Electrical Circuit Theory and Technology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Butterworth-Heinemann

作者:Bird, John O.

出品人:

页数:692

译者:

出版时间:2007-5

价格:$ 47.40

装帧:Pap

isbn号码:9780750681391

丛书系列:

图书标签:

• 电路理论
• 电路技术
• 电气工程
• 电子工程
• 电路分析
• 电路设计
• 电力系统
• 模拟电路
• 电磁场
• 高等教育

基础电路理论与应用：原理、分析与设计 本书导言： 在现代工程与科学的广阔领域中，对电能及其在电路中行为的深刻理解是构建一切电子系统和电力设备的基石。本书《基础电路理论与应用：原理、分析与设计》旨在为读者，无论是初涉电气工程的新手，还是寻求系统性回顾知识的专业人士，提供一个全面、严谨且实用的电路分析框架。我们聚焦于直流（DC）和交流（AC）电路的基本定律、拓扑结构、元件特性以及系统化的分析方法。本书的叙事逻辑清晰，从最基础的电学概念出发，逐步深入到复杂的电路求解技术，最终触及频率响应和非线性电路的初步概念。我们坚信，掌握这些核心理论，是理解和设计任何规模电子或电力系统的先决条件。 第一部分：电路学的基石与基本定律 本部分是理解所有后续复杂电路分析的基础。我们首先建立一个统一的物理模型，清晰界定电荷、电流、电压这三大基本量，并阐述它们之间的物理联系。 电荷与电场： 详细探讨库仑定律，介绍电场强度、电势和电位的概念。强调电压是电荷在两点间移动时所做的功的度量，这是能量分析的基础。 电路元件的本构关系： 深入分析电路中最基本的主动与被动元件。 电阻（R）： 详尽阐述欧姆定律（$V=IR$），并引入电阻的物理本质——材料的导电性。我们不仅分析理想电阻，还探讨功率耗散（$P=VI=I^2R=V^2/R$）的计算及其在实际电路中的热效应。 电容（C）与电感（L）： 这两种储能元件的分析是理解动态电路的关键。对于电容，我们侧重于其存储电荷的能力和跨接直流的能力；对于电感，我们着重于其抵抗电流变化的特性，即法拉第电磁感应定律和自感电动势的产生。 电路拓扑与基本定律： 在元件理解的基础上，我们构建电路的连接规则。 节点、分支与回路： 明确这些拓扑元素定义了电路的结构。 基尔霍夫定律（KCL 与 KVL）： KCL（电流定律，节点电流之和为零）是电荷守恒的体现；KVL（电压定律，回路电压之和为零）是能量守恒的体现。这两大定律是所有电路分析方法的逻辑支柱，本书将通过大量实例演示如何准确地应用它们来建立方程组。 第二部分：电路分析的通用方法论 掌握了基本定律后，本部分将重点介绍将这些定律转化为可解方程组的系统化方法，这些方法是解决任何线性静态电路的核心工具。 电路简化技术： 在进行复杂的节点或回路分析之前，我们教授如何简化电路以提高效率。 串并联简化： 对电阻、电容和电感进行组合，推导出等效阻抗、等效导纳的概念。 戴维南定理（Thevenin's Theorem）与诺顿定理（Norton's Theorem）： 这是将复杂线性网络简化为“一个等效电压源/电流源与一个等效元件”的核心工具。我们将详细演示如何计算等效电压源（开路电压 $V_{Th}$）和等效电流源（短路电流 $I_N$），以及如何计算等效阻抗 $Z_{Th}$ 或 $Z_N$。 叠加定理（Superposition Theorem）： 在多源激励电路中，该定理允许我们将问题分解为多个单源问题来单独求解，最后代数求和，充分体现了线性系统的可加性。 最大功率传输定理： 在特定负载连接到源网络时，如何实现能量传输效率最大化，这是电源设计中的关键考量。 系统化求解方法： 节点电压法（Nodal Analysis）： 基于KCL，通过选择参考节点（地），将电路中所有未知节点电压作为变量，构建并求解线性方程组。 回路电流法（Mesh Analysis）： 基于KVL，通过定义独立的回路电流，建立以回路电流为变量的方程组。本书将比较这两种方法的适用性和求解效率。 第三部分：动态电路的瞬态响应分析（一阶与二阶系统） 本部分将电路分析从静态（稳态直流）领域扩展到动态（时间依赖）领域，引入时间变量 $t$。 一阶电路分析（RL, RC, RLC串联/并联）： 自然响应与阶跃响应： 深入分析电路中储能元件（电容和电感）在受到输入激励（如直流电压源切换）时的放电或充电过程。 时间常数 ($ au$)： 强调时间常数 $ au=RC$ 或 $ au=L/R$ 对响应速度的决定性影响，并使用自然指数衰减/上升函数来精确描述电压和电流随时间的变化。 二阶电路分析（二阶系统）： 对于包含电阻、电容和电感的电路，其响应表现出更复杂的行为。 特征方程与系统分类： 求解二阶微分方程，重点分析系统的特征根，区分过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种响应模式。这是理解振荡、稳定性和控制系统行为的基础。 第四部分：正弦稳态分析（交流电路） 本部分是理解现代电力系统和绝大多数电子设备工作原理的关键。我们从时域分析过渡到频域分析。 相量（Phasors）与复数表示法： 引入复数作为表示正弦信号的数学工具。详细解释如何将正弦电压 $V_m cos(omega t + phi)$ 转化为复数相量 $mathbf{V} = V_m angle phi$。相量分析极大地简化了涉及微分和积分的交流方程。 复数阻抗与导纳： 电阻、电容和电感在交流电路中表现出复数阻抗 $mathbf{Z}$ 或导纳 $mathbf{Y}$。 $mathbf{Z}_R = R$ $mathbf{Z}_C = 1/(jomega C)$ $mathbf{Z}_L = jomega L$ 清晰解释 $j$（虚数单位）对电容和电感相位的影响，这是理解电路中相移的物理基础。 交流电路的分析工具： 证明节点电压法、回路电流法、戴维南/诺顿定理在相量域同样有效。重点分析阻抗的串并联组合。 交流功率： 这是交流电路分析中区别于直流电路的核心概念。 瞬时功率、平均功率（有功功率 $P$）： 能量消耗部分。 无功功率 $Q$： 电场和磁场中交换的能量。 视在功率 $S$： 总的供电能力。 功率因数（Power Factor）： 解释功率因数的重要性，以及如何通过并联电容或电感进行功率因数校正，以提高电网效率。 第五部分：三相电路与电路的频率特性 三相系统基础： 介绍三相电源的产生、平衡与不平衡三相系统的概念。深入分析星形（Y）连接和三角形（$Delta$）连接的电路特性，包括线电压与相电压、线电流与相电流之间的关系。 谐振电路： 分析包含R、L、C元件的串联和并联谐振电路。 谐振频率 ($omega_0$)： 确定系统发生电抗平衡的点。 品质因数 ($Q$) 和带宽 ($BW$)： 量化谐振电路的选择性，这是滤波器设计的基本指标。 频率响应初步： 引入传递函数的概念，使用拉普拉斯变量 $s$（或 $omega$）来描述电路输出与输入之间的关系，从而预测电路在不同频率下的增益和相位变化，为滤波器和反馈控制理论打下基础。 本书的结构设计强调从物理概念到数学模型的严谨过渡，通过大量详尽的、步骤清晰的例题和随堂练习，确保读者不仅能“知道”公式，更能“理解”公式背后的物理意义和工程应用价值。所有分析均严格限制在线性元件和线性系统范围内。

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