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第2章
线性电阻电路

我们每天都在接触的电气设备,比如电视机、计算机、电话等,这些设备的电路系统绝大多数是非线性电路,那么我们为什么还要学习线性电路呢?事实上现实生活中不存在严格的线性系统,之所以要学习线性电路,是为了更加容易地解决问题。一个简单的事实是,线性问题通常要比非线性问题容易分析和解决。因此,人们经常用线性系统来近似代替非线性系统。

如果电路中除电源外只存在电阻元件,则称之为电阻电路。电阻电路的特点是电路的特征与时间无关,所以对它的分析更简单。

电路分析的入手点有两个,一个是元件约束,一个是连接约束 。从元件约束上看,线性电阻电路由电阻和电源两类元件组成;线性电阻所遵守的约束很简单,即欧姆定律;电源分为电压源、电流源、受控源3类,其约束应根据不同类型分别讨论。连接约束来自基尔霍夫定律,根据第1章可知,任何情况下(任意时刻、任意激励源、对任意电路元件),基尔霍夫两个定律(KCL和KVL)永远成立。电阻电路分析的起点,是掌握元件约束(欧姆定律,电压源、电流源、受控源的特性及其数学表达式)和连接约束(基尔霍夫定律),然后运用这两类约束去求解电路变量。

通过第1章已经知道,使用基尔霍夫定律将得到KCL或KVL方程,对复杂电路直接应用两类约束,得到的就是KCL和KVL方程组,从而求解电路变量。但是这样做可能会很麻烦,或者思路不很清晰,或者为了便于求解特定问题,才发展出了多种其他方法。本章的诸多方法,都可以从基尔霍夫定律推导出来,有兴趣的读者可以注意其推导过程。

不同的方法有不同的适用条件,具体应用时,应针对一个电路不同的复杂度以及不同的分析目标,选择相应的分析方法。方法选对了,事半功倍;方法选错了,事倍功半,甚至可能南辕北辙。

线性电阻电路的分析方法,还是分析其他类型电路的基础。本书后续章节的各种电路,都可以通过分解和变换,把所要分析电路的部分或者全部转化为需要的形式,从而可以利用线性电阻电路的各种结论、定理和分析方法。 ZqbZBOA6jehMQh5X/W9qulN5t21HAim9aQ99DNu8Ep8qbMVP/jV5LQ+277+aE1Js

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