內容簡介
《電路分析》為本科規劃教材,也為校企共建教材。《電路分析》共10章,係統闡述瞭電路分析的基本概念、基本定理和基本方法。《電路分析》的主要內容包括電路分析的基本概念和基本定律、電路分析的等效變換法、綫性電路的一般分析方法、綫性電路的基本定理、動態電路的時域分析、正弦穩態電路分析、電路的頻率響應、非正弦周期電流電路穩態分析、二端口網絡、簡單非綫性電阻電路等。此外,《電路分析》配有大量例題、思考題、習題及參考答案,同時結閤實際應用,編寫“知識拓展”部分,引入實用性知識和實例。《電路分析》內容全麵,難易適中,敘述清楚,語言精練,結閤實際,便於教師教授和學生自學。
《電路分析》可作為電子、通信、計算機及相關專業本科學生的教材,也可供其他專業和有關工程技術人員學習參考。
內頁插圖
目錄
1 電路分析的基本概念和基本定律
1.1 電路與電路模型
1.1.1 實際電路
1.1.2 電路模型
1.2 電路分析的基本變量
1.2.1 電流、電壓及其參考方嚮
1.2.2 電位
1.2.3 電動勢
1.2.4 電功率與電能
1.3 電路的主要組成元件
1.3.1 電阻元件
1.3.2 獨立電源
1.3.3 受控電源
1.4 基爾霍夫定律
1.4.1 與拓撲約束有關的幾個名詞
1.4.2 基爾霍夫電流定律
1.4.3 基爾霍夫電壓定律
1.5 電路的工作狀態:
1.5.1 開路
1.5.2 短路
1.5.3 額定工作狀態
知識拓展
本章小結
習題1
2 電路分析的等效變換法
2.1 無源電阻網絡的等效變換
2.1.1 電阻的串聯
2.1.2 電阻的並聯
2.1.3 電阻的混聯
2.1.4 電阻的星形與三角形連接
2.2 含獨立源網絡的等效變換
2.2.1 理想電壓源的連接與等效
2.2.2 理想電流源的連接與等效
2.2.3 兩種實際電源模型間的等效變換
2.2.4 含獨立源網絡的等效變換
2.3 含受控源網絡的等效變換
2.3.1 含受控源的無源二端網絡
2.3.2 含受控源的有源二端網絡
知識拓展
本章小結
習題2
3 綫性電路的一般分析方法
3.1 支路電流法
3.2 迴路電流法
3.3 節點電壓法
知識拓展
本章小結
習題3
4 綫性電路的基本定理
4.1 疊加定理
4.2 替代定理
4.3 等效電源定理
4.3.1 戴維南定理
4.3.2 諾頓定理
4.4 最大功率傳輸定理
4.5 特勒根定理
4.5.1 特勒根定理1(特勒根功率定理)
4.5.2 特勒根定理2(特勒根似功率定理)
4.6 互易定理
4.6.1 互易定理第一形式
4.6.2 互易定理第二形式
4.6.3 互易定理第三形式
知識拓展
本章小結
習題4
5 動態電路的時域分析
6 正弦穩態電路分析
7 電路的頻率響應
8 非正弦周期電流電路穩態分析
9 二端口網絡
10 簡單非綫性電阻電路
習題答案
參考文獻
前言/序言
為適應應用型本科教學改革的發展,培養高素質的應用型人纔,更好地將工程教育理念融入教學中,我們依據國傢教育部關於“本科電子與通信專業電路分析教學基本要求”編寫瞭本部教材,本教材為應用型本科規劃教材。
“電路分析”課程是大學本科電類專業重要的技術基礎課。通過本課程的學習,不僅可使學生獲得有關電路的基本知識、基本理論和基本分析方法,還可為後續課程的學習和從事相關專業技術工作打下堅實的基礎。
在本教材編寫過程中,著重考慮瞭應用型本科院校的教學特點和要求,力圖做到:
(1)內容緊湊、深入淺齣、詳略得當,語言簡練通暢,緊扣實際應用,強調“學以緻用”。
(2)體現應用型本科特色。教材在注重基本知識、基本理論和基本分析方法的闡述,強調培養學生分析問題和解決問題的能力的同時,強化工程教育理念,在例題、思考題、習題的選擇及課外拓展、校企共建等內容的編寫中,通過工程實際應用中的各類電路問題介紹及分析,提高學生分析和解決實際電路問題的能力。
(3)習題緊扣學習要求,題目類型靈活,難度適中,數量閤理,幫助學生掌握分析方法;思考題幫助學生鞏固基礎,拓展思維,聯係實際。
(4)緊跟學科發展,增加較新仿真軟件Multisim介紹並提供實例分析,培養學生藉助仿真軟件進行電路分析與設計,提高解決電路問題的實際能力。
(5)體現校企共建思想,邀請企業技術人員參與教材編寫,對當前比較新的實際應用儀器、電氣設備及測試技術進行介紹。
(6)擴大教材信息量,提升教材可讀性。教材增加“知識拓展”專題,對電路分析過程中需要掌握的一些實用知識進行介紹,旨在使學生通過自行學習,擴大知識量,感受電路分析理論與實際生活的密切聯係,從而提高學習興趣。
本教材中標注“*”的內容可根據需要選擇學習。
本教材適用於高等院校電子、通信、計算機及相關專業的學生使用,也可供其他專業和有關工程技術人員參考。
全書由南京工程學院教師編寫。全書共10章,其中,第1、2、8章由田麗鴻編寫;第5、7章由許小軍編寫,秦進平參與第5章編寫;第4、6章由劉勤編寫;第3、9章由鄭勝男編寫;第10章由陳敏聰編寫。本書由田麗鴻、許小軍擔任主編並統稿。陳菊紅副教授擔任主審,提齣瞭許多寶貴意見,在此錶示衷心的感謝!
本教材的齣版得到瞭東南大學齣版社的大力支持和幫助,此外,在本書編寫過程中查閱和參考瞭眾多文獻資料,獲得許多啓發,在此一並錶示感謝。
由於編者水平所限,書中的疏漏和失誤在所難免,敬請讀者指正,以便不斷完善。
《電子學原理與實踐》 內容簡介 《電子學原理與實踐》是一本全麵深入探討電子學核心概念、基本元件特性以及實際應用的書籍。本書旨在為讀者,無論是初學者還是有一定基礎的學習者,構建一個堅實的電子學知識體係,並引導他們將理論知識轉化為解決實際問題的能力。本書內容緊密結閤電子技術的發展趨勢,強調基礎理論與動手實踐的有機統一。 第一部分:電子學基礎理論 本書的開篇將帶領讀者走進電子學的奇妙世界,從最基本的概念入手。我們將首先探討電荷、電壓、電流和電阻這四個基本電學量的定義、物理意義及其相互關係。通過清晰的闡述和直觀的圖示,讀者將理解歐姆定律是如何描述導體中電流與電壓、電阻之間關係的。在此基礎上,我們將深入介紹功率的概念,以及如何計算電路中的功率消耗與傳遞。 接著,本書將重點講解基爾霍夫定律,包括電流定律(KCL)和電壓定律(KCL)。這些定律是分析復雜電路的基礎,我們將通過豐富的實例,演示如何運用這些定律來求解多節點、多迴路電路中的未知量。此外,對串聯電路和並聯電路的特性進行詳細分析,包括其等效電阻的計算方法以及電流、電壓在不同電路類型中的分布規律。 為瞭更好地理解電路的動態行為,本書將引入電容和電感的概念。我們將詳細介紹電容和電感的結構、工作原理,以及它們在直流和交流電路中的響應特性。書中將解釋電容的充放電過程,以及電感在電流變化時産生的自感現象。通過對這些基本無源元件的深入剖析,讀者將為後續理解更復雜的電子係統打下堅實基礎。 第二部分:交流電路分析 隨著對直流電路的深入理解,本書將逐步轉嚮更為廣泛和實用的交流電路分析。我們將首先介紹交流電的産生方式,以及正弦交流電的電壓、電流和相位的概念。在此基礎上,本書將深入講解阻抗(Impedance)的概念,它包含瞭電阻、電抗(感抗和容抗)以及它們之間的相位關係。我們將詳細分析電感、電容以及RLC串聯和並聯電路的阻抗計算與相量分析方法。 相量分析是處理交流電路的重要工具,本書將詳細介紹相量圖的繪製與應用,以及如何利用復數來錶示和計算交流電路中的電壓、電流和阻抗。通過實際案例,讀者將學會如何分析包含電阻、電感和電容的電路在正弦交流信號作用下的穩態響應。 本書還將探討交流電路中的功率,包括有功功率、無功功率和視在功率的概念,以及功率因數及其對電路性能的影響。讀者將瞭解如何進行功率因數的補償,以提高電力係統的效率。 第三部分:半導體器件與基礎電路 電子學的核心在於半導體器件的廣泛應用,本書將投入大量篇幅來介紹這些至關重要的元件。我們將從 PN 結的形成原理入手,深入講解二極管的伏安特性麯綫,以及二極管在單嚮導電性方麵的應用,例如整流電路(半波整流、全波整流)和濾波電路。 接著,我們將詳細介紹三極管(BJT)和場效應管(FET)這兩大類主要的晶體管。本書將詳細闡述它們的結構、工作原理、各電極的命名以及靜態和動態特性。我們將重點分析三極管和場效應管作為放大器的工作模式,包括共射、共集和共基放大電路的特性,以及它們的電壓增益、電流增益和輸入輸齣阻抗。 在此基礎上,我們將介紹一些基本但至關重要的半導體集成電路應用,例如運算放大器(Op-Amp)。本書將詳細闡述運算放大器的理想模型和實際特性,並介紹其在各種基本電路中的應用,如反相放大器、同相放大器、加法器、減法器、積分器和微分器等。通過這些實例,讀者將深刻理解運算放大器強大的信號處理能力。 第四部分:信號與係統基礎 理解和處理各種信號是電子技術的核心任務之一。本書將介紹不同類型的信號,包括周期信號、非周期信號、模擬信號和數字信號。我們將重點講解傅裏葉級數和傅裏葉變換,這是將信號分解為不同頻率正弦分量的強大工具,能夠幫助我們分析和理解信號的頻率特性。 本書還將介紹係統的基本概念,如綫性係統、時不變係統。我們將探討係統的瞬態響應和穩態響應,以及係統對輸入信號的頻率選擇性。此外,我們還將介紹濾波器(Filter)的基本原理,包括低通、高通、帶通和帶阻濾波器的設計與應用,它們在信號的提取和增強方麵發揮著關鍵作用。 第五部分:數字邏輯與基礎 數字技術是現代電子學不可或缺的一部分。本書將為讀者介紹數字邏輯的基本概念。我們將從邏輯門(AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR)入手,講解它們的真值錶和邏輯符號。在此基礎上,我們將介紹布爾代數及其簡化邏輯錶達式的方法,為設計和分析數字電路奠定基礎。 本書還將介紹組閤邏輯電路和時序邏輯電路。我們將講解組閤邏輯電路的設計方法,如卡諾圖(Karnaugh Map)的使用,以及常見的組閤邏輯功能塊,例如多路選擇器(Multiplexer)和譯碼器(Decoder)。 在時序邏輯電路方麵,我們將重點介紹觸發器(Flip-Flop)的概念,包括 SR 觸發器、D 觸發器、JK 觸發器等,以及它們在存儲和移位寄存器中的應用。我們還將介紹計數器(Counter)和移位寄存器(Shift Register)的設計與工作原理,這些是構建更復雜數字係統的基本單元。 第六部分:傳感器與執行器 電子學最終要與物理世界進行交互,傳感器和執行器是實現這種交互的關鍵。本書將介紹各種常見的傳感器,它們能夠將物理量(如溫度、光照、壓力、位移等)轉化為電信號。我們將討論不同傳感器的原理、特性和選擇標準。 與傳感器相對應,執行器則能夠將電信號轉化為物理動作。本書將介紹常見的執行器,例如電機、電磁閥、繼電器和 LED 等,以及它們的工作原理和驅動方式。通過學習這一部分,讀者將能理解如何構建能夠感知環境並做齣響應的電子係統。 第七部分:實際應用與項目實踐 理論的學習最終需要通過實踐來鞏固和升華。本書的最後部分將側重於將所學知識應用於實際項目。我們將提供一係列精心設計的實踐項目,涵蓋從簡單的指示燈控製到更復雜的信號發生器、數據采集係統等。 每個項目都將詳細說明設計思路、所需元件、電路圖和實現步驟。書中將強調動手製作的重要性,鼓勵讀者按照圖紙進行焊接、調試和測試。通過這些實踐項目,讀者將獲得寶貴的實際操作經驗,學會獨立解決電子設計和製作過程中遇到的問題,並培養創新思維。 《電子學原理與實踐》以其清晰的邏輯結構、豐富的圖示和實例,以及理論與實踐的緊密結閤,將成為讀者學習電子學的理想指南。本書的目標是賦予讀者洞察電子世界奧秘的能力,並鼓勵他們成為電子技術的創造者和探索者。