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实用电路分析与实践
本书根据教育部*新的高等职业教育教学改革精神,结合企业工程经验,以培养技术应用型人才为目标编写的。教材将实用电路分析与实践按8个项目设计,分别为电路及基本元件测试、实际电阻电路分析与测试、家庭用电电路研究与设计(单相正弦交流电路等)、选频电路的分析与设计(谐振电路等)、三相电力传输分析与设计、初识变压器、照相机闪光灯电路分析与设计、方波信号认识与分析,共包含22个任务,55个子任务。其中理论知识点和实践技能点分解在各项目任务中。同时,教材中编入相关电路的Multisim仿真环节,使真实实验与仿真实验结合,提高实验效率,增强学生实验的主观能动性。本书在每个项目后都提供自测练习,供学生巩固相应知识点,同时配备有完善的电子教学课件、自测题答案以及教学素材,免费供读者使用,详见前言。
前 言
随着我国高等职业教育持续改革创新,许多高职院校在教学改革方面取得丰硕成果。高职教育不仅要注重于培养高端技能型人才的专业能力,还要培养学生的社会能力、方法能力和职业综合能力。根据教育部最新的高等职业教育教学改革精神,以构建校企共育人才培养模式为目标,结合作者多年的校企合作经验,对“电路分析与实践”课程进行了重大改革,与合作企业共同开发了该课程,在此基础上完成本书的编写。 本书共分为 8 个项目,内容分别涵盖电路及基本元件测试、电路的等效变换与分析测试、正弦稳态电路分析及实践、串/并联谐振电路分析及实践、三相电路分析及实践、动态电路的分析及实践、非正弦周期电流电路的分析与测试、变压器的认知与使用,共 22 个任务。 本书的特点有: (1)所设计的项目内容具有实操性,为了方便学习,还配有操作视频,可扫描二维码观看。 (2)书中针对部分知识点设计了【拓展知识】模块,方便教师与学生拓展学习。 (3)教材中编入相关电路的 Multisim 仿真环节,真实实验与仿真实验相结合,提高实验效率,增强学习者实验的自主性和主观能动性。 (4)本书配有免费的电子教学课件,所有实验视频也可以单独下载,请登录华信教育资源网:www.hxedu.com.cn 注册下载。 本书由王勤、戴丽华主编,汤小兰、杭海梅、胡泓波(高创(苏州)电子有限公司)副主编,朱祥贤主审,在此特别感谢合作企业高创(苏州)电子有限公司为课程开发提供的支持,以及学院领导的支持。限于编者水平有限,书中的缺点和错误在所难免,恳请广大读者批评指正。 编 者
作者任职于苏州工业职业技术学院,主持院级精品课程,有过多次省级、市级、院级科研工作及获奖经验,所教授的《实用电路分析》课程广受好评。
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
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