實用電路分析與實踐

目 錄
項目 1 電路及基本元件測試 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1
任務 1―1 儀器儀表的認知與使用????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1
1．1 認識電路??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8
1．1．1 電路的基本概念 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8
1．1．2 描述電路的常見物理量 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????9
【拓展知識 1】 測量的知識 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 12
任務 1―2 電阻元件特性測試???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 16
1．2 電阻元件?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 19
1．2．1 電阻的基本概念 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 19
1．2．2 線性電阻與非線性電阻 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 20
1．2．3 電導?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 21
1．3 歐姆定律?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 22
【拓展知識 2】 電阻的標注知識 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 24
任務 1―3 電源元件特性測試???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 26
1．4 理想電源?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 28
1．4．1 理想電壓源???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 28
1．4．2 理想電流源???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 32
1．5 實際電源?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 35
1．5．1 實際電壓源???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 35
1．5．2 實際電流源???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 36
1．6 電壓源與電流源的等效互換?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 37
【拓展知識 3】 受控源的知識 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 39
任務 1―4 電容元件特性測試???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 40
1．7 電容元件?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 43
1．7．1 電容的基本概念 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 43
1．7．2 電容元件的功率和儲能 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 46
1．7．3 電容的串/并聯(lián)???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 47
【拓展知識 4】 電容器的選取 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 49
任務 1―5 電感元件特性測試???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 51
1．8 電感元件?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 52
1．8．1 電感的基本概念 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 52
1．8．2 電感的功率和儲能 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 55
1．8．3 電感的串/并聯(lián)???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 56
任務 1―6 基爾霍夫定律驗證測試???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 59
1．9 電路中的電位與電壓的關系?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 63
VI
1．10 基爾霍夫定律 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 66
【拓展知識 5】 線圖理論與基爾霍夫定律公式的獨立性 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 70
項目總結???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 74
自測練習 1 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 77
項目 2 電路的等效變換與分析測試 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 80
任務 2―1 電阻等效變換的分析與測試???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 80
2．1 等效的概念???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 82
2．2 電阻串/并聯(lián)?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 82
2．3 電阻的混聯(lián)???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 84
【拓展知識 6】 電阻串/并聯(lián)的應用―電表的改裝 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 86
任務 2―2 電源的等效變換探究與測試???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 88
2．4 電源的串/并聯(lián)???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 89
2．5 兩種實際電源模型的等效變換???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 91
【拓展知識 7】 受控源的介紹 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 92
任務 2―3 支路電流法應用?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 93
【拓展知識 8】 網孔電流法?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 96
任務 2―4 疊加定理的應用和驗證???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 97
任務 2―5 戴維南定理的應用和驗證????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????101
【拓展知識 9】 諾頓定理 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????106
項目總結??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????107
自測練習 2 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????109
項目 3 正弦穩(wěn)態(tài)電路分析及實踐 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 111
任務 3―1 單相正弦交流電的了解和測量???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 111
3．1 單相正弦交流電??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????113
3．1．1 正弦交流電路中的物理量 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????113
3．1．2 正弦信號的相量表示法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????116
【拓展知識 10】 相量形式的基爾霍夫定律????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????121
任務 3―2 單相正弦交流穩(wěn)態(tài)電路的相量法分析??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????122
3．2 交流元件的相量模型??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????125
3．2 阻抗與導納??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????127
【拓展知識 11】 RLC 并聯(lián)電路、三表法測電路元件參數的理論????????????????????????????????????????????????????????131
任務 3―3 正弦交流電路中的功率??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????133
【拓展知識 12】 家用照明電路的工作原理????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????139
任務 3―4 家庭照明電路操作技能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????141
3．4 家庭照明電路操作技能????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????146
3．4．1 導線的連接與絕緣的恢復 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????146
3．4．2 室內電路配線方法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????149
3．4．3 常用照明附件及安裝 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????150
VII
【拓展知識 13】 電工安全用電知識??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????154
項目總結??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????155
自測練習 3 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????157
項目 4 串/并聯(lián)諧振電路分析及實踐 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????160
任務 4―1 輸入回路分析與設計（串聯(lián)諧振電路）????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????160
4．1 RLC 串聯(lián)諧振電路 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????163
4．1．1 RLC 串聯(lián)諧振電路的定義和特點??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????163
4．1．2 串聯(lián)諧振的功率 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????166
4．1．3 串聯(lián)諧振電路的頻率特性 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????168
【拓展知識 14】 通頻帶的測量方法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????170
任務 4―2 放大選頻回路電路分析與設計（并聯(lián)諧振電路）????????????????????????????????????????????????????????????????171
4．2 RLC 并聯(lián)諧振電路 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????172
4．2．1 RLC 并聯(lián)諧振電路的定義和特點??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????172
4．2．2 并聯(lián)諧振的功率 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????176
4．2．3 并聯(lián)諧振電路的頻率特性 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????177
【拓展知識 15】 小信號調諧放大器??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????178
項目總結??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????179
自測練習 4 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????180
項目 5 三相電路分析及實踐 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????183
任務 5―1 對稱三相電路的認識與測量??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????183
5．1 對稱三相電源????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????187
5．1．1 對稱三相電源的定義 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????187
5．1．2 對稱三相電源的連接 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????188
5．2 對稱三相負載的連接??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????189
5．3 對稱三相電路的功率測量和相序的判定??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????192
【拓展知識 16】 電氣知識―三相四線制和三相五線制????????????????????????????????????????????????????????????????????????????196
任務 5―2 不對稱三相電路的認識與測量????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????198
5．4 不對稱三相電路??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????201
【拓展知識 17】 零線和地線????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????205
項目總結??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????206
自測練習 5 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????207
項目 6 動態(tài)電路的分析及實踐 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????210
任務 6―1 RC 充放電電路的認識與分析??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????210
6．1 動態(tài)電路與換路定則??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????214
6．2 一階電路的三要素分析法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????215
【拓展知識 18】 電子閃光燈????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????218
任務 6―2 RC 積分、微分電路的仿真與分析??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????219
VIII
6．3 積分電路????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????221
6．4 微分電路????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????221
【拓展知識 19】 RC 耦合電路????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????223
項目總結??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????224
自測練習 6 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????225
項目 7 非正弦周期電流電路的分析與測試 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????228
任務 7―1 非正弦周期信號的分析與測試????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????228
7．1 非正弦周期信號的產生和表示方法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????235
7．2 非正弦周期量的有效值、平均值和平均功率??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????236
任務 7―2 非正弦周期電流電路的分析與測試????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????238
7．3 非正弦周期電流電路的分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????239
【拓展知識 20】 諧波電壓、電流條件下有功功率的計算????????????????????????????????????????????????????????????????????????????240
項目總結??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????241
自測練習 7 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????241
項目 8 變壓器的認知與使用 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????244
任務 8―1 互感線圈的了解與檢測??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????244
8．1 互感與互感電壓??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????248
8．2 線圈的同名端及判定??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????250
8．3 耦合線圈的串聯(lián)??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????252
【拓展知識 21】 耦合線圈的并聯(lián)????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????252
任務 8―2 變壓器的認知與測試 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????253
8．4 初識變壓器??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????256
8．5 理想變壓器??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????258
【拓展知識 22】 其他變壓器及變壓器常見的故障及檢修方法????????????????????????????????????????????????????????????????260
項目總結??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????265
自測練習 8 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????266
項目自測題答案????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????269