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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I 79

3.2.2　已知I和R求V 81

3.2.3　已知V和I求R 82

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XC 391

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XL 495

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