作者：李晶皎 等
出版社：电子工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
电路与电子学(第5版)学习指导与习题解答试读：
前言
本书是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材、国家精品课程教材和国家电工电子教学基地教材《电路与电子学（第5版）》（ISBN 978-7-121-33121-3）的配套参考，可以与主教材配套使用，也可以单独使用。
作者根据多年来累积的教学经验，结合课程内容的重点和难点，考虑到读者的实际需求编写了此书。编写时，力求内容体现科学性、先进性和指导性，尽量为不同院校的师生提供切实可用的参考资料。进而帮助本课程的学生和读者更好地掌握该课程的基本概念、基本电路原理、基本分析方法，以及提高综合应用能力。
全书分为上、下两篇。上篇为电路基础，内容包括：直流电路，电路的过渡过程，交流电路。下篇为模拟电子技术基础，内容包括：半导体二极管、三极管和场效应管，放大电路基础，功率放大电路，集成运算放大器，负反馈放大电路，信号的运算、处理及波形发生电路，直流电源。
每章包含教学要求、主要知识点、解题指导和习题解答4部分内容。其中解题指导部分补充了一些主教材中没有的题目，以加强理解某些重要概念和解题方法。
附录给出东北大学的部分模拟试题及答案，供读者参考。
本书既可作为模拟电子技术、电路、电子学等课程任课教师的教学参考书，也可作为相关专业学生学习的指导书，还可作为研究生入学考试的指导用书。
本书由李晶皎、王爱侠、李景宏、闫爱云、李贞妮、赵丽红、刘淑英等编写。在编写过程中得到了东北大学模拟电子技术任课教师的大力支持和帮助，在此表示诚挚的谢意。
由于编者水平有限，书中可能存在疏漏和不当之处，恳请各位读者批评指正。
编者联系方式：东北大学信息科学与工程学院 李晶皎 邮编：110004
lijingjiao@ise.neu.edu.cn
2018年3月于沈阳上篇电路基础第1章 直流电路1.1 本章教学要求
1.电流的参考方向、电压的参考方向、电压的参考极性是电路理论中的基本概念，必须深刻理解。
2.基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）是电路分析的基础，要熟练掌握、灵活运用。
3.元件及支路的伏安特性（VCR）是电路分析计算的重要依据，要能够熟练运用电阻元件、电压源、电流源的伏安特性，要能够熟练地写出有源支路的伏安特性。
4.深刻理解等效电路、等效变换的概念。电压源与电阻的串联、电流源与电阻的并联二者之间的相互等效变换是十分重要的，要能够熟练运用。对于电压源、电流源、电阻元件的串并联及相互之间的串并联，要能够熟练地找到最简的等效电路。
5.直接运用KCL、KVL、VCR，简单的等效变换，以及串并联电阻的分压、分流关系，熟练计算简单的直流电路。
6.牢固掌握、熟练运用支路电流法。支路电流法列出的方程比较多，求解计算量大。但它容易理解，便于记忆，并能够用来计算各种类型的电路问题。
7.节点电位法是指以独立节点的电位为变量列方程，方程数量少便于求解。应用节点电位法对每个独立节点列KCL方程时，要能够对照电路图直接用节点电位法写出电流代数和为零的方程。
8.深刻理解叠加原理，掌握用叠加原理计算电压、电流的方法。
9.深刻理解、灵活运用等效电源定理。
10.充分理解受控源的概念。掌握用支路电流法、节点电位法、叠加原理、等效电源定理分析计算含受控源电路的方法。1.2 本章主要知识点
1.确定电压和电流的参考方向
电压、电流为正值表明实际方向与参考方向一致，为负值表明实际方向与参考方向相反。电压的参考方向也可以用参考极性表示，参考方向由参考极性的正极指向负极。当电压与电流的参考方向一致时称为关联参考方向，相反时称为非关联参考方向。
在电路中选定一点作为参考点，某点与参考点之间的电压称为该点的电位。电路中两点之间的电压等于两点之间的电位差。电压值与参考点的选取无关。
2.关联参考方向
一个元件或一条支路中的电压和电流为关联参考方向时，P=UI表示的是吸收的电功率；电压和电流为非关联参考方向时，P=UI表示的是发出的电功率。
3.基尔霍夫电流定律
基尔霍夫电流定律（KCL）：对于任一节点（或闭合面），流出（或流入）电流的代数和为零，即
也可以表述为：对于任一节点（或闭合面），流出电流之和等于流入电流之和。
基尔霍夫电压定律（KVL）：沿任一闭合路径，各支路（或各元件）电压降的代数和为零，即
KCL、KVL的成立与电路中元件的性质无关。
4.伏安特性
元件或支路电压与电流之间的约束关系称为伏安特性—VCR（电压、电流关系）。
关联参考方向时电阻元件的VCR为U=RI，即欧姆定律。电阻元件电阻R的倒数G称为电阻元件的电导。
两个电阻元件R与R串联时，等效电阻为R=R+R。各电阻元件12l2的电压与总电压U之间的关系为。
两个电阻元件R与R并联时，其等效电阻为；用12电导表示时为G=G+G。各电阻元件的电流与总电流 I 之间的关系为12；用电导表示时为。
电压源的电压与电流无关，其电流由外电路决定。电流源的电流与电压无关，其电压由外电路决定。电压为零的电压源相当于短路；电流为零的电流源相当于断路。
电压源U与电阻R串联，其VCR为U=U -R I。电流源I与电导sssssG并联，其VCR为I=I -GU。两者可以互相等效变换，条件是：sss。
5.支路电流分析法
由m条支路、n个节点组成的电路，选择支路电流作为变量，根据KCL和KVL定律，列出m个独立方程，解出各支路电流。其他响应可以由支路电流求得。
n 个节点中选择一个作为参考节点，其余 n-l 个称为独立节点。对于每个独立节点列出KCL方程，还有m-.（n-1）个方程可根据KVL定律列出。
注意：选择回路列 KVL 方程时，由于电流源两端电压无法写出，因此所选回路不要经过电流源；要注意各方程相互之间的独立。
6.节点电位分析法
以独立节点的电位作为变量，用节点电位法表示出各支路电流，对各独立节点列 KCL方程。n个节点的电路有n-l个变量，列出n-1个方程。解得节点电位以后，其他响应可以由节点电位求得。
7.叠加原理
线性电路中有多个独立电源共同作用时产生的响应等于每个电源单独作用时产生响应的代数和。某个电源单独作用是指，将其他的电源置为零，即电压源用短路线替代、电流源处断开。
8.等效电源定理
戴维南定理：一个线性有源二端网络对外可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效替代。其电压源的电压等于有源二端网络的开路电压U，电阻等于将二端网络内部电源置零后的等效电阻R。oco
诺顿定理：一个线性含源二端网络对外可以用一个电流源I与一s个电导G的并联等效替代。电流源的电流等于含源二端网络的短路o电流I，电导等于将含源两端网络内部的电源置为零时的等效电导。sc
由电压源与电流源相互之间的等效变换可知
9.受控源
受控源是非独立电源，它的电压或电流受其他电压或电流的控制。由控制量与受控量的不同，受控源分为电压控制电压源、电流控制电压源、电压控制电流源及电流控制电流源 4种类型。
受控电压源与受控电流源可以互相等效变换，在变换过程中要注意保留控制量。
用支路电流法、节点电位法分析含受控源电路时，可将受控源与独立源同样看待，列出电路方程，然后将控制量用支路电流或节点电位表示出来。
应用叠加原理分析电路时，总的响应等于每个独立源单独作用时响应的代数和。计算每个独立源单独作用的响应时都要保留受控源。
当控制量在有源二端网络内时，含受控源的有源二端网络可以用戴维南定理或诺顿定理求出它的等效电路。在求等效电阻时只令独立源为零而保留受控源，在端口处外加电压，端口处电压U与电流I的oo比即为等效电阻。也可以用开路电压与短路电流之比作为等效电阻，即。1.3 解题指导图1-1 【例1-1】电路【例1-1】图1-1中，U=9V，U=12V，R=10Ω，R=15Ω。以cs1s212作为电位参考点，求V，V，U，U，I及I。ababba12
解：计算任何电路问题时，都必须充分注意电流和电压的参考方向。图1-1中，电流与电压的方向均为参考方向。
电路中各点电位与参考点的选取有关。两点之间的电压等于这两点之间的电位差，与参考点的选取无关。
I的方向为由a向c，a点为U的正极性，c点为U的负极性。电1acac压的参考方向为由正极性指向负极性，U的方向为由a向c。I与Uac1ac为关联参考方向。
I的方向为由a向b，a点为U的正极性，b点为U的负极性，2ababU的方向为由a向b，两者为关联参考方向。ab
关联参考方向时，电阻的VAR（伏安特性）为U=RI。非关联参考方向时，应为U=-RI。【例1-2】图1-2中，U=12V，I=2A，R=8Ω。求U，U，电压源ss12发出的电功率 P、电流源发出的电功率 P及电阻元件吸收的电功率ejP。r
解：图1-2中，图形符号表明其左侧为电流源，右侧为电压源。图1-2 【例1-2】电路
各电压与电流的参考方向可以任意选取。电压与电流为关联参考方向时，P=UI 表示的是元件或支路吸收的电功率；非关联参考方向时，P=UI表示的是元件或支路发出的电功率。欧姆定律U=RI是电压与电流为关联参考方向时电阻元件的伏安特性。电阻元件吸收的电功率不会出现负值；电压源或电流源发出的电功率有可能出现负值，发出的电功率为负值表明实际上是在吸收电功率。
由图1-2可得
电压U与电流I为关联参考方向2s
表明电阻元件吸收的电功率为32W。
电压U与电流I为非关联参考方向1s
表明电流源发出的电功率为56W。
电压U与电流I为关联参考方向ss
表明电压源吸收的电功率为 24W，或者说，电压源发出的电功率为-24W。【例1-3】计算图1-3中电流I，I，I，I，I及I。123456
解：对比较简单的电路，可以直接用KCL、KVL、VCR求解。图1-3中各电流的参考方向已经标出，电路中各电阻的参数已知，电阻两端的电压可以求得，故可以计算出各电阻的电流 I，I和 I。在节123点处应用 KCL求得另外三个电流I，I和I。456图1-3 【例1-3】电路
应用KCL，在a节点处得到
在b节点得到
在c节点得到
验算：做一个闭合面，包围三个电阻，如图1-3中虚线所示，流入闭合面的电流为I+I+I=5+1.5+（-6.5）=0A456图1-4 【例1-4】电路【例1-4】计算图1-4中的电压U。
解：适当地进行等效变换可以使电路的计算得到简化。等效变换的条件是，电路中被变换的部分变换前后的伏安特性（VAR）相同。本题中元件虽然比较多，却都是简单的串、并联，可以通过等效变换求解。（1）将15V电压源与2Ω 电阻的串联等效变换成7.5A电流源与2Ω 电阻的并联，将5A电流源与6Ω 电阻的串联等效变换成5A电流源，如图1-5（a）所示。（2）将 7.5A 电流源与 5A 电流源的并联等效变换成12.5A的电流源，如图1-5（b）所示。再将12.5A电流源与2Ω 电阻的并联等效变换成25V电压源与2Ω 电阻的串联，如图1-5（c）所示。（3）将2Ω 电阻与3Ω 电阻的串联等效变换成5Ω 电阻，将25V电压源与20V电压源的串联等效变换成45V电压源，如图1-5（d）所示。利用电阻串联时的分压公式可以得到
讨论：本题还可以用支路电流法、节点电位法、叠加原理、戴维南定理求解。图1-5 【例1-4】电路的等效变换电路【例1-5】计算图1-6中的电压U与电流I。
解：图1-6中电路有5条支路，其中2条支路的电流为已知，等于电流源的电流。用支路电流法求解，需要列解3个方程，其中2个对独立节点列KCL方程，另一个KVL方程所选的回路不要经过电流源，60V电压源与36A电流源相串联的支路对外等效为36A电流源，如图1-7所示。图1-6 【例1-5】电路图1-7 【例1-5】KVL方程所选的回路
在图1-7上标出支路电流I，I，I，标出参考节点c和独立节点a，12b。a节点处I为流出节点，I也是流出节点，27A电流源为流入节点1
b节点处I为流入节点，I是流出节点，36A电流源为流入节点12
如图1-7所示，沿顺时针方向由54V电压源及12Ω，5Ω，7Ω 电阻组成一个回路
由此3个方程式解得
再由图1-6计算U，由7Ω 电阻两端电压减去60V电压源电压
讨论：本题可以通过等效变换来求解，也可以用节点电位法、叠加原理、等效电源定理求解。【例1-6】计算图1-8中的电压U。
解：本题电路有两个独立节点，可以用节点电位法求解。节点电位法就是对独立节点列 KCL 方程，关键是用节点电位正确地写出流出节点的各支路电流。可以有以下两种写法。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]