具体描述
简明电工计算手册，ISBN：9787534556104，作者：程康明
《电气工程基础原理与应用》 内容简介： 本书旨在为电气工程领域的初学者、在校学生以及需要夯实基础知识的行业人员提供一本全面、深入且注重实践的入门级教材与参考手册。它摒弃了过于复杂的数学推导，聚焦于核心概念的清晰阐述和实际工程应用，力求在“理解”与“应用”之间架起一座坚实的桥梁。 全书内容结构严谨，从最基本的电学定律出发，逐步过渡到复杂的电路分析、电磁理论的基础，以及电力系统的核心组成与运行原理。其目标是培养读者形成系统的电气工程思维框架，而非仅仅记忆公式。 --- 第一部分：电学与电路基础（Fundamentals of Electricity and Circuits） 本部分是全书的基石，详细介绍了电流、电压、电阻等基本物理量及其相互关系，为后续深入学习打下坚实的基础。 第一章：电与磁的基本概念 本章首先界定了电荷的性质与守恒定律。随后，深入阐述了电场、电势和电位的物理意义，并通过类比生活中的水流系统，帮助读者直观理解电位差（电压）的概念。关于电流，不仅讨论了宏观的电流流动，还涉及了微观导电机制的简化描述。 第二章：欧姆定律、基尔霍夫定律与元件特性 本章的核心是讲解电路分析的两大基石——欧姆定律和基尔霍夫定律（KCL和KVL）。针对欧姆定律，不仅介绍了其线性关系，还详述了电阻的物理构成、温度对电阻值的影响（忽略了对精密计算的探讨），以及不同材料的导电性差异。对于基尔霍夫定律，通过大量实例展示了如何构建节点电流方程和回路电压方程，强调了其在复杂直流电路中的普适性。此外，本章还初步介绍了理想电阻、电容和电感元件的静态I-V特性曲线，为后续动态电路分析做铺垫。 第三章：直流电路的分析方法 本章侧重于工程应用中的简化技巧。除了基于基尔霍夫定律的直接解法外，重点介绍了网孔电流法和节点电压法的系统化应用流程。为进一步提高解题效率，本章详细剖析了叠加定理、戴维南定理（Thevenin's Theorem）和诺顿定理（Norton's Theorem）。这些定理的讲解配有详实的图示和简化步骤，旨在让读者能快速识别和分解复杂网络，将其归约为一个电压源/电流源与一个等效阻抗的简单形式，极大地简化了实际故障排查和电路设计初期的估算工作。 --- 第二部分：交流电路与动态分析（AC Circuits and Dynamic Analysis） 本部分将电路分析从静态的直流状态扩展到随时间变化的交流（AC）领域，这是现代电力系统和电子设备的基础。 第四章：正弦稳态分析与相量法 本章引入了交流电的基本描述——正弦波的频率、周期、幅值和相位。重点讲解了交流电路分析的核心工具——相量（Phasor）表示法。通过将正弦函数转换为复数形式，本章展示了如何将微分方程的求解转化为代数运算，从而使得交流电路的分析方法与直流电路的基尔霍夫定律保持高度一致性。RLC元件在相量域中的阻抗（Impedance）概念被详细解释。 第五章：三相交流电路 鉴于三相系统在电力传输中的绝对主导地位，本章进行了详尽的阐述。从单相交流到三相交流的产生原理开始，区分了星形（Y/Wye）连接和三角形（Δ/Delta）连接的特点、线电压与相电压、线电流与相电流之间的关系。本章着重分析了三相平衡系统中的功率计算，包括有功功率、无功功率和视在功率，并引入了功率因数（Power Factor）的概念及其对传输效率的实际影响，以及功率因数校正（PFC）的基本思路。 第六章：一阶与二阶动态电路 本章关注电路对输入变化的瞬态响应。对于一阶电路（RC和RL），通过引入时间常数 $ au$，解释了储能元件（电容和电感）的充放电过程。对于二阶电路（RLC），重点分析了在不同阻尼条件下（过阻尼、临界阻尼、欠阻尼）的暂态特性，帮助读者理解振荡和衰减现象在系统稳定中的重要性。这部分内容主要采用微分方程的求解思路，但强调的是对响应曲线形态的工程直观理解。 --- 第三部分：电磁场与电机基础（Electromagnetism and Basic Machines） 本部分从宏观的电磁现象过渡到电能的转换装置——电机。 第七章：基础电磁学与麦克斯韦方程组的工程简化 本章建立起电与磁之间的联系。介绍了磁场强度、磁通密度、磁导率等概念。重点阐述了安培环路定律在电机和变压器设计中的应用，以及法拉第电磁感应定律对变压器和发电机工作原理的决定性作用。为避免陷入深奥的场论，麦克斯韦方程组被简化为适用于工程计算的四个基本定律，强调感应电动势的产生与磁通变化率的关系。 第八章：变压器原理与工作特性 变压器被视为电能系统中最基础的稳态能量变换设备。本章详细分析了理想变压器的匝数比、电压电流关系，以及变压器漏磁、励磁阻抗等非理想因素对实际运行的影响。重点讲解了变压器的等效电路模型，并以此模型为基础，分析变压器的负载特性、损耗（铜耗和铁耗）以及效率计算，为后续的电力系统分析打下基础。 第九章：直流电机与交流电机基本原理 本章概述了电动机和发电机的基本结构（定子、转子、绕组）。对于直流电机，讲解了电磁转矩的产生原理和控制方向。对于交流电机，主要侧重于三相感应电机的工作原理，包括定子旋转磁场的产生（采用双旋转磁场法简化解释），转子转速与同步转速之间的转差率（Slip）概念，以及启动转矩和最大转矩的工程意义。本章不涉及复杂的参数计算，而是侧重于理解不同类型电机的工作机制和适用场景。 --- 第四部分：电力系统与测量基础（Power Systems and Measurement） 本部分将前三部分知识整合，应用于电力系统的基本构成和运行，并简要介绍工程中不可或缺的测量技术。 第十章：电力系统的基本构成 本章描绘了现代电力系统的宏观图景，包括发电、输电和配电三个主要环节。讨论了交流输电相较于直流输电的优势和劣势。重点介绍了高压输电中采用的串联电抗器和并联电容器的作用，这些元件是如何用于控制电压和改善系统稳定性的。 第十一章：电路与电气量的测量 在实践中，精确测量至关重要。本章介绍了几种基本的测量仪器的工作原理，如电压表、电流表和功率表的内部结构（着重于动圈式和电磁式原理）。详细讲解了万用表的基本使用方法，以及如何利用变压器（电压互感器和电流互感器）安全、准确地测量高电压和大电流。最后，简要介绍了示波器在观察非正弦波形和瞬态现象中的应用。 --- 本书特点： 1. 强调工程直觉： 每一章的理论推导后，都紧跟着“工程启示”或“应用实例”，确保读者能够将抽象的数学模型与现实中的设备和现象联系起来。 2. 清晰的逻辑递进： 从静到动，从单项到三相，知识点层层递进，避免了早期学习中常见的概念交叉混淆。 3. 注重基础工具： 对相量法、戴维南定理等核心分析工具进行了透彻的讲解，为读者后续学习更专业领域（如继电保护或电力电子）打下坚实的分析基础。 本书适合作为高等职业技术学院、专科层次的电气工程及其自动化相关专业的教材，也是供需要回顾或自学基础的工程师的理想参考资料。
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