編輯推薦
《電路理論基礎教學指導》特色:
《電路理論基礎教學指導》為“電子工程與計算機科學”係列教材《電路理論基礎》的教學配套參考書,其內容的次序安排與教材一緻。
《電路理論基礎教學指導》注重對電路理論基本概念、基本原理的準確理解,強調對電路分析方法的掌握。
每章均包括教學要求、重點和難點、典型例題、習題選解等部分,啓發讀者的思路,幫助讀者掌握電路理論的基本概念、原理和分析方法。
書中包含各類拓展專題,如電路理論曆史、概貌及電路理論學習方法、計算機輔助電路分析、電路應用實例列錶等。
內容簡介
《電路理論基礎教學指導》是與《電路理論基礎》(田社平編著)配套的教學指導書。全書分12章,次序安排與《電路理論基礎》一緻。每章均包括教學要求、重點和難點、典型例題和習題選解。教學要求部分闡明對每章教學內容的基本要求;重點和難點部分根據教學實踐指齣瞭學習中應注意的問題;典型例題部分為一些對掌握電路基本概念、基本原理和基本方法具有幫助作用的例題;習題選解部分則為讀者提供瞭教材中大部分習題的解題思路和解題過程,盡可能幫助讀者理清思路,引導讀者深入思考和掌握電路理論的基本內容。
《電路理論基礎教學指導》包含3個附錄:附錄A簡要介紹MATLAB語言及其在電路分析中的應用;附錄B簡要介紹Multisim使用方法及其在電路分析中的應用;附錄C為《電路理論基礎》中的電路應用實例列錶,以供讀者查閱。
《電路理論基礎教學指導》可作為高等學校電氣信息類專業師生的教學參考書,也可作為報考碩士研究生考前係統復習的參考用書。
內頁插圖
目錄
緒論
1 電路的基本概念及基本規律
1.1 教學要求
1.2 重點和難點
1.3 典型例題
1.4 習題選解
電路與電路圖
電路變量
基爾霍夫定律
二端電路元件
二端口電路元件
綜閤
2 電路的基本分析方法
2.1 教學要求
2.2 重點和難點
2.3 典型例題
2.4 習題選解
支路分析法
迴路分析法
節點分析法
含運算放大器的電阻電路分析
綜閤
3 電路的端口分析
3.1 教學要求
3.2 重點和難點
3.3 典型例題
3.4 習題選解
一端口電路的端口特性
一端口電路的等效變換
二端口電路的端口特性
具有端接的二端口電路
二端口電路的互連
綜閤
4 電路定理
4.1 教學要求
4.2 重點和難點
4.3 典型例題
4.4 習題選解
齊次定理和疊加定理
替代定理
戴維南定理和諾頓定理
最大功率傳輸定理
特勒根定理
互易定理
對偶原理
綜閤
5 電路圖論分析
5.1 教學要求
5.2 重點和難點
5.3 典型例題
5.4 習題選解
圖論的基本概念
關聯矩陣與基爾霍夫定律
基本迴路矩陣與基爾霍夫定律
基本割集矩陣與基爾霍夫定律
廣義支路及其VCR的矩陣形式
電路分析的矩陣方法
綜閤
6 非綫性電阻電路
6.1 教學要求
6.2 重點和難點
6.3 典型例題
6.4 習題選解
非綫性電阻電路的方程
圖解分析法
分段綫性化分析法
……
7 一階電路的時域分析
8 二階電路的時域分析
9 正弦穩態電路的相量分析
10 三相電路
11 非正弦周期穩態電路的分析
12 動態電路的復頻域分析
附錄A MATLAB語言在電路分析中的應用
附錄B Multisim使用簡介
附錄C 《電路理論基礎》中的應用實例列錶
前言/序言
本書是上海交通大學齣版社齣版的普通高等教育本科規劃教材《電路理論基礎》的配套教學指導書,本書可供高等學校電氣信息類專業師生作為電路課程的教學參考書使用,也可供準備參加碩士研究生入學考試的學生作為考前復習的輔導書使用。
本書內容分12章,次序安排與《電路理論基礎》-緻。每章包括如下四個部分:
教學要求:主要根據教育部高等學校電子信息科學與電氣信息類基礎課程教學指導分委員會所製訂的“電路理論基礎”教學基本要求,結閤作者的教學實踐,闡明對每章內容要求掌握的不同程度,可供教師在電路課程教學中參考。
重點和難點:結閤作者的教學實踐,指齣每章內容中應重點掌握的知識以及容易齣錯的地方,提示讀者在學習過程中應注意的地方。
典型例題:結閤作者的教學實踐,給齣一些對掌握電路基本概念、基本原理和基本方法具有幫助的典型性例題。這些例題一般在解題方法上具有較明顯的特點,同時也往往是讀者在進行電路分析中容易忽視的。
習題選解:提供瞭教材中大部分習題的求解方法。在解題過程中盡可能幫助讀者理清思路,引導讀者深入思考和掌握課程的基本內容。建議讀者在解題之前應獨立思考解題的方法,待完成解答後再對照、比較習題選解,這樣有利於牢固掌握相關的電路知識。通過給齣的習題解答,可以檢驗讀者解答習題的正確度。
本書還包含3個附錄:附錄A簡要介紹MATLAB語言及其在電路分析中的應用;附錄B簡要介紹Multisim使用方法及其在電路分析中的應用;附錄C為《電路理論基礎》中的電路應用實例列錶,以供讀者查閱。
本書根據作者在電路課程教學過程中積纍的資料編寫整理完成。在編寫過程中,參考瞭諸多國內外電路理論方麵的教材和教學指導書,作者所在的課程組對本書的編寫給予瞭極大的幫助,在此一並錶示感謝。
本書的編寫是電路理論課程建設的一部分,缺點和不足之處歡迎廣大讀者批評指正。作者的Email地址為:sptian@sjtu.edu.cn。
電路世界探秘:從基本定律到復雜係統 這是一本旨在為讀者打開電路分析大門的入門讀物,它將引領你逐步深入理解構成現代電子設備基石的電學原理。本書並非枯燥乏味的理論堆砌,而是通過層層遞進的講解,將抽象的概念具象化,幫助你構建清晰的電路思維。 第一章:電的起源與基本概念 我們將從最根本的“電”是什麼開始。深入探討電荷的本質,理解正負電荷的相互作用。接著,我們會介紹電流這一關鍵概念,解釋電子在導體中的定嚮運動如何形成電流,並學習如何度量電流的強弱——安培。電壓,作為驅動電荷運動的“動力”,其含義和作用將得到詳細闡釋,我們也會認識到伏特這一單位。電阻,電路中阻礙電流流動的“摩擦力”,它的産生原因、影響因素以及歐姆定律——這個最基本也是最重要的電路定律,將是本章的重點。通過生動的比喻和直觀的圖示,我們將理解歐姆定律如何揭示瞭電壓、電流和電阻三者之間精確而優雅的關係。此外,我們將觸及功率的概念,學習如何計算電路中消耗或産生的能量,以及瓦特這一單位。 第二章:串聯與並聯電路的奧秘 在掌握瞭基本概念後,我們將進入對簡單電路結構的分析。本章將深入探討兩種最基本的電路連接方式:串聯和並聯。 在串聯電路中,元件一個接一個地連接,電流隻能沿著一條路徑流動。我們將分析串聯電路中電流、電壓和電阻的特性:串聯電路的總電阻是各分電阻之和;流過各串聯元件的電流是相等的;串聯電路的總電壓等於各分電壓之和。通過實例,我們將理解串聯電路的優點(如簡單易實現)和缺點(如其中一個元件損壞,整個電路將斷開)。 並聯電路則將元件的各個端點分彆連接到同一對節點上,電流有多個路徑可以選擇。在這裏,我們將揭示並聯電路的獨特規律:並聯電路的總電阻的倒數等於各分電阻倒數之和;並聯電路兩端的總電壓等於各支路兩端的電壓;總電流等於各支路電流之和。我們會學習如何利用並聯電路的特性來實現電路的功能,以及它的優勢(如其中一個元件損壞,其他支路仍能正常工作)和局限性。 通過對這兩種基本連接方式的深入剖析,讀者將能初步掌握分析和設計簡單電路的能力,為理解更復雜的電路打下堅實基礎。 第三章:電功與電功率的計算與應用 本章將更進一步地探討電能在電路中的錶現形式——電功和電功率。我們將詳細講解電功的計算公式,理解電能是如何被轉化為其他形式的能量(如熱能、光能、機械能等)。我們將深入研究電功率的計算,分析不同電路元件消耗或産生的功率,並學習如何根據電壓、電流和電阻來精確計算功率。 本章還將結閤實際生活中的例子,展示電功和電功率在日常生活中的廣泛應用。例如,我們會分析傢用電器的功率標識,理解不同電器在工作時所需的能量和對電網的負載;我們會學習如何估算傢庭用電量,理解電費的構成;我們還會探討電功率在工業生産中的重要作用,例如電機、加熱設備等的功率選擇。通過對電功和電功率的深刻理解,讀者將能更理性地使用電器,更好地理解能源的消耗和轉化過程。 第四章:電容器——儲存電能的“小倉庫” 本章將介紹一種重要的無源元件——電容器。我們將從電容器的基本結構入手,解釋它如何由兩個導體闆和中間的絕緣介質構成。然後,我們將深入探討電容器的充放電過程,理解電荷如何在導體闆上積纍,以及電壓如何隨之變化。我們將學習電容這一關鍵參數,它錶徵瞭電容器儲存電荷的能力,單位是法拉。 本章還將介紹影響電容器電容大小的因素,如極闆麵積、極闆間距離以及介質的介電常數。我們將分析電容器在直流電路和交流電路中的不同特性:在直流電路中,電容器充電完成後會阻斷電流;在交流電路中,電容器會隨著交流信號的變化而不斷充放電,錶現齣容抗。容抗的計算公式和它與交流信號頻率的關係將是本章的重點。 通過本章的學習,讀者將理解電容器在電路中的儲能作用,以及它在濾波、耦閤、振蕩等方麵的廣泛應用,為理解更復雜的電子電路打下基礎。 第五章:電感器——磁場中的能量存儲者 與電容器類似,電感器也是一種重要的無源元件,但它儲存能量的方式是通過磁場。本章將詳細介紹電感器的結構,理解它如何由綫圈構成。我們將深入探討電流流過電感器時産生的磁場,以及磁場的變化如何産生感應電動勢,從而抵抗電流的變化。我們將學習電感這一關鍵參數,它錶徵瞭電感器儲存磁場能量的能力,單位是亨利。 本章將分析影響電感器電感大小的因素,如綫圈的匝數、綫圈的直徑、綫圈的長度以及鐵芯的磁導率。我們將研究電感器在直流電路和交流電路中的行為:在直流電路中,當電流穩定時,電感器呈現齣接近零的電阻;在交流電路中,電感器會對變化的電流産生阻礙作用,這種阻礙作用稱為感抗。感抗的計算公式以及它與交流信號頻率的關係將是本章的核心內容。 通過本章的學習,讀者將掌握電感器在電路中的儲能特性,並瞭解它在濾波器、振蕩器、變壓器等電路中的關鍵作用。 第六章:二極管——單嚮導電的“電子開關” 本章將介紹半導體器件的入門——二極管。我們將從其P-N結的物理特性齣發,解釋二極管如何實現單嚮導電的特性。我們將詳細講解二極管的正嚮導通和反嚮截止狀態,理解其工作原理。 本章將重點介紹二極管在整流電路中的應用。我們將分析半波整流和全波整流電路的工作原理,理解二極管如何將交流電轉換為脈動的直流電。我們會探討不同整流電路的優缺點,以及如何通過濾波技術使輸齣的直流電更加平滑。 此外,本章還將簡要介紹其他類型的二極管,如穩壓二極管(齊納二極管)和發光二極管(LED),讓讀者初步瞭解二極管多樣化的功能和應用。 第七章:晶體管——電子信號的“放大器”與“開關” 本章將進入更為復雜的半導體器件——晶體管的世界。我們將重點介紹雙極結型晶體管(BJT)和金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)這兩種最常見的晶體管類型。 對於BJT,我們將深入理解其NPN和PNP結構,以及基極、集電極和發射極三個電極的作用。我們將學習晶體管的放大作用,理解小小的基極電流如何控製著集電極的大電流,以及電流放大係數(β)的意義。我們還將學習晶體管作為電子開關的應用,理解它如何通過控製電流的通斷來實現邏輯功能。 對於MOSFET,我們將介紹其柵極、漏極和源極,以及P溝道和N溝道MOSFET的區彆。我們將重點講解MOSFET的電壓控製特性,理解柵極電壓如何控製漏極電流的大小。同樣,我們將學習MOSFET的放大和開關應用。 通過本章的學習,讀者將初步掌握晶體管作為放大器和開關的核心功能,為理解集成電路和現代電子係統的運作原理奠定基礎。 第八章:基本運算放大器電路 本章將介紹電子電路中最重要且用途最廣泛的集成電路之一——運算放大器(Op-amp)。我們將從其理想模型的概念齣發,理解運算放大器的高輸入阻抗、低輸齣阻抗、高開環增益等特性。 我們將重點分析運算放大器在兩種基本配置下的應用: 同相放大器:輸入信號和輸齣信號相位相同,放大倍數由外部電阻決定。 反相放大器:輸入信號和輸齣信號相位相反,放大倍數由外部電阻決定。 我們將通過詳細的電路分析和計算,展示運算放大器如何實現精確的信號放大。此外,本章還將介紹運算放大器在其他經典電路中的應用,如加法器、減法器、積分器和微分器,讓讀者初步領略運算放大器在模擬信號處理中的強大能力。 第九章:簡單濾波電路 濾波電路在信號處理和電源設計中扮演著至關重要的角色。本章將介紹幾種簡單而常用的濾波電路。 我們將從RC濾波器入手,講解低通濾波器和高通濾波器的原理。低通濾波器允許低頻信號通過,而衰減高頻信號;高通濾波器則相反,允許高頻信號通過,而衰減低頻信號。我們將分析濾波器截止頻率的計算,以及它如何影響濾波器的特性。 接著,我們將介紹RL濾波器,包括低通和高通RL濾波器。我們將分析電感在RL濾波器中的作用,以及它與電阻共同構成的濾波特性。 最後,我們將介紹LC濾波器,它利用電感和電容的組閤實現更精確的濾波效果。我們將簡要介紹帶通濾波器和帶阻濾波器,以及它們在特定頻率範圍內對信號的篩選作用。 通過本章的學習,讀者將理解不同類型濾波電路的基本原理和應用場景,為進一步學習更復雜的信號處理技術打下基礎。 第十章:電路的瞬態分析入門 前幾章主要側重於電路在穩態下的分析,即電流和電壓不隨時間變化的直流電路或穩態交流電路。本章將進入瞬態分析的領域,研究電路在開關接通或斷開時,或者在信號發生突變時,電流和電壓如何隨時間變化,直至達到新的穩態。 我們將重點關注包含電容和電感的電路在瞬態過程中的行為。例如,我們將分析RC電路在直流電壓階躍作用下的充放電過程,理解電容器電壓如何指數級地趨近目標值,並學習時間常數(τ)這一關鍵參數的意義。 類似地,我們將探討RL電路在直流電壓階躍作用下的電流變化規律,理解電感電流如何指數級地增長或衰減,以及時間常數(τ)在RL電路中的作用。 本章的瞬態分析將為理解動態電路的行為,以及設計具有特定動態響應特性的電路提供必要的理論基礎。 本書的目標是為讀者建立一個紮實的電路理論基礎,從最基本的概念齣發,逐步深入到復雜的電路分析和應用。我們相信,通過對這些基本原理和元件的深入理解,讀者將能夠更好地理解和駕馭紛繁復雜的電子世界。