电路基础

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出版者:北京大学
作者:黄盛兰
出品人:
页数:196
译者:
出版时间:2006-8
价格:21.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787301107768
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

本书共有8章,内容分别为电路的基本概念、电路的等效、电阻电路的分析方法、正弦交流电路、三相正弦交流电路、一阶暂态电路的分析、耦合电感电路和二端口网络。书后附有自测与练习的答案。

本书在编写过程中,将实验实训内容、联系实际的典型例题与基本理论融为一体,突出知识的应用性。概念力求做到叙述准确、清楚,编入较多联系实际的例题,注重正文、例题、思考与分析及自测与练习题之间的密切配合,并在每章结尾处列出该章的内容小结,方便学生学习和选用。

本书可作为高职高专院校计算机、自动控制类及相关专业的教材,也可供有关工程技术人员参考。

《电磁场与波:从理论到应用》 导论:看不见的驱动力——现代科技的基石 我们身处的现代世界,从智能手机的信号传输到全球卫星通信,再到驱动工业生产的强大电机,无不依赖于一种无形而强大的力量——电磁场。电磁场不仅是物理学中最优雅和统一的理论之一,更是工程技术实现的基础。《电磁场与波:从理论到应用》旨在为读者构建一个全面、深入且实用的电磁场理论知识体系,将深奥的数学原理与具体的工程实践紧密结合。 本书并非聚焦于电路元件层面的分析,如电阻、电容、电感的具体组合与特性(这些内容在《电路基础》中已有详述)。相反,我们将视角提升至场的层面,探讨电荷与电流如何产生、如何演化,以及它们如何以波的形式在空间中传播能量和信息。这是一次对麦克斯韦方程组的深刻探索,也是一次对现代通信、微波技术和光纤技术等前沿领域原理的追根溯源。 第一部分:静电场——场的起源与静态的结构 本部分将打下坚实的数学物理基础,为后续动态场的分析做好准备。我们将严格遵循从微观到宏观的逻辑展开: 1. 电荷与库仑定律的再审视: 探讨电荷的本质,以及在各向同性介质中的相互作用力。重点分析矢量分析在处理电场强度($mathbf{E}$)中的应用,包括散度、旋度和线积分的物理意义。 2. 高斯定理的普适性: 深入讲解高斯定理作为麦克斯韦方程组中静电部分核心方程的地位。通过大量具有高对称性的实例(如无限平面、同轴圆柱体、带电球壳),演示如何运用通量概念高效求解电场分布,而非仅仅依赖于逐点叠加。 3. 静电势场的构建: 引入电势(标量场)的概念,阐释其与电场之间的微分关系。重点探讨电势的边界条件,如导体表面、绝缘体界面处的电位连续性与法向电场突变。 4. 电介质与极化现象: 细致分析电介质材料在电场中发生的宏观现象——电极化。定义电位移矢量($mathbf{D}$),并探讨在非线性、各向异性介质中的本构关系。引入电容的概念,但着重于其作为存储电场能量的介质特性,而非单纯的电路元件模型。 5. 泊松方程与拉普拉斯方程: 求解无源区域静电势分布的关键工具。本书将详细介绍求解这些偏微分方程的经典方法,例如分离变量法、格林函数法,并初步探讨有限元法(FEM)在复杂几何结构中的数值求解思路,为理解更复杂的动态场问题做铺垫。 第二部分:静磁场——运动电荷的效应 在本部分,我们将把分析扩展到稳定运动电荷(电流)所产生的磁场。我们将严格区分磁感应强度($mathbf{B}$)和磁场强度($mathbf{H}$)的概念。 1. 毕奥-萨伐尔定律与安培环路定律的对比: 探讨两种基本定律在计算磁场时的适用范围和内在联系。特别关注线电流、面电流以及体电流密度($mathbf{J}$)在不同几何构型下的磁场计算。 2. 磁介质与磁化: 引入磁化强度($mathbf{M}$),解析磁性材料(顺磁、抗磁、铁磁)在外部磁场中的响应机制。定义磁导率,并讨论磁滞回线的物理意义,区别于电路中理想电感的线性特性。 3. 磁矢量势($mathbf{A}$): 介绍磁矢量势作为求解复杂磁场分布的有效数学工具,特别是在处理电流源的复杂分布时,利用泊松方程的磁场对应形式——拉普拉斯方程或泊松方程的矢量形式。 第三部分:时变场与麦克斯韦方程组 这是全书的核心,我们将从静态走向动态,揭示电与磁的内在统一性。 1. 法拉第电磁感应定律的深化: 详细分析时变磁场如何产生感应电动势,区分动生电动势和生电动势。这是理解所有发电机、变压器乃至电磁感应加热原理的关键。 2. 麦克斯韦引入的位移电流: 阐述位移电流 ($frac{partial mathbf{D}}{partial t}$) 对于保证电荷守恒和理论自洽性的极端重要性。我们将完整地推导出四个麦克斯韦方程组在时域中的微分和积分形式,并强调它们是描述电磁现象的普适定律。 3. 电磁波的产生与传播: 基于麦克斯韦方程组,推导自由空间中的齐次波动方程。我们将严格证明电磁波(光、射频波)的本质是电场和磁场相互激发、以光速传播的耦合扰动。 4. 坡印廷矢量与能量流: 引入坡印廷矢量 ($mathbf{S} = frac{1}{mu_0}(mathbf{E} imes mathbf{B})$),精确量化电磁场的能量密度和能量流密度,这是分析天线辐射、波导传输损耗的基础。 第四部分:导引与辐射——从理想到实际 本部分将理论应用于实际的工程场景,重点关注能量的有效传输和定向辐射。 1. 平面电磁波的特性: 分析均匀平面波在无损和有损介质中的传播特性,包括反射、折射(斯涅尔定律的电磁场推导)、传输线损耗(与集肤效应的关联)。 2. 边界条件下的波行为: 深入研究电磁波在不同材料界面(导体、介质)的反射与透射系数,特别是探讨全内反射现象在光纤通信中的应用原理。 3. 波导理论基础: 讲解波导(如矩形波导、圆波导)作为高频能量传输“管道”的物理模型。分析其截止频率、导波模式(TM, TE 模式)的区分,以及它们如何将三维空间中的电磁波限制在特定路径上传播,避免了远场辐射。 4. 天线基础: 引入辐射的基本概念,从最简单的振子(如半波长偶极子)开始,分析其远场辐射方向图、输入阻抗与有效面积,理解天线如何将集中的电能转化为空间传播的电磁波。 本书的特点与优势: 《电磁场与波:从理论到应用》的构建逻辑清晰,从静电场出发,逐步过渡到时变场和辐射,确保读者对基础概念有扎实的理解。本书侧重于场的描述和波动方程的求解,与侧重于元件特性和电路分析的《电路基础》形成互补。我们大量使用矢量分析和偏微分方程的求解技巧,旨在培养读者运用数学工具解决复杂电磁问题的能力,而非仅仅停留在公式记忆层面。本书适合于电子工程、通信工程、物理学以及相关交叉学科的高年级本科生和研究生作为核心教材或参考书使用。

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一本真正能帮你打开电学世界大门的钥匙。我一直觉得自己对电这东西是一窍不通,感觉它就是一堆复杂的符号和抽象的概念,每次看到那些电路图就头疼。但这本书真的不一样,它从最最基础的原理讲起,就像是在教一个完全不懂的孩子认识世界一样。比如,它会先讲电荷是什么,电流又是怎么形成的,然后慢慢过渡到电压、电阻这些概念。我特别喜欢它在讲解这些基础概念时,会用很多生活中的例子来类比,比如用水流来比喻电流,用水管的粗细来比喻电阻。这样的比喻一点都不生硬,反而让我很快就能抓住核心。而且,这本书的图示也非常清晰,每一个元件的功能、每一个连接方式都画得明明白白,一点也不含糊。我经常会跟着书上的例子,自己动手去画一些简单的电路图,虽然只是纸上谈兵,但感觉自己真的在一点点理解这些“魔术”是怎么变出来的。这本书没有一开始就抛出一堆公式和定理,而是让你先建立起对电的基本感知,然后再逐渐引入更深入的理论。这种循序渐进的学习方式,让我这个“电盲”都能看得津津有味,而且还能时不时地冒出“原来是这样!”的感叹。即使是那些一开始让我望而却步的理论知识,在经过前面扎实的基础铺垫之后,也变得容易理解多了。我甚至开始对那些曾经让我头疼的基尔霍夫定律产生了浓厚的兴趣,不再是单纯地死记硬背,而是能从更深层次去理解它们在实际电路中的意义。这本书就像一位耐心而又循循善诱的老师,一点点地化解我对电的恐惧,让我看到电学的魅力所在。

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这本书在构建我的电路思维方面起到了至关重要的作用。在我看来,学习电路不仅仅是记忆公式和定理,更重要的是要培养一种“电路思维”,也就是能够从整体上把握电路的工作原理,能够预测电路的输出,能够分析电路的性能。而《电路基础》这本书,恰恰在这一点上做得非常出色。它不仅仅是在教授知识,更是在引导读者去思考,去分析。书中会设置一些开放性的问题,鼓励读者去尝试不同的解法,去探索电路的可能性。而且,它还会通过一些经典的电路案例分析,来展示如何运用所学的知识来解决实际问题。我尤其喜欢书中对一些常见电路拓扑结构,比如分压电路、桥式电路等的深入剖析。作者会从不同的角度去分析这些电路,比如从电流、电压、功率等多个维度去解读它们的特性。这种多维度的分析方式,让我能够更全面地理解这些电路,也能够更好地将这些知识应用到实际的电路设计中。我感觉,这本书不仅仅是在教我“是什么”,更是在教我“为什么”以及“如何做”,这种学习方式让我获益匪浅,也为我今后深入学习更复杂的电路知识打下了坚实的基础。

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这本书的学习体验非常流畅,几乎没有遇到什么难以理解的障碍。作为一名对电子技术充满好奇但又缺乏基础知识的读者,我一直以来都对复杂的电路理论感到畏惧。然而,《电路基础》这本书彻底改变了我的看法。它从最基础的定义开始,循序渐进地引导读者进入电路的世界。我尤其欣赏书中对每一个概念的讲解,总是会先给出一个简洁明了的定义,然后通过大量的图示和实例来加深理解。比如,在介绍电阻这个概念时,它不仅仅告诉我们电阻是阻碍电流的,还会通过水管中的水流和阻力来类比,让我们可以直观地感受到电阻的作用。更重要的是,这本书的语言风格非常亲切,不像是枯燥的教科书,而是更像是一位朋友在耐心地向你传授知识。它会使用一些比较口语化的表达,避免使用过于专业和晦涩的术语,让我感觉学习过程非常轻松愉快。而且,书中还会设置一些小练习和思考题,让我能够及时检验自己的学习成果,并巩固所学的知识。这些练习的难度适中,既不会让我感到挫败,又能有效地激发我的学习兴趣。我真的觉得,这本书不仅仅是教授电路知识,更是在培养我对电路学习的信心和兴趣,让我不再害怕那些曾经让我望而却步的电路图。

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书中对不同电路分析方法的详尽讲解,让我掌握了解决各种电路问题的工具。对于我这样一位初学者来说,最头疼的问题就是面对不同的电路时,不知道该从何下手。而《电路基础》这本书,就为我提供了一套非常完整的电路分析工具箱。它不仅仅讲解了最基本的欧姆定律和基尔霍夫定律,还深入介绍了诸如戴维宁定理、诺顿定理、叠加定理等更高级的分析方法。而且,书中在讲解这些方法时,并不是简单地给出公式,而是会详细地解释这些定理的适用范围,以及它们在实际电路分析中的优势和局限性。例如,在讲解戴维宁定理时,书中会通过一个复杂的电路,来展示如何一步步地将其等效为一个简单的电压源和串联电阻,这样一来,原本复杂的问题就变得迎刃而解了。更让我受益匪浅的是,书中还会通过大量的对比和案例分析,来展示不同分析方法之间的优劣,以及在什么情况下选择哪种方法会更有效率。这种“工具箱”式的教学方式,让我能够根据不同的问题,灵活地运用所学的知识,极大地提升了我解决实际电路问题的能力。

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我必须说,这本书在解释抽象概念方面做得相当到位。在接触《电路基础》之前,我对“电势差”、“电场”这类词汇总是感到非常模糊,总觉得它们是物理学家才懂的高深莫测的东西。然而,这本书用非常通俗易懂的方式,将这些概念一点点地剥开了。它没有回避这些关键的理论,而是通过一系列精心设计的类比和图示,让这些抽象的物理量变得触手可及。例如,在解释电势和电势差时,它会引入“势能”的概念,将其与物体在高处和低处所具有的势能进行类比,这样一来,电压高低带来的“推动力”就变得非常直观了。书中对不同类型电路的分析,比如直流电路和交流电路,也做了非常清晰的区分和讲解,让我能够更好地理解它们的差异和各自的特点。它不会仅仅停留在定义和公式的层面,而是会深入探讨这些概念背后的物理意义,以及它们在实际电路工作中的表现。让我印象深刻的是,书中对于“电场”的讲解,并没有直接跳到复杂的数学描述,而是先从电荷之间的相互作用力入手,再引出电场作为一种介质来描述这种力的传播方式。这种由力到场的过渡,对于我这样初学者来说,无疑是非常友好的。而且,书中还通过很多实际的电路故障分析,来巩固我们对理论知识的理解,让我们知道理论与实践是如何紧密结合的。

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这本书的逻辑性和条理性是我最欣赏的地方。在学习任何一门学科时,清晰的结构和有条理的讲解是至关重要的,而《电路基础》在这方面做得非常出色。它并没有为了追求知识的全面而将内容堆砌在一起,而是非常有规划地将电路知识分解成一个个小的、易于理解的单元。从最基本的电路元件,如电阻、电容、电感,到它们的组合,再到更复杂的电路分析方法,每一步都衔接得非常自然。书中会先介绍单个元件的特性和工作原理,然后深入探讨它们在不同电路中的作用,最后再引出分析这些组合电路的工具和方法。我特别喜欢书中对一些经典电路分析方法,比如节点电压法和网孔电流法的讲解。作者并没有直接抛出公式,而是先通过形象的比喻和简单的实例,让你明白这些方法的逻辑基础,然后再给出具体的步骤和计算技巧。这种“由浅入深,由易到难”的教学方式,让我在学习过程中感受不到过度的压力,反而充满了成就感。每学习完一个章节,我都会觉得自己的知识体系又得到了充实和完善,对电路的理解也更上一层楼。而且,书中还会时不时地穿插一些历史背景和应用实例,这不仅能增加学习的趣味性,还能让我明白这些理论知识的实际意义和价值,让我知道这些看似抽象的概念是如何支撑起我们现代社会中无处不在的电子设备的。

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这本书的图文并茂,极大地提升了我的学习效率和兴趣。在阅读《电路基础》之前,我对电路的印象总是停留在黑白的教科书和复杂的电路图上,感觉非常枯燥乏味。然而,这本书的出版,彻底改变了我的看法。它不仅仅是用文字来讲解概念,更重要的是,它在书的每一个章节都配有大量的精美插图和图表。这些插图不仅仅是为了美观,更是为了更好地解释和说明书中的内容。例如,在讲解电阻的串联和并联时,书中就会用生动的图示来展示电流是如何通过这些电阻的,以及电压是如何分配的。这些图示让我能够更直观地理解这些概念,而不是仅仅停留在抽象的文字描述上。更让我惊喜的是,书中还会穿插一些实际电路器件的照片,让我能够将书本上的理论知识与现实中的电子元件联系起来,感觉学习过程更加生动有趣。我甚至觉得,这本书的设计团队在图文排版方面下了很大的功夫,每一页的布局都非常合理,文字和图片都搭配得恰到好处,让我阅读起来非常舒服,一点也不会感到疲惫。总而言之,这本书的图文并茂,不仅提升了我的学习效率,更重要的是,它极大地激发了我对电路学习的兴趣,让我爱上了阅读这本书。

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我非常赞赏这本书在解释复杂公式和定理时所采用的循序渐进的方法。《电路基础》之所以能够成为我的首选,很大程度上是因为它并没有直接抛出高深的数学公式,而是先从最基本的物理概念入手,然后逐步构建起整个理论体系。例如,在讲解基尔霍夫定律时,它不是直接给出节点电流定律和回路电压定律的数学表达式,而是先从电荷守恒和能量守恒这两个根本性的物理原理出发,来推导出这些定律的逻辑基础。这种“根源性”的解释,让我不再是死记硬背,而是能够理解这些定律是如何得出的,以及它们在实际电路分析中的意义。而且,书中在引入每一个新概念或新定理时,都会提供多个不同类型的示例,从最简单的电路开始,逐步过渡到更复杂的电路。这些示例的分析过程都非常详尽,每一个步骤都清晰明了,让我能够一步步地跟随作者的思路,最终掌握解题方法。即使是那些一开始看起来非常抽象的数学推导,在经过前面扎实的基础知识铺垫之后,也变得容易理解多了。我感觉,这本书真正做到了“授人以鱼不如授人以渔”,它不仅仅是教会我如何解决电路问题,更重要的是培养了我独立分析和解决问题的能力。

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这本书在讲解直流电路和交流电路的过渡处理得非常自然,让我能够平稳地过渡到更复杂的概念。起初,我对于交流电的理解,仅仅停留在“它会变”这个层面,对于其中的频率、相位、阻抗等概念感到非常困惑。然而,《电路基础》这本书,在讲解完直流电路的所有基础知识后,并没有急于引入交流电路,而是先对直流电路进行了一个全面的总结和回顾,然后再引入交流电的概念。它会从交流电的波形开始讲解,然后逐步解释频率、周期、幅值等参数的意义,并将其与直流电进行对比,让我能够更容易地理解交流电的独特性。更重要的是,书中在引入交流电路的分析时,并没有立刻就抛出复杂的复数运算,而是先从最简单的RLC串联电路入手,然后逐步介绍阻抗、相位等概念,并将其与直流电路的电阻概念进行类比。这种循序渐进的学习方式,让我能够一点点地建立起对交流电的认识,而不是被突如其来的复杂概念所淹没。我感觉,这本书不仅教会了我知识,更重要的是,它教会了我如何学习,如何一步步地攻克那些曾经让我感到畏惧的难题。

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这本书提供的练习题和实操指导,让我获得了非常宝贵的实践经验。虽然这是一本理论基础的书籍,但它并没有忽视实践的重要性。《电路基础》不仅仅是停留在理论的讲解,更重要的是,它在每一个章节之后,都配有大量精心设计的练习题。这些练习题的难度和类型都非常丰富,从简单的概念判断到复杂的电路计算,几乎涵盖了该章节的所有重点。而且,这些练习题的答案解析也非常详细,不仅给出了最终的答案,还会讲解解题思路和关键步骤,让我能够从错误中学习,不断进步。更令我惊喜的是,书中还提供了一些非常基础的电路实验指导,虽然这些实验都是在理论层面上的,但它通过模拟实际操作的步骤,让我能够对书本上的知识有一个更直观的认识。比如,在讲解欧姆定律时,它会引导我们思考如何在实际电路中测量电压和电流,以及如何根据测量结果来验证欧姆定律。这种理论与实践相结合的学习方式,让我对电路的理解更加深刻,也更有信心去面对更复杂的电路设计和分析。我感觉,这本书不仅仅是在教授知识,更是在培养解决实际问题的能力。

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