电路原理 9787111513391 机械工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美Peter Basis 著

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• 机械工业出版社
• 9787111513391
• 高等教育
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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111513391

商品编码：29337414841

包装：平装

出版时间：2015-12-01

基本信息

书名：电路原理

定价：75元

作者：(美)Peter Basis

出版社：机械工业出版社

出版日期：2015-12-01

ISBN：9787111513391

字数：350000

页码：315

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书以易于理解的语言，以循序渐进的方式将电路原理、概念、应用以读者更容易理解的方式来阐述，内容包括直流和交流两部分。本书提出了一个通式，通过输入的初始和终条件，读者可以推导瞬变的每一个方程，全书200多个实例帮助读者掌握基本概念，近400道习题帮助读者掌握电路应用。本书部分章节还包括了Multisim软件和仿真。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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本书旨在帮助读者轻松地掌握电路理论。我写这本书的原因就是目前电路分析领域的一些书籍的表述太过复杂晦涩，市面上没有一本书能用简单易懂的方式把电路原理讲清楚。本书是一本电路知识入门教材，使用了网站.esyst.org中概述的系统方法。它可以用于工科学校、职业学校以及两年制的大学授课中。eSyst从系统角度强调了电子技术教育所需要的内容。
本书特色如下。
简洁明了的主题。
每道例题都包含需要读者去完成的练习。
每一章结尾都有本章小结、重要公式、自测题、简答题。
一些章节中包含Multisim仿真。
附录包括Multisim仿真、示波器以及函数发生器（均使用Tektronix公司产品）的使用方法，以及自测题、练习以及每章结尾的习题的答案。
本书内容安排如下。
第0章概述电子行业的各种职业。
第1章指出历史上电子工程行业的发展情况以及知名人物，同时定义了系统。
第2章介绍库仑定律，并介绍电流、电压以及电阻。
第3章介绍欧姆定律、功率、能量及效率。
第4章介绍基尔霍夫电流和电压定律、串联电路与并联电路的求解方法及复杂电路的实例。
第5章完整地介绍电源。
第6章给出一个复杂电路的实例。
第7章完整地介绍模拟仪表的基本构造。
第8章介绍线性系统和叠加定理、戴维南定理、大功率传输以及直流负载线。
第9章介绍直流电路电容充电或放电过程中，已知初始条件和终状态，电容暂态响应的公式。
第10章同样介绍直流电路中电感储存能量和能量衰减的暂态响应公式。
第11章介绍半导体理论，包括半导体理论、二极管、晶体管以及晶体管偏置的基础知识。
第12章简要说明复数和复数代数运算。
第13章给出串联和并联电路的求解方法，还介绍等效电路。
第14章介绍串并联电路和△变换。
第15章介绍平均功率、无功功率和视在功率。
第16章介绍交流电路的叠加定理、戴维南定理和大功率传输定理。
第17章通过角频率ω给出低通和高通RC和RL滤波器，包括波特图。
第18章介绍理想和实际电路以及近似电路。
第19章介绍电压、电流以及阻抗变换。
第20章为使非正弦波的内容更容易掌握，利用一个较简单的方法，避开复杂的积分运算而采用“诀窍”的形式，更便于读者理解。
第21章介绍不同类型的电线和电缆以及它们的特性。
第22章介绍直流电路和交流电路的故障排除方法。
配套资源
关于本书教辅资源，用书教师可向培生教育出版集团北京代表处申请，电话：01057355169/57355171，电子邮件：service@pearson。——编辑注
本书的实验手册由Massimo Mitolo和Fabio Freschi编写，ISBN：0132954788。
●TestGen（计算机化测试库）：测试习题的电子库可以用于开发定制的测验、测试等。
●在线幻灯片演示文稿。
●在线教师资源手册。
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致谢
首先，感谢妻子Jenny Hantzios Basis的耐心和对手稿的帮助，感谢女儿Helen Basis理解我在这本书上所花费的时间，感谢我好朋友Henry Kiel和Massino Mitolo博士的帮助和支持。还要感谢Code Blue的Daniel Mabrito和John Borgia。后一点同样很重要，感谢建议我写这本书的老朋友和同事George Paulos。
感谢Pearson教育出版团队给予我写本书的机会。特别感谢在Pearson工作的Wyatt Morris、Daniel Trudden、Lindsey Gill（Prudhomme）以及Rex Davidson，还要感谢Peggy Kellar和Marianne L’Abbate。这本书的成功出版离不开这些人的努力。

 

《电磁学基础》 一、 绪论 电磁学是研究电荷、电流以及它们之间相互作用的物理学分支。它是理解宏观世界和微观世界众多现象的基石，更是现代科技发展的驱动力之一。从日常生活中的电灯、收音机，到高科技领域的通信、计算、医疗成像，无不蕴含着深刻的电磁学原理。本书旨在系统地介绍电磁学的基本概念、理论和应用，为读者构建扎实的电磁学知识体系。我们将从最基础的静电学概念入手，逐步深入到电动力学，并探讨电磁波的产生与传播。本书的内容结构清晰，逻辑严谨，既注重理论的深度，也关注实际的联系，力求让读者在掌握抽象概念的同时，也能体会到电磁学在工程技术和社会发展中的重要作用。 二、 静电学 静电学是电磁学的起点，研究的是不动的电荷所产生的现象。 1. 电荷与库仑定律： 电荷的性质：自然界中存在两种电荷，正电荷和负电荷。同种电荷相斥，异种电荷相吸。电荷是物质的基本属性之一，是量子化的，即电荷的量总是基本电荷 $e$ 的整数倍。 库仑定律：定量描述了两个点电荷之间的相互作用力。定律指出，两个点电荷之间的静电力大小与它们的电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，方向沿着两个点电荷的连线。数学表达式为 $F = k frac{|q_1 q_2|}{r^2}$，其中 $k$ 是库仑常数。 2. 电场： 电场的概念：电荷周围存在的空间区域，具有使放入其中的其他电荷受到力的性质，这种空间区域就称为电场。电场是一种物理实在，不依赖于检验电荷的存在。 电场强度：用来描述电场强弱和方向的物理量，定义为单位正电荷所受的电场力。数学表达式为 $vec{E} = frac{vec{F}}{q_0}$，其中 $vec{F}$ 是放在电场中的检验电荷 $q_0$ 所受的力。 点电荷产生的电场：一个点电荷 $Q$ 在距离为 $r$ 处产生的电场强度大小为 $E = k frac{|Q|}{r^2}$，方向沿径向。 电场线：为了形象地描述电场，引入了电场线。电场线是空间中一系列有方向的曲线，其切线方向表示该点的电场强度方向，电场线的疏密程度表示电场强度的大小。电场线不相交，从正电荷出发，终止于负电荷。 高斯定律：静电学中的一个基本定律，它联系了电场强度和电荷分布。定律指出，穿过任意闭合曲面的总电通量等于该曲面内总电荷量的 $frac{1}{epsilon_0}$ 倍，其中 $epsilon_0$ 是真空介电常数。高斯定律在计算对称电荷分布产生的电场时非常方便。 3. 电势： 电势能：将一个电荷从无穷远处移动到电场中的某一点时，电场力所做的功。电势能是一个标量。 电势：为了描述电场本身的性质，引入电势的概念。电势定义为单位正电荷在某一点所具有的电势能，即 $V = frac{U}{q}$。电势是标量，单位是伏特（V）。 电场与电势的关系：电场强度是电势的负梯度，即 $vec{E} = - abla V$。这意味着电势高的地方，电场方向指向电势低的地方。 等势面：电势处处相等的面称为等势面。电场线总是垂直于等势面。 4. 电容器与电容： 电容器：由两个彼此靠近的导体（称为极板）组成，中间隔有绝缘介质。电容器是储存电荷和电能的元件。 电容：表示电容器储存电荷能力的物理量，定义为电容器的带电量与两极板之间的电势差之比，即 $C = frac{Q}{U}$。电容的单位是法拉（F）。 常见电容器的电容计算：平行板电容器、球形电容器、圆柱形电容器的电容计算公式。 电容器的连接：串联和并联电容器时，总电容的计算方法。 电容器储存的能量：电容器储存的电能为 $W = frac{1}{2}CU^2 = frac{1}{2}QV = frac{1}{2}frac{Q^2}{C}$。 5. 电介质： 电介质的分类：电介质是不能自由导电的物质。分为极性电介质和非极性电介质。 电介质在电场中的作用：电介质的引入会改变电场强度和电容。介电常数是描述电介质对电场影响程度的物理量。 三、 恒定电流 恒定电流研究的是稳恒电荷的流动所产生的现象。 1. 电流与电阻： 电流：电荷的定向移动形成电流。电流强度定义为单位时间内通过导体横截面的电荷量，即 $I = frac{dQ}{dt}$。电流的单位是安培（A）。 电阻：导体对电流的阻碍作用。电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积以及温度有关。 欧姆定律：描述了导体中电流、电压和电阻之间的关系。对于线性电阻，电压与电流成正比，即 $U = IR$。 电阻率：反映了材料导电性能的物理量，定义为单位长度、单位截面积的导体的电阻。 2. 电路： 电路的基本组成：电源、负载、开关、导线。 电动势：电源内部使电荷从低电势端移向高电势端的非静电力所做的功。电动势的单位是伏特（V），与电压单位相同，但概念不同。 基尔霍夫定律： 电流定律（KCL）：在电路的任何一个节点，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。 电压定律（KVL）：在电路的任何一个闭合回路中，各元件两端的电压降之和等于电动势之和。 串联和并联电路：分析简单串联和并联电路的总电阻、电流和电压分配。 混联电路的分析：运用基尔霍夫定律和等效变换方法分析复杂电路。 3. 电路的功率与能量： 电功率：电流在单位时间内所做的功，即 $P = UI = I^2R = frac{U^2}{R}$。功率的单位是瓦特（W）。 电能：电功率随时间累积的总量，即 $W = Pt$。 4. 磁场： 磁场的产生：运动的电荷（电流）产生磁场。 磁感应强度：描述磁场强弱和方向的物理量，用符号 $vec{B}$ 表示。单位是特斯拉（T）。 安培定律：定量描述了电流在磁场中受到的力。安培力的大小与电流强度、磁感应强度和电流方向与磁场方向夹角的正弦成正比，方向由左手定则判断。 洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力。$vec{F} = q(vec{v} imes vec{B})$。 毕奥-萨伐尔定律：计算直线电流元在空间某点产生的磁感应强度。 安培环路定理：类比高斯定律，联系了磁场强度和产生磁场的电流。它指出，磁场强度沿任意闭合回路的环路积分等于回路内总电流乘以磁导率。 四、 电磁感应 电磁感应是研究变化的磁场如何产生电场（感应电动势）的现象，是法拉第最重要的发现之一。 1. 法拉第电磁感应定律： 磁通量：穿过某个面积的磁感线的总数，是一个标量。定义为 $Phi = int vec{B} cdot dvec{A}$。 感应电动势：当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电动势。感应电动势的大小等于磁通量随时间变化率的负值，即 $mathcal{E} = -frac{dPhi}{dt}$。 楞次定律：感应电流的方向总是阻碍引起感应电流的原因。 2. 自感与互感： 自感：当线圈中的电流发生变化时，会在自身引起感应电动势。这种现象称为自感。自感电动势的大小与电流变化率成正比，比例系数称为自感系数（电感 $L$）。 互感：当两个线圈靠近放置时，一个线圈中电流的变化会在另一个线圈中引起感应电动势。这种现象称为互感。互感系数（互感 $M$）描述了两个线圈之间的耦合程度。 3. 涡流（Foucault电流）： 涡流的产生：当导体在变化的磁场中时，导体内会产生感应电流，这些电流形成闭合的环路，称为涡流。 涡流的应用与危害：涡流在电磁加热、感应加热中有所应用，但也会导致能量损耗（焦耳热）。 五、 交流电 交流电是指电流的大小和方向随时间周期性变化的电流。 1. 正弦交流电： 产生：由旋转的导体线圈在匀强磁场中切割磁感线产生。 瞬时值、最大值、有效值：交流电的瞬时值随时间变化，最大值是其峰值，有效值是与同等发热效应的直流电相对应的数值。正弦交流电的有效值等于最大值的 $frac{1}{sqrt{2}}$。 周期、频率、角频率：描述交流电变化快慢的物理量。 相位：描述交流电在时间轴上的相对位置。 2. 交流电路的分析： 阻抗：交流电路中，除了电阻，电感和电容对电流的阻碍作用也需要考虑。这些总的阻碍作用统称为阻抗，用符号 $Z$ 表示。阻抗是复数，包含电阻和电抗（感抗和容抗）。 电抗：电感和电容对交流电的阻碍作用。感抗 $X_L = omega L$，容抗 $X_C = frac{1}{omega C}$。 RLC串联电路：分析阻抗、电流、电压相位的关系，以及谐振现象。 功率因数：表示实际功率与视在功率之比，是提高电力系统效率的关键。 六、 电磁波 电磁波是电场和磁场相互激发、相互传播的波动现象，是信息传递的载体。 1. 麦克斯韦方程组： 统一了电场、磁场和电磁波的理论，是经典电磁学的基石。麦克斯韦方程组包括了高斯定律、安培环路定理的修正形式、法拉第电磁感应定律以及麦克斯韦补充的位移电流项。 位移电流：麦克斯韦引入了位移电流的概念，使得电磁感应定律与安培环路定理在变化的电场中得以统一，并预言了电磁波的存在。 2. 电磁波的产生、传播与性质： 产生：加速运动的电荷会辐射电磁波。 传播：电磁波在真空中以光速 $c = frac{1}{sqrt{mu_0 epsilon_0}}$ 传播，由相互垂直的电场和磁场组成，并且它们相互垂直于传播方向。 能量：电磁波携带能量。 电磁波谱：不同频率（波长）的电磁波构成了电磁波谱，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等。 七、 结论 电磁学是物理学中最重要、最基础的学科之一，其理论体系的建立深刻地改变了我们对世界的认知，并催生了无数颠覆性的技术。从静电力的基本规律，到复杂的电磁感应现象，再到电磁波的传播，本书力求为读者提供一个全面而深入的理解。掌握电磁学的原理，不仅有助于理解自然界的奥秘，更是进行电气工程、电子技术、通信工程、物理学等领域深入学习和研究的必备基础。希望本书能激发读者对电磁学探索的兴趣，并为其未来的学习和研究奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书对于构建扎实的理论基础方面做得非常出色。它在对基本概念的阐述上，可以说是做到了极致的严谨和透彻。每一个公式、每一个定理的推导过程，都力求清晰明了，并且解释了其推导的逻辑和前提条件。对于那些容易混淆的概念，比如瞬态响应和稳态响应，书中通过精妙的类比和图示，清晰地勾勒出了它们之间的区别和联系。更值得称道的是，它在介绍一些工程上至关重要的概念时，比如各种元器件的理想模型和实际模型之间的差异，以及这些差异对电路性能可能产生的影响，都进行了非常细致的讨论。这些细节，往往是很多入门级的教材所忽略的，但恰恰是这些细节，决定了一个工程师能否真正理解电路的本质，而不是仅仅停留在表面。通过对这些基础知识的深入理解，读者不仅能够更好地掌握后续的复杂内容，更重要的是，能够建立起一种对电路系统“知其然，更知其所以然”的深刻认知。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我印象深刻的是它在方法论上的创新。在讲解复杂的电路分析方法时，作者并没有一味地堆砌公式和定理，而是通过引导读者去思考问题的本质，去寻找解决问题的“巧劲”。例如，在处理节点电压法和网孔电流法时，书中通过一些巧妙的示例，清晰地展示了这两种方法的适用场景和优劣势，并且提供了判断选择哪种方法的直观依据。它鼓励读者从不同的角度去审视同一个电路，从而掌握多种分析工具。这种思维训练，对于培养学生的批判性思维和解决复杂问题的能力，具有不可估量的价值。书中在介绍一些高级概念时，也始终坚持以基础概念为出发点，层层递进，确保读者不会因为对基础知识的疏漏而感到迷茫。这种“由浅入深，由易到难”的教学逻辑，最大限度地降低了学习的难度，同时也激发了读者的学习兴趣。在我看来，这本书不仅仅是一本教材，更是一本关于如何高效学习和解决工程问题的“方法论指南”。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在电子工程领域摸爬滚打多年的工程师，我对技术的严谨性和实用性有着近乎苛刻的要求。而这本书，恰恰在这些方面给了我意想不到的惊喜。它所探讨的不仅仅是理论上的公式推导，更注重将这些理论与实际工程应用相结合。书中对各种典型电路的分析，都充满了对实际元器件特性、寄生效应以及实际布线对电路性能影响的细致考量，这对于避免“纸上谈兵”式的设计错误至关重要。作者在讲解过程中，常常会引用一些实际项目中的案例，分析某个设计决策背后的考量，以及在实际调试中可能遇到的问题和解决方案，这些宝贵的经验分享，对于我们这些一线工程师来说，无疑是“干货满满”。我尤其欣赏书中对“为什么”的深入探讨，它不会止步于告知“是什么”和“怎么做”，而是会追溯到更深层次的物理原理，帮助读者理解现象背后的根源，从而具备更强的创新和解决问题的能力。阅读此书，就像与一位经验丰富的前辈在进行一场深入的技术交流，受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

从一个对电路“一窍不通”的新手角度来说，这本书简直就是我的“救星”。最初拿到这本书时，我对电路原理充满了恐惧，觉得那会是一堆晦涩难懂的符号和公式。但当我翻开它，我被它清晰的逻辑和易于理解的语言所吸引。作者似乎非常了解读者的困惑点，总能在关键的地方给出详细的解释。比如，在介绍基尔霍夫定律时，它不仅给出了公式，还详细解释了电流和电压的“方向”是如何定义的，以及它们在电路中扮演的角色，让我一下子就明白了这些基本定律的意义。书中穿插的很多小练习题，虽然不难，但都非常有针对性，能够帮助我及时巩固刚刚学到的知识点，避免遗忘。最让我感动的是，书的最后部分，还会提供一些综合性的项目案例，让我有机会将前面学到的零散知识点串联起来，感受到学以致用的乐趣。这种循序渐进的学习方式，让我从最初的畏惧，逐渐变得自信，甚至对电路产生了浓厚的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版设计确实令人耳目一新。封面上那简约而不失专业感的色调搭配，就已经预示着内容上的严谨与清晰。翻开书页，首先映入眼帘的是字体大小的恰当选择，阅读起来不会感到疲劳，即使是长时间沉浸在复杂的电路图和公式推导中，也能保持良好的专注度。字里行间，作者在对概念的阐述上，总是能恰到好处地运用一些形象的比喻，比如在解释电流和电压的关系时，会巧妙地将其类比为水流和水压，让原本抽象的物理概念瞬间变得生动形象，极易于理解。更值得称赞的是，书中大量的插图和图示，并非简单的示意，而是经过精心设计，能够准确地反映电路的实际连接方式和工作状态，与文字描述完美契合，形成一种“图文并茂”的阅读体验。即使是对电路初学者来说，这些图示也能极大地降低理解门槛，让他们能够直观地把握电路的构成和原理。此外，章节之间的过渡也非常自然流畅，知识点的引入循序渐进，不会出现生硬的跳跃感。整体而言，这本书在视觉呈现和阅读体验上都做得非常出色，能够有效地帮助读者建立起对电路原理的直观认识，为后续深入学习打下坚实的基础。