内容简介
《电路基础》根据高职高专院校培养应用型高技能人才的要求和高职高专学生的学习特点进行编写,以理论必需、够用为度,降低理论难度,重在技能培养,注重培养学生的应用能力和解决现场实际问题的能力。
《电路基础》分为9章.主要内容包括电路的基本概念和基本定律、电路的等效变换、网络方程分析法、正弦交流电路的分析、谐振电路、三相电路、互感耦合电路、动态电路的分析、MF-47型万用表的组装与调试实训。为帮助读者进一步理解理论知识和实践应用,每一小节后都设有思考与练习,同时每章后都配有习题。
《电路基础》每章后都配有相关仿真实验内容,并在第9章安排了综合实训,这些知识是电子信息类专业学生应掌握的基本实践技能,提高了学生在电工技术方面的分析、实践和开发能力。
《电路基础》可作为高等职业技术院校、高等专科学校、成人高校等大专层次电子信息类专业的教材,也可供从事电工技术的工程技术人员学习参考。
内页插图
目录
前言
第1章 电路的基本概念和基本定律
1.1 电路的基本概念
1.1.1 电路的概述
1.1.2 电路模型
1.1.3 单位制
1.2 电路中的基本物理量
1.2.1 电流
1.2.2 电压
1.2.3 功率和能量
1.3 电路中的电源
1.3.1 电压源
1.3.2 电流源
1.3.3 受控源
1.4 电路的基本定律
1.4.1 欧姆定律
1.4.2 基尔霍夫电流定律
1.4.3 基尔霍夫电压定律
本章小结
仿真实验1 欧姆定律
仿真实验2 直流电路的功率
仿真实验3 基尔霍夫定律的验证
习题
第2章 电路的等效变换
2.1 电阻的串、并、混联
2.1.1 电阻的串联
2.1.2 电阻的并联
2.1.3 混联电路的分析计算
2.2 电源的等效变换
2.2.1 两种电源等效变换条件
2.2.2 理想电源的串、并联
2.3 戴维南定理与诺顿定理
2.3.1 戴维南定理
2.3.2 诺顿定理
2.4 叠加定理与替代定理
2.4.1 叠加定理
2.4.2 替代定理
本章小结
仿真实验1 实际电压源与实际电流源的等效变换
仿真实验2 戴维南定理的验证
仿真实验3 叠加定理的验证
习题
第3章 网络方程分析法
3.1 支路电流法
3.2 回路电流法
3.2.1 回路电流法的推导
3.2.2 含有电流源电路的求解方法
3.3 节点电压法
3.3.1 节点电压法的推导
3.3.2 弥尔曼定理
本章小结
仿真实验1 直流电路节点电压分析
仿真实验2 直流电路网孔电流分析
习题
第4章 正弦交流电路的分析
4.1 正弦交流电路的基本概念
4.1.1 正弦量的参考方向
4.1.2 正弦量的三要素
4.1.3 正弦量的相位差
4.2 正弦量的相量表示法
4.2.1 复数简介
4.2.2 正弦量的相量表示
4.3 基尔霍夫定律的相量形式
4.3.1 KCL的相量形式
4.3.2 KVL的相量形式
4.4 R、L、C元件上电压与电流的相量关系及功率
4.4.1 电阻元件的VCR相量关系及功率
4.4.2 电感元件的VCR相量关系及功率
4.4.3 电容元件的VCR相量关系及功率
4.5 相量法分析串联电路
4.5.1 RLC串联电路中的VCR相量关系
4.5.2 复阻抗及相量图
4.5.3 复阻抗的串联
4.5.4 功率
4.6 相量法分析并联电路
4.6.1 RLC并联电路中的VCR相量关系
4.6.2 复导纳及相量图
4.6.3 复导纳的并联
4.6.4 混联电路的计算
4.7 功率因数的提高
4.7.1 功率因数提高的意义
4.7.2 功率因数提高的方法
4.8 正弦交流电路负载获得最大功率的条件
本章小结
仿真实验1 交流电的有效值实验
仿真实验2 感抗和容抗实验
仿真实验3 串联交流电路的阻抗实验
仿真实验4 交流电路的功率和功率因数
实验5 交流电路基尔霍夫电压定律
习题
第5章 谐振电路
5.1 串联电路的谐振
5.1.1 串联谐振的条件
5.1.2 串联谐振的特征
5.1.3 串联电路的谐振曲线
5.2 并联电路的谐振
5.2.1 并联谐振的条件
5.2.2 并联谐振的特征
5.2.3 并联电路的谐振曲线
本章小结
仿真实验 RLC串联谐振电路实验
习题
第6章 三相电路
6.1 三相电源的产生
6.2 三相电源的连接
6.2.1 电源的星形联结
6.2.2 电源的三角形联结
6.3 三相负载的连接
6.3.1 负载的星形联结
6.3.2 负载的三角形联结
6.4 三相电路的功率
本章小结
仿真实验1 三相电路
仿真实验2 三相电路的功率测量
习题
第7章 互感耦合电路
7.1 互感现象与互感电压
7.1.1 互感现象
7.1.2 互感电压
7.2 互感线圈的连接与计算
7.2.1 互感线圈的串联
7.2.2 互感线圈的并联
7.2.3 一端相连的互感线圈
7.3 空心变压器
7.3.1 列方程法分析空心变压器
7.3.2 反射阻抗法分析空心变压器
7.4 理想变压器
7.4.1 理想变压器的条件
7.4.2 理想变压器一次电压、二次电压、电流及功率关系
7.4.3 理想变压器的等效变换
7.4.4 三相变压器
本章小结
仿真实验 互感电路
习题
第8章 动态电路的分析
8.1 换路定律与初始值计算
8.1.1 过渡过程的概念
8.1.2 换路定律
8.1.3 初始值计算
8.2 一阶电路的零输入响应
8.2.1 Rc电路的零输入响应
8.2.2 RL电路的零输入响应
8.3 一阶电路的零状态响应
8.3.1 Rc电路的零状态响应
8.3.2 RL电路的零状态响应
8.4 一阶电路的全响应及三要素法
8.4.1 一阶电路的全响应
8.4.2 一阶电路的三要素法
8.5 一阶电路的阶跃响应
8.5.1 单位阶跃函数及阶跃响应
8.5.2 微分电路
8.5.3 积分电路
本章小结
仿真实验 RC电路特性
习题
第9章 MF-47型万用表的组装
与调试实训
9.1 实训目的及意义
9.2 万用表的种类
9.3 指针式万用表
9.3.1 表头参数及扩量程
9.3.2 指针式万用表的基本工作原理
9.3.3 MF.47型万用表的原理图
9.4 MF-47型万用表的装配
9.4.1 焊接常识
9.4.2 焊接前的准备工作
9.4.3 元器件的认识
9.4.4 元器件的焊接及处理
9.4.5 装配时的注意事项
9.5 万用表的调试
9.5.1 检查方法
9.5.2 万用表校试的方法
9.6 万用表的检修
模拟试题A
模拟试题B
参考文献
前言/序言
“电路基础”是高职高专电子信息类专业的重要专业基础课之一。本书根据高职高专院校培养应用型高技能人才的要求和高职高专学生的学习特点进行编写,以理论必需、够用为度,降低理论难度,重在技能培养,重在应用,力求遵循理论与实践的紧密结合,突出应用性和针对性,加强实践能力的培养,注重培养学生的应用能力和解决现场实际问题的能力。本书的特色如下:
1.本书涉及面比较广,从直流到交流,从稳态到暂态。针对高职高专学生的特点,做到知识面广而不杂,脉络清晰。
2.将EWB仿真引入教材,每章后都配有相关的仿真实验,在理论讲解过程中,教师可随时利用仿真软件进行仿真实验。
3.将相关内容重新进行组织、归纳、整理,减少教材篇幅,在各小节配有思考与练习,每章都配有习题,同时配有模拟试卷。
4.书中删除了对电路的复杂运算与推导,突出实用性。同时不仅在每章后安排仿真实验,而且在第9章安排了MF-47型万用表的组装与调试实训。这些都是以所学内容为基础,同时又是对所学理论知识的升华,使学生学有所用。
本书由海南软件职业技术学院唐民丽、吴恒玉担任主编,海南软件职业技术学院李维涛任副主编,海南师范大学张昕参编。其中唐民丽编写了第4章和第5章,吴恒玉编写了第9章和模拟试卷,李维涛编写了第6章、第7章和第8章,张昕编写了第1章、第2章、第3章。全书由唐民丽、吴恒玉统稿。
本书由海南软件职业技术学院魏应彬教授任主审,他认真仔细地审阅了全稿,并提出了许多宝贵的修改意见,对此表示衷心的感谢。
本书编写过程中得到了海南软件职业技术学院的领导和广大老师的帮助和支持,在此一并表示感谢和敬意。
由于编者水平有限,书中的错误和缺点之处在所难免,恳请广大读者批评指正,并提出意见和建议。
《电磁学史话:从静电荷到量子场》 一部跨越世纪的智慧探索,一场关于物质与能量本质的宏伟叙事。 在人类文明的长河中,我们从未停止过对自然界最基本力量的追问。从远古时代对闪电雷鸣的敬畏,到近代科学家们拨开迷雾、揭示电荷、磁场与光之间深刻联系的艰辛旅程,《电磁学史话》将带您走进这场波澜壮阔的科学探索之旅。本书并非一本枯燥的理论教科书,而是一部充满人文关怀的史诗,它以鲜活的人物、引人入胜的故事和精妙的实验,勾勒出电磁学从萌芽、发展到辉煌的完整图景。 第一卷:静谧的粒子,跳动的火花——早期电学探索 本书的开端,将回溯到古希腊哲学家对琥珀摩擦产生吸引力的模糊观察。我们将在字里行间,看到古人如何将这种现象归结为“电子”的魔力,一种无形却又真实存在的物质。随着历史的车轮滚滚向前,直到17世纪,科学家们才开始以更加系统的方式研究电。本书将生动描绘奥托·冯·格里克(Otto von Guericke)和他那笨重的硫磺球发电机,那旋转的光球是如何点燃科学家的好奇心,激发他们进一步的实验。 我们将详细介绍本杰明·富兰克林(Benjamin Franklin)那场惊心动魄的风筝实验,他冒着生命危险,试图证明闪电就是一种巨大的电现象。富兰克林不仅在实验设计上大胆创新,更在理论上提出了正负电荷的概念,为后来的电荷守恒定律奠定了基础。他的“蓄电器”——集电器(Leyden jar),更是将电的研究推向了新的高度,使得人们可以储存和操控电荷,为后续的许多发明提供了可能。 18世纪的欧洲,电学研究如同雨后春笋般涌现。本书将细致讲述查尔斯·奥古斯丁·库仑(Charles-Augustin de Coulomb)如何使用扭力天平,精确地测量出两个点电荷之间的作用力,并归纳出著名的库仑定律。这一定律,如同牛顿的万有引力定律一样,成为了描述电荷之间相互作用的基石。我们也将看到,科学家们是如何通过实验,发现电荷的聚集效应,以及导电体与绝缘体的区别,一步步理解电的“流动”特性。 第二卷:流动的电流,未知的力量——电的动力学革命 当人们已经初步掌握了静电学的奥秘后,一个更令人兴奋的领域——电流——展现在科学家面前。本书将重点介绍意大利物理学家亚历山德罗·伏特(Alessandro Volta)的伟大发明——伏打电堆。这个由铜片、锌片和浸湿的纸板(或布)层层叠叠构成的装置,首次实现了连续的电流产生,彻底改变了电的实验方式,为电学研究打开了新纪元。伏特电堆的出现,不仅仅是一项技术突破,更是一次思想的解放,它使得电不再仅仅是短暂的火花,而是可以持续流动的能量。 在伏特电堆的鼓舞下,汉斯·奥斯特(Hans Christian Ørsted)在1820年偶然发现了电流的磁效应。这个划时代的发现,如同潘多拉的魔盒被打开,揭示了电与磁之间千丝万缕的联系。本书将深入探讨奥斯特是如何通过简单的实验,观察到电流通过导线时,导致附近磁针发生偏转,从而震惊了整个科学界。这个现象,标志着电磁学的真正诞生。 安德烈-玛丽·安培(André-Marie Ampère)是电磁学发展的另一位巨人。在奥斯特发现的基础上,安培通过一系列巧妙而精确的实验,发现了通电导线之间的相互作用力,并提出了安培定律,定量地描述了电流产生的磁场以及电流之间相互作用的规律。他的工作,将电学和磁学统一在了一个理论框架之下,奠定了电动力学的基础。本书将生动描绘安培的理论构建过程,以及他对后世电磁学研究的深远影响。 第三卷:感应的奥秘,电磁的交响——法拉第与麦克斯韦的辉煌 进入19世纪,电磁学的研究进入了一个更加辉煌的阶段。迈克尔·法拉第(Michael Faraday)是这场革命中最具创造力的思想家之一。本书将重点介绍法拉第在电磁感应现象上的突破性发现。他通过无数次的实验,发现当磁场发生变化时,会在导线中产生电流,这便是电磁感应。他巧妙地设计了感应线圈和磁铁的相对运动,用直观的实验证明了变化的磁场能够“诱导”出电流,为发电机和变压器的发明奠定了理论基础。法拉第不仅在实验上成就斐然,更在理论上提出了“力线”的概念,为理解电场和磁场的分布提供了直观的图像。 然而,法拉第的力线和后来的电磁理论,在当时还缺乏一个统一、精确的数学描述。这时,詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)出现了。本书将聚焦麦克斯韦如何集前人的智慧,特别是法拉第的力线思想,运用高深的数学工具,将所有的电磁现象统一在一个简洁而优美的数学方程组之中,即麦克斯韦方程组。这些方程,如同乐章中的核心旋律,以一种近乎诗意的语言,描述了电场、磁场、电荷和电流之间的复杂关系。 更令人惊叹的是,麦克斯韦通过他的方程组,预言了电磁波的存在,并计算出其传播速度与光速惊人地一致。这标志着,光本身就是一种电磁波。这个结论,彻底颠覆了人们对光的认知,也将电磁学推向了宇宙的宏大舞台。本书将详细阐述麦克斯韦方程组的意义,以及它如何成为现代物理学的重要基石。 第四卷:波的传播,场的演进——电磁学的现代发展 麦克斯韦的理论预言,在19世纪末得到了海因里希·赫兹(Heinrich Hertz)实验的证实。本书将描述赫兹如何巧妙地设计实验装置,成功地产生了并探测到了人造的电磁波,验证了麦克斯韦理论的正确性。赫兹的实验,不仅为无线电通信打开了大门,也直接推动了20世纪的科技革命。 随着电磁学的不断发展,人们开始认识到,在微观尺度上,电磁相互作用的本质更加复杂。本书将简要介绍20世纪初,量子力学如何开始挑战经典电磁理论的局限性,以及量子电动力学(QED)的诞生。QED以其惊人的精确性,成功地描述了光子与带电粒子之间的相互作用,成为现代物理学中最成功的理论之一。我们将简述光子概念的引入,以及它如何解释光电效应等经典理论难以解释的现象。 最后,本书将展望电磁学在现代科技中的应用,从我们日常使用的手机、电视、电脑,到医疗领域的核磁共振成像,再到天文学的射电望远镜,无不闪耀着电磁学的智慧之光。电磁学的研究,并未停止,它仍在不断地拓展人类的认知边界,指引着未来的科技发展方向。 《电磁学史话:从静电荷到量子场》是一部献给所有对科学充满好奇心的人们的读物。它将带您穿越时空,与伟大的科学家们一同思考,一同探索,一同感受科学进步的脉搏。这是一场关于人类智慧与勇气,关于探索自然奥秘的永恒赞歌。希望读者在阅读本书时,能够获得知识的启迪,也能感受到科学研究的魅力与艰辛,并从中获得对我们所处世界更深层次的理解。