电路分析基础

张玉山

目录

  • 1 电路模型和电路定律
    • 1.1 电路和电路模型
    • 1.2 电流和电压的参考方向
    • 1.3 电功率和能量
    • 1.4 电路元件
    • 1.5 电阻元件
    • 1.6 电压源和电流源
    • 1.7 受控电源
    • 1.8 基尔霍夫定律
  • 2 电阻电路的等效变换
    • 2.1 电路的等效变换
    • 2.2 电阻的串联和并联
    • 2.3 电阻的Y形连接和△形连接的等效变换
    • 2.4 电压源、电流源的串联和并联
    • 2.5 实际电源的两种模型及其等效变换
    • 2.6 输入电阻
  • 3 电阻电路的一般分析
    • 3.1 电阻电路的一般分析
    • 3.2 支路电流法
    • 3.3 独立电源的处理方法
    • 3.4 网孔电流法
    • 3.5 网孔电流法的实例分析
    • 3.6 结点电压法
    • 3.7 用结点电压的实例分析电路
  • 4 电路定理
    • 4.1 叠加定理
    • 4.2 齐性原理
    • 4.3 替代定理
    • 4.4 戴维宁定理
    • 4.5 诺顿定理
    • 4.6 最大功率传输定理
  • 5 储能元件
    • 5.1 电容元件
    • 5.2 电感元件
    • 5.3 电容、电感元件的串联与并联
  • 6 一阶电路的时域分析
    • 6.1 动态电路的方程及其初始条件
    • 6.2 一阶电路的零输入响应
    • 6.3 一阶电路的零状态响应
    • 6.4 一阶电路的全响应
    • 6.5 阶跃响应和冲激响应
  • 7 相量法
    • 7.1 正弦量
    • 7.2 相量法的基础
    • 7.3 电路定律的相量形式
  • 8 正弦稳态电路的分析
    • 8.1 阻抗和导纳
    • 8.2 电路的相量图
    • 8.3 正弦稳态电路的分析
    • 8.4 正弦稳态电路的功率
    • 8.5 复功率
    • 8.6 最大功率传输
  • 9 含有耦合电感的电路
    • 9.1 互感
    • 9.2 互感线圈的同名端
    • 9.3 含有耦合电感电路的计算
    • 9.4 含有耦合电感电路的计算的实例分析
    • 9.5 耦合电感的功率
    • 9.6 变压器原理
    • 9.7 理想变压器
  • 10 电路的频率响应
    • 10.1 网络函数与滤波器
    • 10.2 RLC串联电路的谐振
    • 10.3 RLC串联电路的频率响应
    • 10.4 RLC并联谐振电路-
    • 10.5 波特图
  • 11 非正弦周期电流电路和信号的频谱
    • 11.1 非正弦周期信号
    • 11.2 非正弦周期函数分解为傅里叶级数
    • 11.3 傅里叶系数与函数对称性的关系
    • 11.4 有效值、平均值和平均功率
    • 11.5 非正弦周期电流电路的计算
  • 12 线性动态电路的复频域分析
    • 12.1 拉普拉斯变换的定义
    • 12.2 拉普拉斯变换的基本性质
    • 12.3 拉普拉斯反变换的部分分式展开
    • 12.4 运算电路
    • 12.5 应用拉普拉斯变换法分析线性电路
    • 12.6 网络函数的定义和性质
    • 12.7 网络函数的应用
  • 13 实验
    • 13.1 基尔霍夫定律验证
    • 13.2 戴维宁定理验证和线性有源二端网络的研究实验
    • 13.3 一阶RC电路、示波器及信号发生器的使用实验
    • 13.4 日光灯功率因数的提高
    • 13.5 RLC串联谐振电路
  • 14 软件仿真
    • 14.1 MATLAB程序设计
    • 14.2 MATLAB绘图操作
    • 14.3 MATLAB在电阻电路中的应用
    • 14.4 MATLAB在动态电路时域分析中的应用
    • 14.5 MATLAB在频域分析中的应用
  • 15 英文部分——Chapter 1.Basic Concepts
    • 15.1 Introduction
    • 15.2 Systems of Units
    • 15.3 Charge and Current
    • 15.4 Voltage
    • 15.5 Power and Energy
    • 15.6 Circuit Elements
  • 16 Chapter 2
    • 16.1 Introduction
    • 16.2 Ohm’s Law
    • 16.3 Nodes, Branches, and Loops
    • 16.4 Kirchhoff’s Laws
    • 16.5 Series Resistors and Voltage Division
    • 16.6 Parallel Resistor and Current Division
    • 16.7 Wye-Delta Transformations
  • 17 Chapter 3.Methods of Analysis
    • 17.1 Introduction
    • 17.2 Nodal Analysis
    • 17.3 Nodal Analysis with Voltage Sources
    • 17.4 Mesh Analysis
    • 17.5 Mesh Analysis with Current Sources
    • 17.6 Nodal Versus Mesh Analysis
  • 18 Chapter 4.Circuit Theorems
    • 18.1 Introduction
    • 18.2 Linearity Property
    • 18.3 Superposition
    • 18.4 Source Transformation
    • 18.5 Thevenin’s Theorem
    • 18.6 Norton’s Theorem
    • 18.7 Maximums Power Transfer
  • 19 Chapter 5.Operational Amplifier
    • 19.1 Introduction
    • 19.2 Operational Amplifiers
    • 19.3 Ideal Op Amp
    • 19.4 Inverting Amplifier
  • 20 Chapter 6.Capacitors and Inductors
    • 20.1 Introduction
    • 20.2 Capacitors
    • 20.3 Series and Parallel Capacitors
    • 20.4 Inductors
    • 20.5 Series and Parallel Inductors
  • 21 Chapter 7.First-Order Circuit
    • 21.1 Introduction
    • 21.2 The Source-Free RC Circuit
    • 21.3 The Source-Free RL Circuit
    • 21.4 Step Response of an RC Circuit
    • 21.5 Step Response of an RL Circuit
  • 22 Chapter 9.Sinusoids and Phasors
    • 22.1 Introduction
    • 22.2 Sinusoids
    • 22.3 Phasors
    • 22.4 Phasor Relationships for Circuit Elements
    • 22.5 Impedance and Admittance
    • 22.6 Kirchhoff's Laws in the Frequency Domain
    • 22.7 Impedance Combinations
  • 23 Chapter 10.Sinusoidal Steady-State Analysis
    • 23.1 Introduction
    • 23.2 Nodal Analysis
    • 23.3 Mesh Analysis
    • 23.4 Superposition Theorem
    • 23.5 Source Transformation
    • 23.6 Thevenin and Norton Equivalent Circuit
    • 23.7 Op Amp AC Circuit
MATLAB程序设计

MATLAB程序设计

一、目的

1掌握建立和执行m文件的方法。

2掌握利用if语句实现选择结构的方法。

3、掌握利用switch语句实现多分支选择结构的方法。

4、掌握try语句的使用。

5理解函数文件的概念。

6掌握定义和调用matlab函数的方法。

7掌握程序调试方法。

8掌握数据存取的文件操作。

二、原理

1m文件

   matlab语言编写的程序,称为m文件。M文件根据调用方式的不同分为两类,命令文件(Script file)和函数文件(Function file)。

2、程序控制结构

1)顺序结构

2)选择结构

(1)   if语句   a) 单分支if语句b) 双分支if语句 c) 多分支if语句

(2)   switch 语句

(3)   try语句

3)循环结构

(1)   for 语句

(2)   while语句

(3)   break语句与continue语句

(4)   循环的嵌套

(5) 函数文件的定义:函数文件是另一种形式的m文件,每一个函数文件都定义一个函数,事实上,matlab提供的标准函数大部分都是由函数文件定义的。

3函数文件的定义:

函数文件是另一种形式的m文件,每一个函数文件都定义一个函数,事实上,matlab提供的标准函数大部分都是由函数文件定义的。

4、函数文件的基本结构

函数文件由function语句引导,其基本结构为:

Function 输出形参表=函数名(输入形参表)

注释说明部分

函数体语句

其中以function开头的一行为引导行,表示该m文件是一个函数文件。

5函数调用

   函数文件编制好之后,就可以调用函数进行计算了,函数调用的一般格式是:

[输出实参表]=函数名(输入实参表)

三、内容

1、学习

学习M文件的基本概念。熟练掌握for循环语句、while循环语句、if和break语句、开关语句等。掌握程序调试方法和数据存取的文件操作。重点掌握MATLAB编程语法。

2、上机操作

在掌握M文件的基本概念基础上,通过编写含有for循环语句、while循环语句、ifbreak语句、开关语句等的小块程序,掌握MATLAB编程语法、编程技术、MATLAB程序调试方法,以及MATLAB数据存取的文件操作。

四、任务(作业)

1.     创建脚本实现随机数序列的各元素由大到小排列,其中随机数服从U(-5,9)的均匀分布,并且序列长度为10

2.     创建函数实现指定长度的随机数序列的各元素由大到小排列,其中随机数服从N(3,9)的高斯分布。

3.     提示用户输入12,如输入1时,执行第1题的脚本;如输入2时,提示用户输入随机数序列长度,然后执行第2题的函数。

4.     分别用ifswitch结构实现下述函数表示。



5.     分别用forwhile结构实现下述函数计算。


6.     在第3题的代码中添加continuebreakreturnecho等命令,熟悉它们的用法。

7.     计算n个随机数的自然对数,并对运算结果求其算术平方根和四舍五入的各,其中随机数服从U(-2,2)的均匀分布。运行下述函数并进行调试。

       function function11(n)

       x=4*(rad(1,n)-0.5);

       for i=1:n

             disp(x(i));      

             if x(i)>0

              y=function12(log(x(i));

             else

              disp(‘x<0 for ln(x)’);

             end

       end

Functionoutput=function12(x)

Try

     output=realsqrt(x)+floor(x);

catch

     output=0

     dips(‘ln(x)<0 for realsqrt(ln(x)’);

end

8.     首先生成100个服从U(-2,6) 的均匀分布随机数,其次按行排成10´10的矩阵,再次将数据保存在mydata.mat文件中,然后清除屏幕,最后计算数据中大于1元素的个数。

9.     首先将第8题的10´10的矩阵写入二进制文件,其次清除内存,关闭所有窗口,再次读入该矩阵,计算矩阵的逆。

10. 首先将第8题的10´10的矩阵写入文本文件,其次清除内存,关闭所有窗口,再次读入该矩阵,计算矩阵的指数。

11. 通过指针控制,首先读取第9题二进制文件中的第1行第2个数据,其次移动指针读取第1行第4个数据,再次读取倒数第1~5个数据,最后判断是否到文件末尾。