内容简介
《电路基础(第4版)》主要内容有电路的基本概念和基本定律、电阻电路的分析、正弦电流电路、耦合电感与谐振电路、三相电路、二端口网络、非正弦周期电流电路、线性电路过渡过程的时域分析、线性电路过渡过程的复频域分析、电路基础实验指导等。 《电路基础(第4版)》在编写中着重介绍基本概念、基本原理和基本分析方法,突出工程应用。力图做到基本概念准确,条理清晰,内容精炼,重点突出。 《电路基础(第4版)》可作为高职高专院校电气类、电子信息类各专业的教材,也可供有关工程技术人员参考。
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目录
第1章 电路的基本概念和基本定律
11.1 电路与电路模型
21.1.1 电路
21.1.2 理想电路元件
31.1.3 电路模型
41.2 电路的主要物理量
41.2.1 电流及其参考方向
41.2.2 电压、电位、电动势及其参考方向
51.2.3 电功率与电能
81.3 电阻元件及欧姆定律
91.3.1 电阻元件
91.3.2 线性电阻元件与欧姆定律
101.3.3 线性电阻元件的功率
111.3.4 电气设备的额定值
121.4 电压源与电流源
121.4.1 理想电压源
131.4.2 理想电流源
131.5 基尔霍夫定律
151.5.1 电路的几个常用名词
151.5.2 基尔霍夫电流定律
151.5.3 基尔霍夫电压定律
171.6 电路中各点电位的计算
21本章小结
23习题 24
第2章 电阻电路的分析
282.1 二端网络等效的概念
292.2 电阻的串联和并联电路的等效变换
302.2.1 电阻的串联
302.2.2 电阻的并联
312.2.3 电阻的混联
332.3 电阻的星形连接和三角形连接的等效变换
372.4 两种电源模型及其等效变换
392.4.1 实际电源的电压源模型
392.4.2 实际电源的电流源模型
402.4.3 实际电源两种模型的等效变换
402.4.4 电源支路的串、并联
422.5 支路电流法
442.5.1 支路电流法
452.5.2 支路电流法的计算步骤
462.6 网孔分析法
482.6.1 网孔方程
482.6.2 网孔分析法的计算步骤
492.6.3 含电流源支路时的求解方法
502.7 节点分析法
512.7.1 节点方程
512.7.2 节点分析法的计算步骤
522.7.3 含理想电压源支路时的求解方法
552.8 叠加定理
572.8.1 叠加定理
572.8.2 齐(次)性定理
602.9 戴维南定理与诺顿定理
622.9.1 二端网络及其等效电路
622.9.2 戴维南定理
622.9.3 诺顿定理
662.10 最大功率传输定理
682.11 受控源
702.12 含受控源的简单电路的分析计算
732.12.1 含受控源不含独立源的二端网络的等效电阻
732.12.2 含受控源与独立源的二端网络的等效电路
732.12.3 受控源的等效变换
742.12.4 含受控源的简单电路的计算
75本章小结
77习 题
80
第3章 正弦电流电路
873.1 正弦交流电的基本概念
883.1.1 正弦交流电量的三要素
893.1.2 相位差
903.1.3 有效值
923.2 电容元件和电感元件
933.2.1 电容元件
933.2.2 电感元件
973.3 复数
1003.3.1 复数的表示形式
1003.3.2 复数的四则运算
1013.4 正弦交流电的相量表示法
1043.4.1 用相量表示正弦量
1043.4.2 用相量求正弦量的和与差
1063.5 正弦电流电路中的电阻、电感和电容
1083.5.1 电阻元件伏安关系的相量形式
1083.5.2 电感元件伏安关系的相量形式
1103.5.3 电容元件伏安关系的相量形式
1133.6 基尔霍夫定律的相量形式
1163.7 电阻、电感、电容的串联及阻抗
1173.7.1 RLC串联电路的电压与电流关系、阻抗
1173.7.2 电路的性质
1193.7.3 RLC串联电路的相量图
1193.8 电阻、电感、电容的并联及导纳
1223.8.1 RLC并联电路的电压与电流关系、导纳
1223.8.2 电路的性质
1243.8.3 RLC并联电路的相量图
1243.9 负载及实际元件的电路模型
1273.9.1 负载的等效阻抗与等效导纳、阻抗和导纳的等效变换
1273.9.2 实际元件的电路模型
1283.10 阻抗的串联和并联
1303.11 正弦电流电路中的功率
1343.11.1 瞬时功率
1343.11.2 平均功率(有功功率)
1363.11.3 功功率
1363.11.4 视在功率
1373.11.5 复功率
1373.12 功率因数的提高
1403.12.1 提高功率因数的意义
1403.12.2 提高功率因数的方法
1413.13 复杂正弦电流电路的分析
142本章小结
149习题 152
第4章 耦合电感与谐振电路
1574.1 耦合电感
1584.1.1 互感
1584.1.2 互感电压
1604.1.3 耦合电感线圈的电压、电流关系
1604.1.4 同名端及其测定
1614.2 含有耦合电感的正弦电流电路的分析
1634.2.1 互感电压的相量形式
1634.2.2 耦合电感的串联
1644.2.3 耦合电感的并联
1654.2.4 耦合电感的T形等效
1664.3 空心变压器
1684.4 串联谐振
1704.5 并联谐振
175本章小结
178习题 179
第5章 三相电路
1825.1 三相电源和三相负载
1835.1.1 对称三相电源
1835.1.2 三相电源的连接
1855.1.3 三相负载的连接
1875.2 对称三相电路的分析
1925.2.1 负载星形接法的三相电路
1925.2.2 负载三角形接法的三相电路
1945.3 不对称三相电路的特点及分析
1965.4 三相电路的功率
1985.4.1 对称三相电路的瞬时功率
1985.4.2 三相电路的平均功率(有功功率)
1995.4.3 三相电路的功功率
2005.4.4 三相电路的视在功率
200本章小结
202习题 204
第6章 二端口网络
2066.1 二端口网络的概念
2076.2 二端口网络的导纳参数和阻抗参数
2086.2.1 导纳参数方程、导纳参数
2086.2.2 阻抗参数方程、阻抗参数
2116.3 二端口网络的传输参数和混合参数
2146.3.1 传输参数方程、传输参数
2146.3.2 混合参数方程、混合参数
216*6.4 互易二端口网络的等效电路
2196.5 二端口网络的级联
2216.6 理想变压器
2236.6.1 理想变压器的性质及伏安关系(VCR)
2236.6.2 理想变压器的传输参数方程和受控源模型
224本章小结
226习题 227
第7章 非正弦周期电流电路
2297.1 非正弦周期电流
2307.2 周期函数分解为傅里叶级数
2317.2.1 周期函数的傅里叶级数
2317.2.2 波形对称性与傅里叶级数系数的关系
2337.3 非正弦周期电流电路的分析
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 非正弦周期电流电路的平均功率
242本章小结
244习题 246
第8章 线性电路过渡过程的时域分析
2488.1 过渡过程的基本概念
2498.2 换路定律和初始值计算
2518.2.1 换路定律
2518.2.2 初始值的计算
2528.3 一阶电路的零输入响应
2548.3.1 RC电路的零输入响应
2548.3.2 RL电路的零输入响应
2588.4 一阶电路的零状态响应
2628.4.1 RC电路的零状态响应
2628.4.2 RL电路的零状态响应
2658.5 一阶电路的全响应
2708.5.1 全响应及其分解
2708.5.2 分析一阶电路全响应的三要素法
2738.6 阶跃函数和一阶电路的阶跃响应
2798.6.1 阶跃函数
2798.6.2 一阶电路的阶跃响应
2818.7 二阶电路的零输入响应
2838.7.1 RLC串联电路零输入响应的方程和特征根
2838.7.2 RLC串联电路零输入响应方程的解
284本章小结
292习题 294
*第9章 线性电路过渡过程的复频域分析
2999.1 拉普拉斯变换及其基本性质
3009.1.1 拉普拉斯变换
3009.1.2 拉普拉斯变换的基本性质
3019.2 部分分式法进行拉普
前言/序言
《电子学原理:从零开始的实践指南》(第二版) 内容简介 您是否曾被电子世界的奥秘所吸引,却又不知如何着手?您是否渴望亲手搭建属于自己的电路,让奇思妙想变为现实?《电子学原理:从零开始的实践指南》(第二版)将带您踏上一段激动人心的电子学习之旅,从最基础的概念出发,逐步深入,最终掌握构建和理解复杂电子系统的能力。本书旨在为所有对电子技术感兴趣的读者提供一个清晰、循序渐进的学习路径,无论您是初学者、学生,还是希望拓展技术视野的业余爱好者,都能从中受益。 本书特色与内容亮点 本书的最大特色在于其“实践为王”的学习理念。我们深知,枯燥的理论知识难以激发学习热情,而动手实践则是掌握电子学不二法门。因此,本书在每一章节都精心设计了大量实验示例,从最简单的LED灯闪烁,到复杂的音频放大器,再到基础的逻辑门电路,每一个实验都配有详细的步骤说明、所需的元件清单以及清晰的电路图。您将通过实际操作,亲身感受电阻、电容、晶体管等基本元件的工作原理,理解电流、电压、功率等核心概念的实际意义。 本书内容涵盖了电子学最核心的基石,确保您能够建立起扎实的理论基础: 第一部分:电学的基石 第一章:电荷、电流与电压:我们将从最基本、最抽象的“电荷”概念讲起,解释它是如何产生的,以及它为何会产生力的作用。随后,我们将深入探讨“电流”,理解它是由电荷的定向移动形成的,并介绍测量电流的单位——安培(A)。接着,我们将解释“电压”,它是驱动电荷移动的“动力”,如同水压驱动水流一样,并介绍其单位伏特(V)。本章将通过类比和简单的生活实例,让这些抽象概念变得直观易懂。 第二章:电阻与欧姆定律:电阻是电路中最基本、最重要的元件之一。我们将解释什么是电阻,它为何存在,以及不同的材料为何具有不同的导电性。本书将详述“欧姆定律”(V=IR),这是电子学中最核心的定律之一,它精确地描述了电压、电流和电阻之间的定量关系。我们将通过大量图示和计算示例,展示如何运用欧姆定律解决各种电路问题,并介绍不同类型的电阻器,如固定电阻、可变电阻(电位器)等,以及它们的标识方法。 第三章:串联与并联电路:理解电路的连接方式是分析和设计电路的关键。本章将详细介绍“串联电路”和“并联电路”的特性。在串联电路中,元件首尾相连,电流只有一条通路;在并联电路中,元件并列连接,电流有多条通路。我们将分析这两种连接方式下电压、电流和总电阻的分配规律,并提供实际的电路连接指导,例如如何连接多个LED灯才能获得期望的亮度,或者如何为设备选择合适的电阻分压。 第四章:功率与能量:电能是如何转化为其他形式的能量的?本章将介绍“电功率”的概念,即电流做功的快慢,以及功率的单位瓦特(W)。我们将推导出功率的计算公式(P=VI, P=I²R, P=V²/R),并解释能量的概念及其单位焦耳(J)。本书将通过生活中的电器(如灯泡、电热器)的功耗分析,帮助您理解功率和能量在实际应用中的重要性,以及如何估算设备的工作能耗。 第五章:电容与电感:电容和电感是电子电路中另外两个至关重要的无源元件。我们将详细解释“电容”的原理,即储存电荷的能力,并介绍其单位法拉(F)及其常用单位微法(μF)、纳法(nF)、皮法(pF)。我们将探讨电容在隔直通交、滤波、储能等方面的作用。随后,我们将介绍“电感”的概念,即线圈在电流变化时产生反向电动势的性质,以及其单位亨利(H)。我们将分析电感在储能、滤波、变压等方面的应用。本章将重点展示电容器和电感器在不同电路中的行为,例如RC电路和RL电路的充放电特性。 第二部分:半导体与电子元件 第六章:二极管:单向导电的秘密:二极管是半导体技术中最基础、也是应用最广泛的元件之一。我们将深入浅出地解释二极管的PN结结构,以及它为何具有“单向导电性”——只允许电流从一端流向另一端。本章将介绍不同类型的二极管,如整流二极管、稳压二极管、发光二极管(LED)和光电二极管,以及它们各自的工作原理和应用场景。您将学会如何通过二极管构建简单的整流电路,以及如何连接LED以发出光芒。 第七章:三极管:电子信号的放大器:三极管(晶体管)是现代电子学的基石,它赋予了电子设备“思考”和“处理信息”的能力。我们将详细介绍两种主要的三极管类型:双极结型晶体管(BJT)和场效应晶体管(FET)。本章将重点讲解BJT的工作原理,理解其“电流控制电压”的特性,并展示如何将其配置为放大器,将微弱的信号放大到可以使用的程度。您将学会搭建一个基础的音频放大电路,体验三极管的神奇力量。 第八章:晶体管的开关特性与基本逻辑门:除了放大功能,三极管还扮演着至关重要的“开关”角色。本章将展示如何利用三极管的高速开关特性,实现电子信号的“开”与“关”,这是数字电路的基础。我们将进一步介绍基本逻辑门,如“与门”(AND)、“或门”(OR)、“非门”(NOT)等,它们是构成所有数字电路的基本单元。您将理解这些逻辑门如何根据输入信号产生输出信号,为后续的数字电路学习打下坚实基础。 第九章:运算放大器:万能的信号处理工具:运算放大器(Op-Amp)是一种高性能的模拟集成电路,以其极高的开环增益、输入阻抗和极低的输出阻抗而闻名。本章将介绍运算放大器的基本结构和工作原理,重点讲解其在反相放大、同相放大、加法、减法、积分、微分等多种信号处理功能上的应用。您将学会如何通过简单的外部元件配置,让运算放大器执行各种复杂的运算任务,理解它在音频电路、传感器接口、信号调理等领域的广泛应用。 第三部分:实用电路与进阶概念 第十章:电源电路基础:稳定可靠的电源是任何电子设备正常工作的保障。本章将介绍不同类型的电源,如直流电源和交流电源,以及它们的工作原理。我们将讲解变压器如何改变交流电压,整流电路如何将交流电转换为脉动直流电,滤波电路如何平滑直流电压,以及稳压电路如何提供恒定的输出电压。您将学会如何设计和构建简单的电源适配器,并理解不同电源的特性和选择依据。 第十一章:数字电路初步:逻辑的奇妙世界:在掌握了基本逻辑门之后,我们将进入更广阔的数字电路领域。本章将介绍组合逻辑电路和时序逻辑电路的基本概念。您将学习如何使用逻辑门构建更复杂的电路,如编码器、译码器、多路选择器等,以及了解触发器、寄存器、计数器等时序逻辑电路的构成和工作原理。这将为您理解计算机、微控制器等数字系统的内部工作机制打开一扇门。 第十二章:传感器与接口技术:传感器是将物理世界信息转化为电信号的关键设备。本章将介绍常见的传感器类型,如温度传感器、光传感器、压力传感器、位移传感器等,以及它们的工作原理和选型方法。您将学习如何将这些传感器与微控制器或基本电子电路连接,实现对周围环境的感知和数据采集。 第十三章:基础焊接技术与电路调试:理论学习必须与实践操作相结合。本章将提供详细的焊接指南,从选择合适的焊锡、烙铁,到掌握正确的焊接技巧,确保您能够安全、有效地将电子元件连接到电路板上。同时,本章还将介绍常用的电路测试和调试方法,如使用万用表测量电压、电流、电阻,以及如何通过观察元件状态、信号波形等来定位和解决电路故障。 学习本书,您将获得: 扎实的电子学基础理论:理解核心概念,掌握基本定律。 强大的实践操作能力:通过大量亲手搭建的实验,熟练掌握电路设计与焊接技巧。 解决实际问题的信心:能够分析和设计简单的电子电路,排除电路故障。 探索更广阔电子领域的起点:为深入学习数字电路、嵌入式系统、通信技术等打下坚实基础。 本書的目標讀者: 电子工程、通信工程、自动化等专业的学生:本书作为入门教材,能够帮助您快速建立专业知识体系。 对电子技术感兴趣的初学者:即使您没有任何电子学基础,本书也将引导您一步步进入这个迷人的世界。 业余爱好者和创客:如果您有自己的创意项目,想要动手实现,本书将为您提供必要的理论和实践指导。 需要更新电子知识的工程师:本书以清晰易懂的方式,重新梳理了电子学的基本原理。 《电子学原理:从零开始的实践指南》(第二版)不仅仅是一本书,它是一扇通往电子世界的大门,一站式的学习解决方案。我们鼓励您在阅读本书的同时,积极动手实践,享受创造的乐趣。相信通过本书的引导,您将能够自信地驾驭电子世界的各种挑战,点亮您的创新火花。