內容簡介
《電路基礎》根據高職高專院校培養應用型高技能人纔的要求和高職高專學生的學習特點進行編寫,以理論必需、夠用為度,降低理論難度,重在技能培養,注重培養學生的應用能力和解決現場實際問題的能力。
《電路基礎》分為9章.主要內容包括電路的基本概念和基本定律、電路的等效變換、網絡方程分析法、正弦交流電路的分析、諧振電路、三相電路、互感耦閤電路、動態電路的分析、MF-47型萬用錶的組裝與調試實訓。為幫助讀者進一步理解理論知識和實踐應用,每一小節後都設有思考與練習,同時每章後都配有習題。
《電路基礎》每章後都配有相關仿真實驗內容,並在第9章安排瞭綜閤實訓,這些知識是電子信息類專業學生應掌握的基本實踐技能,提高瞭學生在電工技術方麵的分析、實踐和開發能力。
《電路基礎》可作為高等職業技術院校、高等專科學校、成人高校等大專層次電子信息類專業的教材,也可供從事電工技術的工程技術人員學習參考。
內頁插圖
目錄
前言
第1章 電路的基本概念和基本定律
1.1 電路的基本概念
1.1.1 電路的概述
1.1.2 電路模型
1.1.3 單位製
1.2 電路中的基本物理量
1.2.1 電流
1.2.2 電壓
1.2.3 功率和能量
1.3 電路中的電源
1.3.1 電壓源
1.3.2 電流源
1.3.3 受控源
1.4 電路的基本定律
1.4.1 歐姆定律
1.4.2 基爾霍夫電流定律
1.4.3 基爾霍夫電壓定律
本章小結
仿真實驗1 歐姆定律
仿真實驗2 直流電路的功率
仿真實驗3 基爾霍夫定律的驗證
習題
第2章 電路的等效變換
2.1 電阻的串、並、混聯
2.1.1 電阻的串聯
2.1.2 電阻的並聯
2.1.3 混聯電路的分析計算
2.2 電源的等效變換
2.2.1 兩種電源等效變換條件
2.2.2 理想電源的串、並聯
2.3 戴維南定理與諾頓定理
2.3.1 戴維南定理
2.3.2 諾頓定理
2.4 疊加定理與替代定理
2.4.1 疊加定理
2.4.2 替代定理
本章小結
仿真實驗1 實際電壓源與實際電流源的等效變換
仿真實驗2 戴維南定理的驗證
仿真實驗3 疊加定理的驗證
習題
第3章 網絡方程分析法
3.1 支路電流法
3.2 迴路電流法
3.2.1 迴路電流法的推導
3.2.2 含有電流源電路的求解方法
3.3 節點電壓法
3.3.1 節點電壓法的推導
3.3.2 彌爾曼定理
本章小結
仿真實驗1 直流電路節點電壓分析
仿真實驗2 直流電路網孔電流分析
習題
第4章 正弦交流電路的分析
4.1 正弦交流電路的基本概念
4.1.1 正弦量的參考方嚮
4.1.2 正弦量的三要素
4.1.3 正弦量的相位差
4.2 正弦量的相量錶示法
4.2.1 復數簡介
4.2.2 正弦量的相量錶示
4.3 基爾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元件上電壓與電流的相量關係及功率
4.4.1 電阻元件的VCR相量關係及功率
4.4.2 電感元件的VCR相量關係及功率
4.4.3 電容元件的VCR相量關係及功率
4.5 相量法分析串聯電路
4.5.1 RLC串聯電路中的VCR相量關係
4.5.2 復阻抗及相量圖
4.5.3 復阻抗的串聯
4.5.4 功率
4.6 相量法分析並聯電路
4.6.1 RLC並聯電路中的VCR相量關係
4.6.2 復導納及相量圖
4.6.3 復導納的並聯
4.6.4 混聯電路的計算
4.7 功率因數的提高
4.7.1 功率因數提高的意義
4.7.2 功率因數提高的方法
4.8 正弦交流電路負載獲得最大功率的條件
本章小結
仿真實驗1 交流電的有效值實驗
仿真實驗2 感抗和容抗實驗
仿真實驗3 串聯交流電路的阻抗實驗
仿真實驗4 交流電路的功率和功率因數
實驗5 交流電路基爾霍夫電壓定律
習題
第5章 諧振電路
5.1 串聯電路的諧振
5.1.1 串聯諧振的條件
5.1.2 串聯諧振的特徵
5.1.3 串聯電路的諧振麯綫
5.2 並聯電路的諧振
5.2.1 並聯諧振的條件
5.2.2 並聯諧振的特徵
5.2.3 並聯電路的諧振麯綫
本章小結
仿真實驗 RLC串聯諧振電路實驗
習題
第6章 三相電路
6.1 三相電源的産生
6.2 三相電源的連接
6.2.1 電源的星形聯結
6.2.2 電源的三角形聯結
6.3 三相負載的連接
6.3.1 負載的星形聯結
6.3.2 負載的三角形聯結
6.4 三相電路的功率
本章小結
仿真實驗1 三相電路
仿真實驗2 三相電路的功率測量
習題
第7章 互感耦閤電路
7.1 互感現象與互感電壓
7.1.1 互感現象
7.1.2 互感電壓
7.2 互感綫圈的連接與計算
7.2.1 互感綫圈的串聯
7.2.2 互感綫圈的並聯
7.2.3 一端相連的互感綫圈
7.3 空心變壓器
7.3.1 列方程法分析空心變壓器
7.3.2 反射阻抗法分析空心變壓器
7.4 理想變壓器
7.4.1 理想變壓器的條件
7.4.2 理想變壓器一次電壓、二次電壓、電流及功率關係
7.4.3 理想變壓器的等效變換
7.4.4 三相變壓器
本章小結
仿真實驗 互感電路
習題
第8章 動態電路的分析
8.1 換路定律與初始值計算
8.1.1 過渡過程的概念
8.1.2 換路定律
8.1.3 初始值計算
8.2 一階電路的零輸入響應
8.2.1 Rc電路的零輸入響應
8.2.2 RL電路的零輸入響應
8.3 一階電路的零狀態響應
8.3.1 Rc電路的零狀態響應
8.3.2 RL電路的零狀態響應
8.4 一階電路的全響應及三要素法
8.4.1 一階電路的全響應
8.4.2 一階電路的三要素法
8.5 一階電路的階躍響應
8.5.1 單位階躍函數及階躍響應
8.5.2 微分電路
8.5.3 積分電路
本章小結
仿真實驗 RC電路特性
習題
第9章 MF-47型萬用錶的組裝
與調試實訓
9.1 實訓目的及意義
9.2 萬用錶的種類
9.3 指針式萬用錶
9.3.1 錶頭參數及擴量程
9.3.2 指針式萬用錶的基本工作原理
9.3.3 MF.47型萬用錶的原理圖
9.4 MF-47型萬用錶的裝配
9.4.1 焊接常識
9.4.2 焊接前的準備工作
9.4.3 元器件的認識
9.4.4 元器件的焊接及處理
9.4.5 裝配時的注意事項
9.5 萬用錶的調試
9.5.1 檢查方法
9.5.2 萬用錶校試的方法
9.6 萬用錶的檢修
模擬試題A
模擬試題B
參考文獻
前言/序言
“電路基礎”是高職高專電子信息類專業的重要專業基礎課之一。本書根據高職高專院校培養應用型高技能人纔的要求和高職高專學生的學習特點進行編寫,以理論必需、夠用為度,降低理論難度,重在技能培養,重在應用,力求遵循理論與實踐的緊密結閤,突齣應用性和針對性,加強實踐能力的培養,注重培養學生的應用能力和解決現場實際問題的能力。本書的特色如下:
1.本書涉及麵比較廣,從直流到交流,從穩態到暫態。針對高職高專學生的特點,做到知識麵廣而不雜,脈絡清晰。
2.將EWB仿真引入教材,每章後都配有相關的仿真實驗,在理論講解過程中,教師可隨時利用仿真軟件進行仿真實驗。
3.將相關內容重新進行組織、歸納、整理,減少教材篇幅,在各小節配有思考與練習,每章都配有習題,同時配有模擬試捲。
4.書中刪除瞭對電路的復雜運算與推導,突齣實用性。同時不僅在每章後安排仿真實驗,而且在第9章安排瞭MF-47型萬用錶的組裝與調試實訓。這些都是以所學內容為基礎,同時又是對所學理論知識的升華,使學生學有所用。
本書由海南軟件職業技術學院唐民麗、吳恒玉擔任主編,海南軟件職業技術學院李維濤任副主編,海南師範大學張昕參編。其中唐民麗編寫瞭第4章和第5章,吳恒玉編寫瞭第9章和模擬試捲,李維濤編寫瞭第6章、第7章和第8章,張昕編寫瞭第1章、第2章、第3章。全書由唐民麗、吳恒玉統稿。
本書由海南軟件職業技術學院魏應彬教授任主審,他認真仔細地審閱瞭全稿,並提齣瞭許多寶貴的修改意見,對此錶示衷心的感謝。
本書編寫過程中得到瞭海南軟件職業技術學院的領導和廣大老師的幫助和支持,在此一並錶示感謝和敬意。
由於編者水平有限,書中的錯誤和缺點之處在所難免,懇請廣大讀者批評指正,並提齣意見和建議。
《電磁學史話:從靜電荷到量子場》 一部跨越世紀的智慧探索,一場關於物質與能量本質的宏偉敘事。 在人類文明的長河中,我們從未停止過對自然界最基本力量的追問。從遠古時代對閃電雷鳴的敬畏,到近代科學傢們撥開迷霧、揭示電荷、磁場與光之間深刻聯係的艱辛旅程,《電磁學史話》將帶您走進這場波瀾壯闊的科學探索之旅。本書並非一本枯燥的理論教科書,而是一部充滿人文關懷的史詩,它以鮮活的人物、引人入勝的故事和精妙的實驗,勾勒齣電磁學從萌芽、發展到輝煌的完整圖景。 第一捲:靜謐的粒子,跳動的火花——早期電學探索 本書的開端,將迴溯到古希臘哲學傢對琥珀摩擦産生吸引力的模糊觀察。我們將在字裏行間,看到古人如何將這種現象歸結為“電子”的魔力,一種無形卻又真實存在的物質。隨著曆史的車輪滾滾嚮前,直到17世紀,科學傢們纔開始以更加係統的方式研究電。本書將生動描繪奧托·馮·格裏剋(Otto von Guericke)和他那笨重的硫磺球發電機,那鏇轉的光球是如何點燃科學傢的好奇心,激發他們進一步的實驗。 我們將詳細介紹本傑明·富蘭剋林(Benjamin Franklin)那場驚心動魄的風箏實驗,他冒著生命危險,試圖證明閃電就是一種巨大的電現象。富蘭剋林不僅在實驗設計上大膽創新,更在理論上提齣瞭正負電荷的概念,為後來的電荷守恒定律奠定瞭基礎。他的“蓄電器”——集電器(Leyden jar),更是將電的研究推嚮瞭新的高度,使得人們可以儲存和操控電荷,為後續的許多發明提供瞭可能。 18世紀的歐洲,電學研究如同雨後春筍般湧現。本書將細緻講述查爾斯·奧古斯丁·庫侖(Charles-Augustin de Coulomb)如何使用扭力天平,精確地測量齣兩個點電荷之間的作用力,並歸納齣著名的庫侖定律。這一定律,如同牛頓的萬有引力定律一樣,成為瞭描述電荷之間相互作用的基石。我們也將看到,科學傢們是如何通過實驗,發現電荷的聚集效應,以及導電體與絕緣體的區彆,一步步理解電的“流動”特性。 第二捲:流動的電流,未知的力量——電的動力學革命 當人們已經初步掌握瞭靜電學的奧秘後,一個更令人興奮的領域——電流——展現在科學傢麵前。本書將重點介紹意大利物理學傢亞曆山德羅·伏特(Alessandro Volta)的偉大發明——伏打電堆。這個由銅片、鋅片和浸濕的紙闆(或布)層層疊疊構成的裝置,首次實現瞭連續的電流産生,徹底改變瞭電的實驗方式,為電學研究打開瞭新紀元。伏特電堆的齣現,不僅僅是一項技術突破,更是一次思想的解放,它使得電不再僅僅是短暫的火花,而是可以持續流動的能量。 在伏特電堆的鼓舞下,漢斯·奧斯特(Hans Christian Ørsted)在1820年偶然發現瞭電流的磁效應。這個劃時代的發現,如同潘多拉的魔盒被打開,揭示瞭電與磁之間韆絲萬縷的聯係。本書將深入探討奧斯特是如何通過簡單的實驗,觀察到電流通過導綫時,導緻附近磁針發生偏轉,從而震驚瞭整個科學界。這個現象,標誌著電磁學的真正誕生。 安德烈-瑪麗·安培(André-Marie Ampère)是電磁學發展的另一位巨人。在奧斯特發現的基礎上,安培通過一係列巧妙而精確的實驗,發現瞭通電導綫之間的相互作用力,並提齣瞭安培定律,定量地描述瞭電流産生的磁場以及電流之間相互作用的規律。他的工作,將電學和磁學統一在瞭一個理論框架之下,奠定瞭電動力學的基礎。本書將生動描繪安培的理論構建過程,以及他對後世電磁學研究的深遠影響。 第三捲:感應的奧秘,電磁的交響——法拉第與麥剋斯韋的輝煌 進入19世紀,電磁學的研究進入瞭一個更加輝煌的階段。邁剋爾·法拉第(Michael Faraday)是這場革命中最具創造力的思想傢之一。本書將重點介紹法拉第在電磁感應現象上的突破性發現。他通過無數次的實驗,發現當磁場發生變化時,會在導綫中産生電流,這便是電磁感應。他巧妙地設計瞭感應綫圈和磁鐵的相對運動,用直觀的實驗證明瞭變化的磁場能夠“誘導”齣電流,為發電機和變壓器的發明奠定瞭理論基礎。法拉第不僅在實驗上成就斐然,更在理論上提齣瞭“力綫”的概念,為理解電場和磁場的分布提供瞭直觀的圖像。 然而,法拉第的力綫和後來的電磁理論,在當時還缺乏一個統一、精確的數學描述。這時,詹姆斯·剋拉剋·麥剋斯韋(James Clerk Maxwell)齣現瞭。本書將聚焦麥剋斯韋如何集前人的智慧,特彆是法拉第的力綫思想,運用高深的數學工具,將所有的電磁現象統一在一個簡潔而優美的數學方程組之中,即麥剋斯韋方程組。這些方程,如同樂章中的核心鏇律,以一種近乎詩意的語言,描述瞭電場、磁場、電荷和電流之間的復雜關係。 更令人驚嘆的是,麥剋斯韋通過他的方程組,預言瞭電磁波的存在,並計算齣其傳播速度與光速驚人地一緻。這標誌著,光本身就是一種電磁波。這個結論,徹底顛覆瞭人們對光的認知,也將電磁學推嚮瞭宇宙的宏大舞颱。本書將詳細闡述麥剋斯韋方程組的意義,以及它如何成為現代物理學的重要基石。 第四捲:波的傳播,場的演進——電磁學的現代發展 麥剋斯韋的理論預言,在19世紀末得到瞭海因裏希·赫茲(Heinrich Hertz)實驗的證實。本書將描述赫茲如何巧妙地設計實驗裝置,成功地産生瞭並探測到瞭人造的電磁波,驗證瞭麥剋斯韋理論的正確性。赫茲的實驗,不僅為無綫電通信打開瞭大門,也直接推動瞭20世紀的科技革命。 隨著電磁學的不斷發展,人們開始認識到,在微觀尺度上,電磁相互作用的本質更加復雜。本書將簡要介紹20世紀初,量子力學如何開始挑戰經典電磁理論的局限性,以及量子電動力學(QED)的誕生。QED以其驚人的精確性,成功地描述瞭光子與帶電粒子之間的相互作用,成為現代物理學中最成功的理論之一。我們將簡述光子概念的引入,以及它如何解釋光電效應等經典理論難以解釋的現象。 最後,本書將展望電磁學在現代科技中的應用,從我們日常使用的手機、電視、電腦,到醫療領域的核磁共振成像,再到天文學的射電望遠鏡,無不閃耀著電磁學的智慧之光。電磁學的研究,並未停止,它仍在不斷地拓展人類的認知邊界,指引著未來的科技發展方嚮。 《電磁學史話:從靜電荷到量子場》是一部獻給所有對科學充滿好奇心的人們的讀物。它將帶您穿越時空,與偉大的科學傢們一同思考,一同探索,一同感受科學進步的脈搏。這是一場關於人類智慧與勇氣,關於探索自然奧秘的永恒贊歌。希望讀者在閱讀本書時,能夠獲得知識的啓迪,也能感受到科學研究的魅力與艱辛,並從中獲得對我們所處世界更深層次的理解。