4　均方根值320

8.3.5　平均值321

8.4　正弦波的角度测量322

8.4.1　角度测量322

8.4.2　弧度／度转换323

8.4.3　正弦波的角度324

8.4.4　正弦波的相位324

8.5　正弦波公式326

8.5.1　正弦波公式的推导327

8.5.2　正弦波相移的表示328

8.6　交流电路中的欧姆定律与基尔霍夫定律330

8.7　DC与AC电压的叠加332

8.8　非正弦波形334

8.8.1　脉冲波形334

8.8.2　重复脉冲335

8.8.3　方波336

8.8.4　脉冲波形的平均值336

8.8.5　三角波形与锯齿波形337

8.8.6　谐波339

8.9　示波器341

8.9.1　数字示波器342

8.9.2　模拟示波器345

小结351

9.1.1　基本结构365

第9章　电容器365

9.1　基本电容器365

9.1.2　电容器如何存储电荷366

9.1.3　电容器367

9.1.4　电容器如何存储能量369

9.1.5　额定电压370

9.1.6　温度系数370

9.1.7　泄漏370

9.1.8　电容器的物理特性370

9.1.9　物理参数表示的电容公式371

9.2　电容器的类型372

9.2.1　固定电容器373

9.2.2　可变电容器377

9.3　串联电容器378

9.2.3　电容器标签378

9.3.1 串联总电容的一般公式380

9.3.2　电容器电压381

9.4　并联电容器382

9.5　直流电路中的电容器384

9.5.1　电容器充电384

9.5.2　电容器放电385

9.5.3　充放电时的电流与电压385

9.5.4　RC时间常数386

9.5.5　充电与放电曲线387

9.6　交流电路中的电容器391

9.6.1　容抗XC391

9.6.2 电容性交流电路的欧姆定律393

9.6.4　电容器的功率394

9.6.3 电流超前电容器电压90°394

9.7　电容器的应用396

9.7.1 电存储器396

9.7.2　电源滤波397

9.7.3　直流阻隔和交流耦合398

9.7.4　电源线去耦合399

9.7.5　旁路399

9.7.6　信号滤波器399

9.7.7　计时电路400

9.7.8　计算机存储器400

9.8　电容器测试401

9.8.1　欧姆表检测401

9.8.2　应用LCR电表测试电容值以及其他的参数401

小结403

第10章　RC电路417

10.1　RC电路的正弦响应417

10.2　串联RC电路的阻抗与相位角419

10.3　串联RC电路的分析421

10.3.1　欧姆定律421

10.3.2　电流与电压间的相位关系423

10.3.3　阻抗随频率的变化425

10.3.4　相位角随频率的变化426

10.4　并联RC电路的阻抗与相位角428

10.5　并联RC电路的分析430

10.5.1 电流与电压的相位关系432

10.5.2　由并联形式至串联形式的转换433

10.6　串并联RC电路的分析435

10.6.2 相位角θ的测量437

10.6.1　总阻抗Ztot的测量437

10.7　RC电路的功率439

10.7.1　RC电路的功率三角形440

10.7.2　功率因素440

10.7.3　功率因素的意义441

10.8　基本应用443

10.8.1　RC滞后网络443

10.8.2　RC超前网络446

10.8.3　RC电路的频率选择性447

10.8.4　将交流信号耦合至直流偏置网络451

10.9　故障诊断453

小结462

11.1　基本电感器476

第11章　电感器476

11.1.1 自感477

11.1.2　能量存储477

11.1.3　电感的物理特性477

11.1.4　绕线电阻478

11.1.5　绕线电容479

11.1.6　法拉第定律回顾479

11.1.7　楞次定律480

11.2　电感器的类型481

11.3　串联电感器483

11.4　并联电感器484

11.5　直流电路中的电感器485

11.5.1　RL时间常数485

11.5.2 电感器的充电电流486

11.5.3 电感器的放电电流488

11.5.4 串联RL电路中的感应电压490

11.5.5 指数公式492

11.6 交流电路中的电感器494

11.6.1 感抗XL495

11.6.2 电感性交流电路的欧姆定律496

11.6.3 电流滞后电感器电压90°497

11.6.4 电感器的功率497

11.6.5 品质因素（Q）499

11.7 电感器的应用499

11.7.1 电源滤波器500

11.7.2 RF扼流圈500

11.7.3 调谐电路500

11.8 电感器测试501

小结503

第12章 RL电路514

12.1　RL电路的正弦响应514

12.2　串联RL电路的阻抗与相位角515

12.3　串联RL电路的分析517

12.3.1　欧姆定律517

12.3.2　电流与电压间的相位关系518

12.3.3　阻抗随频率的变化520

12.3.4　相位角随频率的变化521

12.4　并联RL电路的阻抗与相位角522

12.5　并联RL电路的分析525

12.6　串并联RL电路的分析527

12.7　RL电路的功率531

12.7.1　RL电路的功率三角形531

12.7.2　功率因素的意义532

12.7.3　功率因素修正533

12.8　基本应用534

12.8.1　RL滞后网络534

12.8.2　RL超前网络536

12.8.3　RL电路的频率选择性538

12.9　故障诊断540

小结546

第13章　RLC电路与谐振558

13.1 串联RLC电路的阻抗与相位角558

13.2　串联RLC电路的分析560

13.3　串联谐振564

13.3.1　谐振时的XL与XC相互抵消565

13.3.2　串联谐振频率566

13.3.3 串联RLC电路中电压与电流的振幅567

13.3.4　串联RLC电路的阻抗570

13.3.5　串联RLC电路的相位角572

13.4　串联谐振滤波器572

13.4.1　带通滤波器573

13.4.2　通带带宽574

13.4.3　滤波器响应的半功率点575

13.4.4　分贝测量575

13.4.5　带通滤波器的选择性575

13.4.6　谐振电路的品质因素（Q）及其在带宽中的效应577

13.4.7　带阻滤波器578

13.4.8　带阻滤波器的特性580

13.5　并联RLC电路581

13.5.1　阻抗和相位角581

13.5.2　电流关系582

13.5.3 串并联电路至并联电路的转换584

13.6　并联谐振586

13.6.1　理想并联谐振条件586

13.6.2　并联谐振频率587

13.6.3　并联谐振电路中的电流587

13.6.4　储能电路589

13.6.5　非理想电路中的并联谐振条件590

13.6.6　阻抗随频率的变化591

13.6.7　谐振时的电流与相位角591

13.6.8　非理想电路的并联谐振频率592

13.6.9　外部负载电阻对储能电路的影响594

13.7　并联谐振滤波器594

13.7.1　带通滤波器595

13.7.2　负载对并联谐振带通滤波器选择性的影响597

13.7.3　带阻滤波器599

13.8　应用600

13.8.1　调谐放大器601

13.8.2　接收机的天线输入601

13.8.3　接收机中的双调谐变压器耦合601

13.8.4　电视接收机中的信号接收和分离602

13.8.5 超外差式收音机603

小结604

第14章　变压器616

14.1　互感616

14.1.1　耦合系数617

14.1.2　互感公式617

14.2　基本变压器618

14.2.1　匝比620

14.2.2　绕组的方向621

14.3　升压变压器622

14.4　降压变压器623

14.5　副边负载623

14.6　折算负载625

14.7　阻抗匹配627

14.8　隔离变压器630

14.8.1　隔直作用631

14.8.2　供电隔离631

14.9　实际变压器632

14.9.1　绕线电阻632

14.9.2　磁芯损耗633

14.9.3　磁漏633

14.9.4　绕线电容633

14.9.6　变压器效率634

14.9.5　变压器额定功率634

14.10　其他类型的变压器635

14.10.1　抽头变压器635

14.10.2　多绕组变压器637

14.10.3 自耦变压器638

14.11　故障诊断639

14.11.1　初级绕组开路639

14.11.2　次级绕组开路639

14.11.3　绕组的短路或者部分短路639

小结643

第15章　反馈电路的时间响应653

15.1　RC积分器653

15.1.1 电容器的充放电654

15.2.1 脉冲宽度等于或者大于5个时间常数655

15.1.2　电容器电压655

15.2　RC积分器对单个脉冲输入的响应655

15.2.2　脉冲宽度小于5个时间常数656

15.3　RC积分器对重复脉冲输入的响应660

15.3.1 当电容器没有完全充电与完全放电时660

15.3.2　稳态时间响应662

15.3.3　时间常数增长的作用663

15.4　RC微分器对单个脉冲输入的响应665

15.4.1　对单个脉冲的响应666

15.4.2　微分器对单个脉冲响应的总结667

15.5　RC微分器对重复脉冲输入的响应670

15.6 RL积分器对脉冲输入的响应672

15.7 RL微分器对脉冲输入的响应677

15.8 应用680

15.8.1 计时电路681

15.8.2　脉冲波形至直流的转换682

15.8.3　正向与负向触发脉冲信号发生器682

15.9　故障诊断683

15.9.1　电容器开路683

15.9.2　电容器短路684

15.9.3　电阻开路685

小结688

附录A　标准电阻值697

附录B　电容的色码表示法和标记699

附录C 电流源、诺顿定理和密耳曼定理703

各章奇数练习题参考答案709

术语表719