电工学原理

第0章 电气工程学导论 （1）

0．1 什么是电气工程学 （2）

0．2 电气工程的发展简史 （2）

0．3 电气工程的应用领域 （4）

0．4 本书内容 （4）

第1章 电路的基本概念与基本理论 （6）

1．1 电路、电流与电压 （7）

1．1．1 电路和电路模型 （7）

1．1．2 电流与电压 （9）

1．1．3 关联参考方向 （13）

1．2 功率与能量 （13）

1．2．1 功率 （13）

1．2．2 能量 （14）

1．2．3 电气铭牌 （14）

1．3 基尔霍夫定律 （15）

1．3．1 基尔霍夫电流定律（KCL） （15）

1．3．2 基尔霍夫电压定律（KVL） （17）

1．3．3 基尔霍夫定律的应用――支路电流法 （18）

1．4 电路元件：电阻 （20）

1．4．1 电阻 （20）

1．4．2 欧姆定律 （20）

1．4．3 电阻功率 （21）

1．4．4 开路和短路 （21）

1．4．5 电阻的串联和并联 （21）

1．4．6 复杂电阻电路的化简 （24）

1．5 电路元件：电源 （26）

1．5．1 电压源 （26）

1．5．2 电流源 （28）

1．5．3 含独立源电路的简化 （29）

1．5．4 受控源 （30）

1．6 知识拓展与应用：新的源元件――忆阻器 （31）

1．6．1 忆阻器的理论模型 （31）

1．6．2 忆阻器的物理实现 （32）

1．6．3 忆阻器的电气特性 （32）

1．6．4 忆阻器的应用前景 （32）

1．7 实验仿真：Simulink仿真软件 （34）

1．7．1 MATLAB/Simulink软件的功能简介 （34）

1．7．2 Simulink软件的使用 （35）

1．7．3 Simulink模块库 （36）

本章小结 （36）

习题 （37）

第2章 电阻电路分析方法 （44）

2．1 节点电压法 （45）

2．1．1 节点电压 （45）

2．1．2 节点电压分析法思想 （45）

2．1．3 应用节点电压法分析时的几种特殊情况 （46）

2．2 网孔电流法 （47）

2．2．1 网孔电流 （47）

2．2．2 网孔电流分析法思想 （48）

2．2．3 应用网孔电流法分析时的几种特殊情况 （49）

2．2．4 多种电路分析方法的比较 （49）

2．3 叠加原理 （50）

2．3．1 叠加原理思想 （50）

2．3．2 应用叠加原理分析时的注意要点 （51）

2．4 等效电路方法 （53）

2．4．1 电源等效 （53）

2．4．2 戴维南定理 （56）

2．4．3 诺顿定理 （60）

2．4．4 最大功率传输定理 （60）

2．5 知识拓展与应用：惠斯通电桥测电阻 （62）

2．6 实验仿真：基于Simulink的电阻电路仿真实例 （64）

本章小结 （67）

习题 （67）

第3章 电容与电感 （74）

3．1 电容器 （75）

3．1．1 常见电容器 （75）

3．1．2 电容 （76）

3．1．3 电容器符号 （77）

3．1．4 电容器的主要参数 （77）

3．1．5 电容的伏安关系 （77）

3．1．6 电容的属性 （78）

3．2 电容的能量存储 （78）

3．2．1 电容的储能 （78）

3．2．2 电容的属性 （79）

3．3 电容的串并联 （79）

3．3．1 电容的串联 （79）

3．3．2 电容的并联 （80）

3．4 电感器 （81）

3．4．1 电感 （81）

3．4．2 常见电感器外形和电路符号 （82）

3．4．3 电感器的主要参数 （82）

3．4．4 电感中电压与电流之间的关系 （83）

3．5 电感的能量存储 （84）

3．5．1 电感的储能 （84）

3．5．2 电感的属性 （84）

3．6 电感的串并联 （85）

3．6．1 电感的串联 （85）

3．6．2 电感的并联 （85）

3．7 知识拓展与应用：互感 （86）

3．7．1 互感现象 （86）

3．7．2 互感系数 （86）

3．7．3 互感电压 （87）

3．8 实验仿真：电容电感的Simulink仿真 （88）

本章小结 （89）

习题 （90）

第4章 电路的暂态分析 （94）

4．1 暂态分析 （95）

4．1．1 暂态与稳态概念 （95）

4．1．2 暂态存在的原因 （95）

4．1．3 暂态分析的意义 （95）

4．2 换路定则与初始值的确定 （96）

4．2．1 换路定则 （96）

4．2．2 初始值的确定 （96）

4．3 一阶电路的暂态分析 （98）

4．3．1 经典法（时域分析法） （98）

4．3．2 三要素法 （99）

4．4 一阶电路的零输入响应和零状态响应 （103）

4．4．1 一阶电路的全响应 （103）

4．4．2 零输入响应、零状态响应与三要素法的关系 （104）

4．5 二阶电路的暂态分析 （105）

4．5．1 二阶电路 （105）

4．5．2 RLC串联电路的零输入响应 （105）

4．5．3 RLC串联电路的零状态响应 （106）

4．5．4 RLC串联电路的全响应 （107）

4．6 知识拓展与应用：微分电路与积分电路及其应用 （107）

4．6．1 微分电路 （107）

4．6．2 积分电路 （108）

4．7 实验仿真：基于Simulink的暂态电路仿真实例 （109）

本章小结 （111）

习题 （112）

第5章 正弦交流电路分析 （118）

5．1 正弦交流电的基本概念 （119）

5．1．1 正弦量的三要素 （120）

5．1．2 正弦交流电的有效值 （121）

5．1．3 正弦交流电的相位差 （122）

5．2 正弦电流、电压的相量表示 （123）

5．2．1 正弦量的相量表示 （123）

5．2．2 相量的复数运算 （124）

5．3 单一电阻、电容、电感元件正弦交流电路 （126）

5．3．1 纯电阻电路 （126）

5．3．2 纯电感电路 （127）

5．3．3 纯电容电路 （130）

5．4 正弦交流电路的一般分析方法 （133）

5．4．1 复阻抗与复导纳 （133）

5．4．2 R、L、C串联的正弦交流电路 （134）

5．4．3 R、L、C并联的正弦交流电路 （138）

5．4．4 阻抗的串联和并联 （141）

5．5 功率因数的提高 （144）

5．5．1 二端口网络的功率 （144）

5．5．2 功率因数提高 （146）

5．6 复杂电路的分析方法 （147）

5．6．1 节点电压法 （148）

5．6．2 网孔电流法 （148）

5．6．3 叠加原理 （149）

5．6．4 戴维南定理 （150）

5．6．5 最大功率传输定理 （151）

5．7 知识拓展与应用――GPS定位原理 （152）

5．8 实验仿真：正弦交流电路的Simulink仿真 （153）

本章小结 （155）

习题 （157）

第6章 多频率正弦信号的响应 （163）

6．1 傅立叶分析与频率响应 （164）

6．1．1 傅里叶分析 （164）

6．1．2 频率响应 （165）

6．2 传递函数与波特图 （165）

6．2．1 幅频特性和相频特性 （166）

6．2．2 波特图 （167）

6．3 滤波器 （170）

6．3．1 一阶RC低通滤波器 （171）

6．3．2 一阶RC高通滤波器 （172）

6．3．3 RC带通滤波器 （172）

6．4 谐振 （173）

6．4．1 串联谐振 （173）

6．4．2 并联谐振 （177）

6．5 知识拓展与应用：共振与谐振 （179）

6．6 实验仿真：Simulink对源低通滤波器类型的仿真及其特性 （183）

6．6．1 RC滤波器电路图与理论分析 （183）

6．6．2 LC滤波器电路图与理论分析 （184）

6．6．3 Simulink对多种滤波器仿真比较分析 （185）

本章小结 （186）

习题 （187）

第7章 三相交流电路分析 （190）

7．1 三相电力系统介绍 （191）

7．2 三相电源的连接方式 （192）

7．2．1 三相电源 （192）

7．2．2 三相电源的星形连接 （193）

7．2．3 三相电源的三角形连接 （194）

7．2．4 三相电的分类 （195）

7．3 三相负载的连接方式 （196）

7．3．1 三相负载的星形连接 （197）

7．3．2 三相负载的三角形连接 （199）

7．4 三相电路计算 （200）

7．4．1 对称三相电路的计算 （200）

7．4．2 不对称三相电路的计算 （203）

7．5 三相功率计算 （205）

7．6 知识拓展与应用：单相功率表测三相功率 （206）

7．6．1 电动式功率表的结构及工作原理 （206）

7．6．2 一瓦表法测三相功率 （207）

7．6．3 二瓦表法测三相功率 （208）

7．6．4 三瓦表法测三相功率 （208）

7．7 实验仿真：基于Simulink的三相电路仿真 （209）

本章小结 （211）

习题 （212）

第8章 磁路与变压器 （216）

8．1 磁场的基本物理量 （217）

8．2 磁路的基本定律 （219）

8．2．1 磁路 （219）

8．2．2 磁路基本定律 （220）

8．2．3 磁路与电路的比较 （222）

8．2．4 磁路的分析计算 （223）

8．3 磁性材料的性能 （226）

8．3．1 磁性材料的磁性能 （226）

8．3．2 磁性物质的分类 （228）

8．3．3 铁芯损耗 （229）

8．4 变压器的结构和工作原理 （230）

8．4．1 交流铁心线圈电路 （230）

8．4．2 变压器的结构和工作原理 （231）

8．4．3 变压器的外特性额定值、损耗和效率问题 （234）

8．4．4 变压器的同名端及其测定 （236）

8．5 常用变压器 （237）

8．5．1 三相电力变压器 （237）

8．5．2 自耦变压器 （237）

8．5．3 仪用互感器 （238）

8．6 电磁铁 （240）

8．7 知识拓展与应用：日常生活中的电磁感应 （241）

8．8 实验仿真：Simulink对变压器的仿真 （242）

本章小结 （245）

习题 （245）

第9章 三相异步电动机 （252）

9．1 电动机的分类和结构 （253）

9．1．1 电动机的分类 （253）

9．1．2 三相异步电动机 （254）

9．2 三相异步电动机工作原理 （257）

9．2．1 三相异步电动机的结构和原理 （257）

9．2．2 三相异步电动机的极数与转速 （260）

9．2．3 三相异步电动机的定子电路与转子电路 （262）

9．3 三相异步电动机的特性和铭牌数据 （263）

9．3．1 三相异步电机的转矩特性与机械特性 （263）

9．3．2 三相异步电机的铭牌数据 （265）

9．4 三相异步电动机的使用 （266）

9．4．1 三相异步电动机的启动 （266）

9．4．2 鼠笼型异步电动机的启动方法 （267）

9．4．3 绕线式三相异步电动机的启动 （268）

9．4．4 三相异步电动机的调速 （270）

9．4．5 三相异步电动机的制动与反转 （271）

9．4．6 三相异步电动机的使用、维护及故障处理 （272）

9．5 其他电动机 （272）

9．5．1 单相异步电动机 （272）

9．5．2 三相同步电动机 （272）

9．5．3 直流电机 （276）

9．5．4 控制电机 （277）

9．6 知识拓展与应用：日光灯法测定转差率 （279）

9．7 实验仿真：基于Simulink的异步电动机模型仿真 （280）

9．7．1 异步电动机模块简介 （280）

9．7．2 鼠笼型异步电动机的仿真模型建立 （282）

9．7．3 鼠笼型异步电动机的仿真分析 （282）

本章小结 （284）

习题 （285）

第10章 继电接触控制系统 （289）

10．1 电气控制介绍 （290）

10．1．1 常用低压控制电器 （290）

10．1．2 继电接触器控制电路的基本控制规律 （293）

10．2 单向直接启动控制 （295）

10．2．1 直接启动控制电路 （295）

10．2．2 连续运转控制 （295）

10．3 正反转控制 （296）

10．3．1 三相异步电动机正反转控制电路的特点与应用 （296）

10．3．2 自锁与互锁的区别 （297）

10．3．3 接触器互锁的正反转控制电路 （297）

10．3．4 双重互锁的正反转控制电路 （297）

10．4 连锁控制 （298）

10．5 集中控制与分散控制 （299）

10．6 典型控制环节 （299）

10．6．1 行程控制 （299）

10．6．2 时间控制 （300）

10．6．3 速度控制 （302）

10．7 可编程控制器 （302）

10．8 知识拓展与应用：电梯的电气控制 （304）

10．8．1 电气控制系统 （304）

10．8．2 电梯控制电路的典型环节 （305）

10．8．3 电梯控制的PLC （307）

10．9 实验仿真：异步电动机启动过程的Simulink仿真 （308）

10．9．1 直接启动 （308）

10．9．2 降压启动 （310）

本章小结 （311）

习题 （312）

第11章 供电知识与安全用电 （315）

11．1 电力系统介绍 （316）

11．1．1 供配电基本知识 （316）

11．1．2 常见供配电形式 （317）

11．2 触电与触电伤害 （317）

11．2．1 触电伤害事故 （318）

11．2．2 电流对人体的伤害 （320）

11．3 防止触电的技术措施 （322）

11．3．1 工作接地 （322）

11．3．2 保护接地 （323）

11．3．3 保护接零 （323）

11．4 触电急救 （325）

11．4．1 人体触电后的表现 （326）

11．4．2 人体触电后脱离电源的方法 （326）

11．4．3 对症救治 （327）

11．4．4 电器火灾处理 （327）

11．5 防雷电破坏措施 （328）

11．5．1 雷电的危害 （328）

11．5．2 防雷保护措施 （329）

11．6 知识拓展与应用：家庭用电安全 （329）

11．6．1 家庭布线 （329）

11．6．2 家用电器安全使用 （330）

11．7 实验仿真：基于Simulink对电力系统的仿真 （330）

本章小结 （333）

习题 （333）

第12章 电工仪表与测量 （335）

12．1 常用电工仪表的组成和分类 （336）

12．1．1 电工指示仪表的组成 （336）

12．1．2 电工指示仪表的基本工作原理 （338）

12．2 常见电工仪表的使用 （339）

12．2．1 万用表 （339）

12．2．2 钳形表与兆欧表 （342）

12．2．3 示波器 （345）

12．3 测量方法与测量误差 （347）

12．3．1 测量的概念及常用术语 （347）

12．3．2 测量方法的分类 （348）

12．3．3 测量误差的分类 （349）

12．4 对电路物理量的测量 （352）

12．4．1 电流与电压的测量 （352）

12．4．2 功率与电能的测量 （355）

12．5 电路参数的测量 （358）

12．5．1 电阻的测量 （358）

12．5．2 电容电感测量 （360）

12．6 智能仪器与虚拟技术 （363）

12．7 知识拓展与应用：常用电工工具的使用 （364）

12．8 实验仿真：Simulink中测量模块介绍 （367）

本章小结 （369）

习题 （370）