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出版者:武汉大学出版社

作者:袁文阳

出品人:

页数:154

译者:

出版时间:2004-8

价格:15.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787307041707

丛书系列:

图书标签:

• 结构力学
• 力学
• 结构分析
• 工程力学
• 土木工程
• 桥梁工程
• 建筑工程
• 有限元
• 矩阵法
• 静力学

基础电路分析与设计：从理论到实践 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且注重实践的电子电路分析与设计教程。不同于侧重于宏大结构或复杂力学系统的传统教科书，本书聚焦于电子世界中最基本的构建模块——电路。我们相信，对电路基础的深刻理解是所有现代工程和技术领域（从通信、计算机到新能源和智能控制）的基石。 本书的内容组织遵循“由浅入深，理论结合应用”的原则，旨在帮助初学者建立扎实的理论框架，同时为有一定基础的读者提供进阶的分析工具和设计思路。全书内容涵盖了直流（DC）、交流（AC）电路的静态与动态分析，以及半导体器件在基础电路中的应用。 --- 第一部分：电路基础与基本定律（Fundamentals of Circuit Theory） 本部分是全书的理论基石。我们将从最基本的物理概念出发，定义电压、电流、电阻等核心参数，并探讨它们之间的内在联系。 第一章：电学基本概念与元件 详细阐述电荷、电场、电势的物理意义。重点解析电阻（Resistor）的特性、欧姆定律（Ohm's Law）的适用范围与限制。引入电容（Capacitor）和电感（Inductor）的能量存储特性，解释它们在时间域中的行为差异。讨论电路中的功率概念，包括瞬时功率、平均功率和无功功率的计算方法。 第二章：电路分析的基础法则 深入讲解基尔霍夫定律（Kirchhoff’s Laws）：电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。这两大定律是分析任何复杂电路的起点。随后，我们将系统介绍几种强大的电路简化和分析方法： 节点电压法 (Nodal Analysis)： 通过建立节点方程求解电路中任意一点的电压。 网孔电流法 (Mesh Current Analysis)： 通过设置回路电流来确定支路电流。 电源模型： 详细区分理想电压源、理想电流源、受控源（电压控制电压源/电流控制电压源）的特性及其在分析中的应用。 第三章：电路分析的进阶工具 本章旨在教授读者如何利用更高效的数学工具来处理中等到复杂的线性电路。 叠加定理 (Superposition Theorem)： 解释如何利用线性原理分离和组合多个独立电源对电路产生的影响。 等效电路： 重点讲解戴维宁等效电路（Thévenin Equivalent）和诺顿等效电路（Norton Equivalent）。通过这些工具，复杂的外部网络可以被简化为一个简单的电压源/电阻或电流源/电阻组合，极大地简化后续设计和负载匹配的分析。 最大功率传输定理 (Maximum Power Transfer Theorem)： 探讨在特定条件下，如何使负载获得最大的可用功率。 --- 第二部分：一阶与二阶电路的瞬态分析（Transient Analysis） 电路中的电容和电感元件引入了时间维度。本部分专注于分析这些储能元件在电路状态发生突变（如开关动作）时，电路响应如何随时间变化。 第四章：一阶电路（RC 和 RL 电路） 详细分析含有一个储能元件（R-C 或 R-L）的电路的瞬态响应。通过建立一阶微分方程，推导出电压和电流随时间呈指数衰减或上升的规律。引入时间常数 $ au$ 的概念，解释其在确定电路响应速度中的关键作用。分析直流激励下的自然响应和阶跃响应。 第五章：二阶电路（RLC 电路） 进入更复杂的二阶系统分析。重点探讨含有一个电容和一个电感（RLC电路）时的动态行为。分析系统可能出现的过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种情况，并推导出对应的瞬态响应表达式。这部分内容为理解控制系统中的反馈和稳定性打下坚实基础。 --- 第三部分：正弦稳态分析与交流电路（Sinusoidal Steady-State Analysis） 现代电子系统绝大多数基于交流电（AC）工作。本部分将分析电路在周期性正弦波激励下的稳态响应。 第六章：相量法与交流稳态分析 介绍如何使用相量（Phasor）这一复数表示法来简化三角函数的运算。相量法将微分方程求解转化为代数方程求解，极大地提高了分析效率。 复阻抗 (Complex Impedance)： 推广电阻、电容、电感在频域下的概念，定义复阻抗 $Z(jomega)$。 交流稳态分析技巧： 将本部分介绍的节点法、网孔法、叠加定理等工具无缝应用于相量域，进行交流电路的稳态分析。 第七章：交流电路中的功率 全面解析交流电路的功率概念，这在电力系统和射频设计中至关重要。 瞬时功率、平均功率、视在功率 (Apparent Power)： 定义并区分这些功率概念。 功率因数 (Power Factor)： 解释功率因数的重要性及其对电路效率的影响。 无功功率补偿： 探讨如何通过增加或减少容性/感性元件来改善功率因数，实现节能和提高系统性能。 第八章：频率响应与谐振 分析电路响应随激励频率变化的特性。 频率响应函数： 引入传递函数 $H(jomega)$ 的概念。 串联与并联谐振： 深入分析RLC电路在特定频率下（谐振频率 $omega_0$）出现的现象：阻抗最小或最大。讨论品质因数 $Q$ 对谐振峰锐利度的影响，及其在选频电路（如滤波器）中的应用。 --- 第四部分：线性二端口网络与初步器件应用（Two-Port Networks and Basic Devices） 本部分将电路分析提升至系统层面，并初步引入半导体器件作为电路的活跃元件。 第九章：线性二端口网络参数 将复杂的内部结构视为一个“黑箱”，仅通过四个端口的电压和电流来描述其特性。详细介绍描述二端口网络的Z参数（阻抗参数）、Y参数（导纳参数）和H参数（混合参数），及其在级联连接和阻抗匹配问题中的应用。 第十章：二极管与基本开关电路 初步引入半导体器件的分析。 理想二极管模型： 简化分析二极管的单向导电性。 实际二极管模型： 引入截止电压（Cut-in Voltage）和动态电阻，提高模型的准确性。 应用： 分析整流电路（半波、全波）、钳位电路和限幅电路，展示二极管在将交流信号转换为直流或保护电路中的作用。 --- 本书特色： 1. 丰富的实例和习题： 每章均配有大量的解析示例，覆盖了从基础计算到复杂系统建模的各个层面。习题难度梯度合理，鼓励读者从手动计算过渡到使用专业软件（如SPICE仿真）进行验证。 2. 强调物理直觉： 尽管使用复杂的数学工具，本书始终注重解释“为什么”——即物理现象背后的能量转化和电磁场效应，避免纯粹的公式堆砌。 3. 面向工程实践： 许多章节的案例取材于实际工程问题，如滤波器设计、电感耦合、瞬态冲击响应等，确保读者学到的知识能够直接应用于未来的设计工作。 本书适合电气工程、电子信息工程、自动化、机械电子等专业的本科生作为教材或参考书，对于希望巩固电路基础的工程师和技术人员也具有很高的参考价值。掌握本书内容，将为后续学习电路进阶课程（如模拟电子技术、数字电路、电磁场与电磁波、控制系统理论）打下坚实的基础。

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