內容簡介
《電路基礎(第4版)》主要內容有電路的基本概念和基本定律、電阻電路的分析、正弦電流電路、耦閤電感與諧振電路、三相電路、二端口網絡、非正弦周期電流電路、綫性電路過渡過程的時域分析、綫性電路過渡過程的復頻域分析、電路基礎實驗指導等。 《電路基礎(第4版)》在編寫中著重介紹基本概念、基本原理和基本分析方法,突齣工程應用。力圖做到基本概念準確,條理清晰,內容精煉,重點突齣。 《電路基礎(第4版)》可作為高職高專院校電氣類、電子信息類各專業的教材,也可供有關工程技術人員參考。
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目錄
第1章 電路的基本概念和基本定律
11.1 電路與電路模型
21.1.1 電路
21.1.2 理想電路元件
31.1.3 電路模型
41.2 電路的主要物理量
41.2.1 電流及其參考方嚮
41.2.2 電壓、電位、電動勢及其參考方嚮
51.2.3 電功率與電能
81.3 電阻元件及歐姆定律
91.3.1 電阻元件
91.3.2 綫性電阻元件與歐姆定律
101.3.3 綫性電阻元件的功率
111.3.4 電氣設備的額定值
121.4 電壓源與電流源
121.4.1 理想電壓源
131.4.2 理想電流源
131.5 基爾霍夫定律
151.5.1 電路的幾個常用名詞
151.5.2 基爾霍夫電流定律
151.5.3 基爾霍夫電壓定律
171.6 電路中各點電位的計算
21本章小結
23習題 24
第2章 電阻電路的分析
282.1 二端網絡等效的概念
292.2 電阻的串聯和並聯電路的等效變換
302.2.1 電阻的串聯
302.2.2 電阻的並聯
312.2.3 電阻的混聯
332.3 電阻的星形連接和三角形連接的等效變換
372.4 兩種電源模型及其等效變換
392.4.1 實際電源的電壓源模型
392.4.2 實際電源的電流源模型
402.4.3 實際電源兩種模型的等效變換
402.4.4 電源支路的串、並聯
422.5 支路電流法
442.5.1 支路電流法
452.5.2 支路電流法的計算步驟
462.6 網孔分析法
482.6.1 網孔方程
482.6.2 網孔分析法的計算步驟
492.6.3 含電流源支路時的求解方法
502.7 節點分析法
512.7.1 節點方程
512.7.2 節點分析法的計算步驟
522.7.3 含理想電壓源支路時的求解方法
552.8 疊加定理
572.8.1 疊加定理
572.8.2 齊(次)性定理
602.9 戴維南定理與諾頓定理
622.9.1 二端網絡及其等效電路
622.9.2 戴維南定理
622.9.3 諾頓定理
662.10 最大功率傳輸定理
682.11 受控源
702.12 含受控源的簡單電路的分析計算
732.12.1 含受控源不含獨立源的二端網絡的等效電阻
732.12.2 含受控源與獨立源的二端網絡的等效電路
732.12.3 受控源的等效變換
742.12.4 含受控源的簡單電路的計算
75本章小結
77習 題
80
第3章 正弦電流電路
873.1 正弦交流電的基本概念
883.1.1 正弦交流電量的三要素
893.1.2 相位差
903.1.3 有效值
923.2 電容元件和電感元件
933.2.1 電容元件
933.2.2 電感元件
973.3 復數
1003.3.1 復數的錶示形式
1003.3.2 復數的四則運算
1013.4 正弦交流電的相量錶示法
1043.4.1 用相量錶示正弦量
1043.4.2 用相量求正弦量的和與差
1063.5 正弦電流電路中的電阻、電感和電容
1083.5.1 電阻元件伏安關係的相量形式
1083.5.2 電感元件伏安關係的相量形式
1103.5.3 電容元件伏安關係的相量形式
1133.6 基爾霍夫定律的相量形式
1163.7 電阻、電感、電容的串聯及阻抗
1173.7.1 RLC串聯電路的電壓與電流關係、阻抗
1173.7.2 電路的性質
1193.7.3 RLC串聯電路的相量圖
1193.8 電阻、電感、電容的並聯及導納
1223.8.1 RLC並聯電路的電壓與電流關係、導納
1223.8.2 電路的性質
1243.8.3 RLC並聯電路的相量圖
1243.9 負載及實際元件的電路模型
1273.9.1 負載的等效阻抗與等效導納、阻抗和導納的等效變換
1273.9.2 實際元件的電路模型
1283.10 阻抗的串聯和並聯
1303.11 正弦電流電路中的功率
1343.11.1 瞬時功率
1343.11.2 平均功率(有功功率)
1363.11.3 功功率
1363.11.4 視在功率
1373.11.5 復功率
1373.12 功率因數的提高
1403.12.1 提高功率因數的意義
1403.12.2 提高功率因數的方法
1413.13 復雜正弦電流電路的分析
142本章小結
149習題 152
第4章 耦閤電感與諧振電路
1574.1 耦閤電感
1584.1.1 互感
1584.1.2 互感電壓
1604.1.3 耦閤電感綫圈的電壓、電流關係
1604.1.4 同名端及其測定
1614.2 含有耦閤電感的正弦電流電路的分析
1634.2.1 互感電壓的相量形式
1634.2.2 耦閤電感的串聯
1644.2.3 耦閤電感的並聯
1654.2.4 耦閤電感的T形等效
1664.3 空心變壓器
1684.4 串聯諧振
1704.5 並聯諧振
175本章小結
178習題 179
第5章 三相電路
1825.1 三相電源和三相負載
1835.1.1 對稱三相電源
1835.1.2 三相電源的連接
1855.1.3 三相負載的連接
1875.2 對稱三相電路的分析
1925.2.1 負載星形接法的三相電路
1925.2.2 負載三角形接法的三相電路
1945.3 不對稱三相電路的特點及分析
1965.4 三相電路的功率
1985.4.1 對稱三相電路的瞬時功率
1985.4.2 三相電路的平均功率(有功功率)
1995.4.3 三相電路的功功率
2005.4.4 三相電路的視在功率
200本章小結
202習題 204
第6章 二端口網絡
2066.1 二端口網絡的概念
2076.2 二端口網絡的導納參數和阻抗參數
2086.2.1 導納參數方程、導納參數
2086.2.2 阻抗參數方程、阻抗參數
2116.3 二端口網絡的傳輸參數和混閤參數
2146.3.1 傳輸參數方程、傳輸參數
2146.3.2 混閤參數方程、混閤參數
216*6.4 互易二端口網絡的等效電路
2196.5 二端口網絡的級聯
2216.6 理想變壓器
2236.6.1 理想變壓器的性質及伏安關係(VCR)
2236.6.2 理想變壓器的傳輸參數方程和受控源模型
224本章小結
226習題 227
第7章 非正弦周期電流電路
2297.1 非正弦周期電流
2307.2 周期函數分解為傅裏葉級數
2317.2.1 周期函數的傅裏葉級數
2317.2.2 波形對稱性與傅裏葉級數係數的關係
2337.3 非正弦周期電流電路的分析
2367.4 非正弦周期量的有效值、平均值和平均功率
2407.4.1 非正弦周期量的有效值
2407.4.2 非正弦周期量的平均值
2427.4.3 非正弦周期電流電路的平均功率
242本章小結
244習題 246
第8章 綫性電路過渡過程的時域分析
2488.1 過渡過程的基本概念
2498.2 換路定律和初始值計算
2518.2.1 換路定律
2518.2.2 初始值的計算
2528.3 一階電路的零輸入響應
2548.3.1 RC電路的零輸入響應
2548.3.2 RL電路的零輸入響應
2588.4 一階電路的零狀態響應
2628.4.1 RC電路的零狀態響應
2628.4.2 RL電路的零狀態響應
2658.5 一階電路的全響應
2708.5.1 全響應及其分解
2708.5.2 分析一階電路全響應的三要素法
2738.6 階躍函數和一階電路的階躍響應
2798.6.1 階躍函數
2798.6.2 一階電路的階躍響應
2818.7 二階電路的零輸入響應
2838.7.1 RLC串聯電路零輸入響應的方程和特徵根
2838.7.2 RLC串聯電路零輸入響應方程的解
284本章小結
292習題 294
*第9章 綫性電路過渡過程的復頻域分析
2999.1 拉普拉斯變換及其基本性質
3009.1.1 拉普拉斯變換
3009.1.2 拉普拉斯變換的基本性質
3019.2 部分分式法進行拉普
前言/序言
《電子學原理:從零開始的實踐指南》(第二版) 內容簡介 您是否曾被電子世界的奧秘所吸引,卻又不知如何著手?您是否渴望親手搭建屬於自己的電路,讓奇思妙想變為現實?《電子學原理:從零開始的實踐指南》(第二版)將帶您踏上一段激動人心的電子學習之旅,從最基礎的概念齣發,逐步深入,最終掌握構建和理解復雜電子係統的能力。本書旨在為所有對電子技術感興趣的讀者提供一個清晰、循序漸進的學習路徑,無論您是初學者、學生,還是希望拓展技術視野的業餘愛好者,都能從中受益。 本書特色與內容亮點 本書的最大特色在於其“實踐為王”的學習理念。我們深知,枯燥的理論知識難以激發學習熱情,而動手實踐則是掌握電子學不二法門。因此,本書在每一章節都精心設計瞭大量實驗示例,從最簡單的LED燈閃爍,到復雜的音頻放大器,再到基礎的邏輯門電路,每一個實驗都配有詳細的步驟說明、所需的元件清單以及清晰的電路圖。您將通過實際操作,親身感受電阻、電容、晶體管等基本元件的工作原理,理解電流、電壓、功率等核心概念的實際意義。 本書內容涵蓋瞭電子學最核心的基石,確保您能夠建立起紮實的理論基礎: 第一部分:電學的基石 第一章:電荷、電流與電壓:我們將從最基本、最抽象的“電荷”概念講起,解釋它是如何産生的,以及它為何會産生力的作用。隨後,我們將深入探討“電流”,理解它是由電荷的定嚮移動形成的,並介紹測量電流的單位——安培(A)。接著,我們將解釋“電壓”,它是驅動電荷移動的“動力”,如同水壓驅動水流一樣,並介紹其單位伏特(V)。本章將通過類比和簡單的生活實例,讓這些抽象概念變得直觀易懂。 第二章:電阻與歐姆定律:電阻是電路中最基本、最重要的元件之一。我們將解釋什麼是電阻,它為何存在,以及不同的材料為何具有不同的導電性。本書將詳述“歐姆定律”(V=IR),這是電子學中最核心的定律之一,它精確地描述瞭電壓、電流和電阻之間的定量關係。我們將通過大量圖示和計算示例,展示如何運用歐姆定律解決各種電路問題,並介紹不同類型的電阻器,如固定電阻、可變電阻(電位器)等,以及它們的標識方法。 第三章:串聯與並聯電路:理解電路的連接方式是分析和設計電路的關鍵。本章將詳細介紹“串聯電路”和“並聯電路”的特性。在串聯電路中,元件首尾相連,電流隻有一條通路;在並聯電路中,元件並列連接,電流有多條通路。我們將分析這兩種連接方式下電壓、電流和總電阻的分配規律,並提供實際的電路連接指導,例如如何連接多個LED燈纔能獲得期望的亮度,或者如何為設備選擇閤適的電阻分壓。 第四章:功率與能量:電能是如何轉化為其他形式的能量的?本章將介紹“電功率”的概念,即電流做功的快慢,以及功率的單位瓦特(W)。我們將推導齣功率的計算公式(P=VI, P=I²R, P=V²/R),並解釋能量的概念及其單位焦耳(J)。本書將通過生活中的電器(如燈泡、電熱器)的功耗分析,幫助您理解功率和能量在實際應用中的重要性,以及如何估算設備的工作能耗。 第五章:電容與電感:電容和電感是電子電路中另外兩個至關重要的無源元件。我們將詳細解釋“電容”的原理,即儲存電荷的能力,並介紹其單位法拉(F)及其常用單位微法(μF)、納法(nF)、皮法(pF)。我們將探討電容在隔直通交、濾波、儲能等方麵的作用。隨後,我們將介紹“電感”的概念,即綫圈在電流變化時産生反嚮電動勢的性質,以及其單位亨利(H)。我們將分析電感在儲能、濾波、變壓等方麵的應用。本章將重點展示電容器和電感器在不同電路中的行為,例如RC電路和RL電路的充放電特性。 第二部分:半導體與電子元件 第六章:二極管:單嚮導電的秘密:二極管是半導體技術中最基礎、也是應用最廣泛的元件之一。我們將深入淺齣地解釋二極管的PN結結構,以及它為何具有“單嚮導電性”——隻允許電流從一端流嚮另一端。本章將介紹不同類型的二極管,如整流二極管、穩壓二極管、發光二極管(LED)和光電二極管,以及它們各自的工作原理和應用場景。您將學會如何通過二極管構建簡單的整流電路,以及如何連接LED以發齣光芒。 第七章:三極管:電子信號的放大器:三極管(晶體管)是現代電子學的基石,它賦予瞭電子設備“思考”和“處理信息”的能力。我們將詳細介紹兩種主要的三極管類型:雙極結型晶體管(BJT)和場效應晶體管(FET)。本章將重點講解BJT的工作原理,理解其“電流控製電壓”的特性,並展示如何將其配置為放大器,將微弱的信號放大到可以使用的程度。您將學會搭建一個基礎的音頻放大電路,體驗三極管的神奇力量。 第八章:晶體管的開關特性與基本邏輯門:除瞭放大功能,三極管還扮演著至關重要的“開關”角色。本章將展示如何利用三極管的高速開關特性,實現電子信號的“開”與“關”,這是數字電路的基礎。我們將進一步介紹基本邏輯門,如“與門”(AND)、“或門”(OR)、“非門”(NOT)等,它們是構成所有數字電路的基本單元。您將理解這些邏輯門如何根據輸入信號産生輸齣信號,為後續的數字電路學習打下堅實基礎。 第九章:運算放大器:萬能的信號處理工具:運算放大器(Op-Amp)是一種高性能的模擬集成電路,以其極高的開環增益、輸入阻抗和極低的輸齣阻抗而聞名。本章將介紹運算放大器的基本結構和工作原理,重點講解其在反相放大、同相放大、加法、減法、積分、微分等多種信號處理功能上的應用。您將學會如何通過簡單的外部元件配置,讓運算放大器執行各種復雜的運算任務,理解它在音頻電路、傳感器接口、信號調理等領域的廣泛應用。 第三部分:實用電路與進階概念 第十章:電源電路基礎:穩定可靠的電源是任何電子設備正常工作的保障。本章將介紹不同類型的電源,如直流電源和交流電源,以及它們的工作原理。我們將講解變壓器如何改變交流電壓,整流電路如何將交流電轉換為脈動直流電,濾波電路如何平滑直流電壓,以及穩壓電路如何提供恒定的輸齣電壓。您將學會如何設計和構建簡單的電源適配器,並理解不同電源的特性和選擇依據。 第十一章:數字電路初步:邏輯的奇妙世界:在掌握瞭基本邏輯門之後,我們將進入更廣闊的數字電路領域。本章將介紹組閤邏輯電路和時序邏輯電路的基本概念。您將學習如何使用邏輯門構建更復雜的電路,如編碼器、譯碼器、多路選擇器等,以及瞭解觸發器、寄存器、計數器等時序邏輯電路的構成和工作原理。這將為您理解計算機、微控製器等數字係統的內部工作機製打開一扇門。 第十二章:傳感器與接口技術:傳感器是將物理世界信息轉化為電信號的關鍵設備。本章將介紹常見的傳感器類型,如溫度傳感器、光傳感器、壓力傳感器、位移傳感器等,以及它們的工作原理和選型方法。您將學習如何將這些傳感器與微控製器或基本電子電路連接,實現對周圍環境的感知和數據采集。 第十三章:基礎焊接技術與電路調試:理論學習必須與實踐操作相結閤。本章將提供詳細的焊接指南,從選擇閤適的焊锡、烙鐵,到掌握正確的焊接技巧,確保您能夠安全、有效地將電子元件連接到電路闆上。同時,本章還將介紹常用的電路測試和調試方法,如使用萬用錶測量電壓、電流、電阻,以及如何通過觀察元件狀態、信號波形等來定位和解決電路故障。 學習本書,您將獲得: 紮實的電子學基礎理論:理解核心概念,掌握基本定律。 強大的實踐操作能力:通過大量親手搭建的實驗,熟練掌握電路設計與焊接技巧。 解決實際問題的信心:能夠分析和設計簡單的電子電路,排除電路故障。 探索更廣闊電子領域的起點:為深入學習數字電路、嵌入式係統、通信技術等打下堅實基礎。 本書的目標讀者: 電子工程、通信工程、自動化等專業的學生:本書作為入門教材,能夠幫助您快速建立專業知識體係。 對電子技術感興趣的初學者:即使您沒有任何電子學基礎,本書也將引導您一步步進入這個迷人的世界。 業餘愛好者和創客:如果您有自己的創意項目,想要動手實現,本書將為您提供必要的理論和實踐指導。 需要更新電子知識的工程師:本書以清晰易懂的方式,重新梳理瞭電子學的基本原理。 《電子學原理:從零開始的實踐指南》(第二版)不僅僅是一本書,它是一扇通往電子世界的大門,一站式的學習解決方案。我們鼓勵您在閱讀本書的同時,積極動手實踐,享受創造的樂趣。相信通過本書的引導,您將能夠自信地駕馭電子世界的各種挑戰,點亮您的創新火花。