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出版者:Prentice-Hall

作者:James W. Nilsson

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2001-02-22

价格:0

装帧:Hardcover

isbn号码:9780130908674

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电路理论：基础与应用精粹 一本全面深入的电路分析指南 本书旨在为学习和应用电路理论的学生、工程师以及专业人士提供一本内容详实、逻辑清晰的参考资料。它并非特定教材的习题解答手册，而是一本独立、权威的电路基础知识与高级分析方法的综合性教材。本书将引导读者系统地掌握电路分析的核心概念、数学工具和工程实践技能，为理解现代电子系统和电力工程奠定坚实的基础。 全书内容涵盖了从最基础的电路元件定义到复杂动态系统的完整知识体系，确保读者不仅能够进行理论计算，更能深刻理解电路背后的物理意义和工程含义。 --- 第一部分：电路基础与基本定律（The Foundations） 本部分是构建所有后续高级分析的基础，内容力求详尽且严谨。 第一章：电路要素与基本术语 本章详细阐述了电路分析所必需的基石概念。我们从电荷、电流、电压的物理定义入手，区分了实际和理想元件的特性。重点讲解了电位、电位差、功率和能量的概念及其相互关系，尤其强调了功率吸收与提供的方向性定义。最后，系统介绍了电压源（恒压源与受控源）和电流源（恒流源与受控源）的分类及其在电路模型中的应用，为后续的电路图绘制和简化奠定了规范。 第二章：欧姆定律与基尔霍夫定律（KCL & KVL） 这是所有电路分析的核心支柱。欧姆定律的微观解释被放在重要位置，不仅讨论了电阻的串并联等效，还深入探讨了电阻的温度效应和非线性情况的初步介绍。 基尔霍夫定律（KCL和KVL）的推导基于电荷守恒和能量守恒原理，提供了分析任何复杂网络的基本约束条件。本章通过大量的图示案例，教授读者如何准确识别节点、回路和网孔，并建立可靠的KCL和KVL方程组。特别关注了多端口网络中应用这些定律的技巧。 第三章：电路的分析方法（Node and Mesh Analysis） 本章将前两章的定律系统化为实用的分析工具。 1. 节点电压法（Node Voltage Method）： 详细讲解如何选择参考节点，并利用KCL列写各独立节点的电压方程。讨论了受控源在节点法中的处理方式，并引入了超级节点（Supernode）的概念来处理包含电压源的连接情况。 2. 网孔电流法（Mesh Current Method）： 侧重于应用KVL，通过定义回路电流来求解网络。同样，对受控源的处理和超级网孔（Supermesh）的构建进行了深入的实例分析。 本章的重点在于比较两种方法的适用场景和计算效率，帮助学习者形成选择最优解题路径的工程直觉。 --- 第二部分：电路的简化与等效（Simplification Techniques） 本部分着眼于如何通过系统化的方法简化复杂的电路结构，从而降低分析的复杂性。 第四章：电路等效与定理 本章是电路工程效率提升的关键。 1. 电阻网络简化： 深入探讨了Y-Δ（星-三角）和Δ-Y（三角-星）变换技术，并分析了其在消除复杂联结中的应用。 2. 叠加定理（Superposition）： 详细阐述了在包含多个独立源的线性电路中应用叠加定理的步骤，强调在计算特定源贡献时，必须将其他独立源置零（电压源短路，电流源开路）。 3. 最大功率传输定理（Maximum Power Transfer）： 结合戴维南和诺顿等效电路，推导了负载获得最大功率的条件，并讨论了效率问题。 第五章：戴维南与诺顿等效电路 本章将等效电路的概念提升到实用层面。 1. 戴维南定理（Thévenin's Theorem）： 详细介绍了如何求取任意线性双端口网络在特定端口的等效戴维南电压源 $V_{Th}$ 和等效戴维南电阻 $R_{Th}$。提供了多种求 $R_{Th}$ 的方法，包括独立源置零法和施加测试源法。 2. 诺顿定理（Norton's Theorem）： 阐述了如何求取等效诺顿电流源 $I_N$ 和等效诺顿电阻 $R_N$，并严格证明了戴维南和诺顿等效电路之间的关系 ($V_{Th} = I_N R_N$)。 3. 米尔曼定理（Millman's Theorem）： 作为一个节点电压法的变体，本定理提供了快速计算任意节点电压的公式，尤其适用于有多个电流源的场合。 --- 第三部分：储能元件与一阶动态电路（Energy Storage and First-Order Dynamics） 本部分引入了时间和储能元件的概念，标志着从纯电阻电路向动态电路的过渡。 第六章：电容与电感：动态元件的特性 本章详细介绍了电容器和电感器的物理结构、伏安特性关系（$i = C frac{dv}{dt}$ 和 $v = L frac{di}{dt}$）。重点解析了储能特性，以及在电流突变和电压突变时的物理约束条件（电感电流和电容电压的连续性）。 第七章：一阶电路分析（RL 和 RC 电路） 本章专注于最简单的动态系统——一阶电路（仅含一个独立源和一个储能元件）。 1. 自然响应与阶跃响应： 导出了描述一阶电路暂态行为的微分方程，并求解了其一般形式：$x(t) = x(infty) + [x(0^+) - x(infty)]e^{-t/ au}$。 2. 时间常数 $ au$： 深入解释了时间常数 $ au = RC$ 或 $ au = L/R$ 的物理意义，它是衡量电路响应速度的关键参数。 3. 直流和交流稳态分析： 分析了储能元件在 $t o infty$ 时的稳态行为（电容开路，电感短路）。 --- 第四部分：二阶电路与正弦稳态分析（Second-Order Systems and AC Analysis） 本部分将动态分析扩展到更复杂的系统，并引入了交流电路的分析框架。 第八章：二阶电路分析（RLC 暂态响应） 本章处理包含电容、电感和电阻的电路。 1. 微分方程的建立： 导出了二阶齐次微分方程 $frac{d^2v}{dt^2} + 2zetaomega_0frac{dv}{dt} + omega_0^2 v = 0$ 的标准形式，其中 $omega_0$ 是自然频率，$zeta$ 是阻尼比。 2. 暂态响应分类： 详细分析了三种关键的阻尼情况——过阻尼、临界阻尼和欠阻尼（包含振荡响应），并解释了每种情况的物理表现。 第九章：正弦稳态分析（Phasors and Impedance） 这是交流电路分析的基石。 1. 相量（Phasors）表示法： 系统介绍了正弦函数的相量表示法，以及在相量域中对导数和积分运算的简化处理。 2. 阻抗（Impedance）与导纳（Admittance）： 详细定义了电阻、电容和电感在频域下的复数阻抗 $Z$ 和导纳 $Y$，并展示了串并联阻抗的组合规则。 3. 交流电路分析工具： 重新审视节点法、网孔法、戴维南/诺顿定理，并展示它们在复数域中的应用，解决含有交流电压/电流源的电路问题。 第十章：交流电路的功率与谐振 本章聚焦于交流电力的实际计算和重要现象。 1. 瞬时功率与平均功率： 区分了瞬时功率、平均功率（有功功率 $P$）、无功功率 $Q$ 和视在功率 $S$。 2. 功率因数与功率因数校正： 解释了功率因数的概念及其对系统效率的影响，并介绍了如何通过并联电容或电感进行功率因数校正。 3. 串联与并联谐振： 深入分析了 $LC$ 谐振电路的特性，包括谐振频率、带宽和品质因数 $Q$ 值，以及谐振在滤波电路中的应用。 --- 第五部分：拉普拉斯变换在电路分析中的应用（Advanced Transient Analysis） 本部分将动态电路分析提升到更高层次，引入强大的复频域工具。 第十一章：拉普拉斯变换简介与应用 1. 变换对与性质： 系统介绍拉普拉斯变换的基本定义、常用函数对以及线性、时移、微分和积分等关键性质。 2. 电路分析中的 S 域： 将电路中的电阻、电容和电感元件转化为 S 域中的阻抗 $R$, $1/(sC)$, $sL$。 3. 脉冲与阶跃响应： 利用拉普拉斯反变换，可以优雅地求解包含任意激励函数的电路的暂态响应，极大地简化了求解高阶微分方程的难度。 4. 系统函数（Transfer Function）： 定义系统的输入输出比的传递函数 $H(s)$，这是理解系统性能（如稳定性、频率响应）的关键工具。 --- 总结 本书的结构遵循“从稳态到暂态，从低阶到高阶，从实数到复数”的逻辑展开。它力求通过严谨的数学推导，结合大量精心设计的、具有工程背景的实例分析，使读者能够全面掌握电路理论的精髓，为后续学习信号系统、控制工程或电力电子学打下坚不可摧的理论基础。本书的价值在于其内容的完整性、逻辑的连贯性以及对工程实践的侧重，是电路分析领域一份全面的学习和参考宝典。

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这本书的封面设计简洁大气，字体清晰，给人一种专业且可靠的感觉，非常吸引我这种对电路基础知识有强烈需求的读者。当我拿到这本书时，首先被它扎实的纸张和精美的印刷所折服，这让我感觉这是一本值得细细品读的教材。书中的排版布局也十分合理，重点内容通过加粗、斜体或者特定的框体进行突出，让我在阅读过程中能够迅速抓住核心概念，有效地提升了学习效率。我尤其欣赏作者在讲解基本概念时所采用的类比和图示，这些直观的辅助手段帮助我理解了那些抽象的物理原理。例如，在解释电势差时，作者用了一个非常生动的“水流”模型，将电子的流动比作水管中的水流，这种生动形象的描绘让我立刻就明白了电势差在电路中的作用。此外，书中的一些章节还穿插了历史背景和应用实例，这不仅增加了阅读的趣味性，也让我对电路在现实生活中的重要性有了更深刻的认识。比如，在介绍基尔霍夫定律时，作者简要回顾了基尔霍夫这位科学家的生平，以及他的发现如何推动了电学的发展，这让我觉得学习这些基础理论不再是枯燥的记忆，而是对科学探索过程的一种传承。总而言之，这本书的整体风格严谨而不失灵动，非常适合初学者入门，也能够帮助有一定基础的读者巩固和深化理解。

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这本书在内容组织上展现出了极高的专业水准，它不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的导师，耐心地引导我一步步地深入电路的奥秘。我注意到，作者在讲解每一个公式或定理时，都会先从其物理意义出发，用通俗易懂的语言解释其背后的道理，然后再给出数学推导。例如，在讲解戴维南定理时，作者首先解释了“等效电阻”和“等效电压源”的概念，以及它们在简化电路分析中的作用，然后才给出求解这些参数的具体方法。我特别喜欢书中关于RL电路和RC电路瞬态响应的详细分析，作者通过绘制电容或电感电流、电压随时间变化的曲线，清晰地展示了充电和放电的过程，以及时间常数对瞬态行为的影响。这些动态的分析方式，让我对电路的“记忆”和“延时”特性有了更深刻的理解。让我印象深刻的是，在讲解电感在电路中的动态行为时，作者用了一个形象的比喻，将电感比作一个“惯性装置”，它的电流不能瞬间改变，这让我更容易理解电感抗变化的原理。此外，书中还穿插了一些关于电路设计的基本原则，比如最小化功耗、提高效率等，这些内容让我对电路的实际应用有了更全面的认识。这本书的价值在于，它不仅教会我如何分析电路，更培养了我从工程实践的角度去思考电路设计的能力。

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这本书的设计理念非常人性化，它充分考虑到了读者在学习过程中的可能遇到的困难，并提前做好了周全的准备。我发现书中大量的篇幅被用在了对基本概念的反复强调和多角度的解释上，这对于我这种需要反复消化才能理解概念的读者来说，简直是福音。比如，在第一次接触到戴维南等效电路和诺顿等效电路时，我感到有些困惑，但作者并没有仅仅给出计算方法，而是花了很大的篇幅来解释这两个定理的物理意义，以及它们在简化复杂电路分析中的重要作用。作者甚至还设计了几个由简到繁的例子，一步一步地引导我进行计算，并对每一步的原理都进行了详细的说明，直到我完全掌握为止。这种“手把手”的教学方式让我感到非常有安全感，也极大地增强了我的学习信心。我特别欣赏书中对各种定理和法则的总结，作者将它们提炼出来，并用简洁明了的语言概括，方便我随时查阅和记忆。例如，超级位置定理的总结，简洁而准确，让我能够快速回顾其核心思想。另外，书中的一些附录内容，比如常用电路符号的对照表，更是贴心备至，为我节省了大量查找资料的时间。这本书真正做到了“授人以鱼不如授人以渔”，它不仅教授我知识，更教会我学习的方法。

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这本书的独特之处在于其深度的理论探索与实际应用之间的完美平衡。作者并没有满足于仅仅介绍基本的电路分析方法，而是深入探讨了各种电路现象背后的物理原理，并鼓励读者去思考“为什么”。例如，在讲解瞬态响应时，作者不仅给出了微分方程的求解方法，还详细分析了电容和电感在电路中扮演的“能量存储”角色，以及它们如何影响电路的动态行为。我尤其喜欢书中关于RLC串联谐振电路的分析，作者通过对阻抗随频率变化的图像进行深入剖析，清晰地展示了谐振现象的产生机制，以及它在无线通信等领域的应用。此外，书中还涉及了一些更高级的主题，比如二阶电路的求解，作者通过将二阶微分方程与物理系统中的振动现象进行类比，让我能够从更宏观的视角来理解这些复杂的数学模型。让我印象深刻的是，在讲解非线性电路时，作者并没有回避其分析的复杂性，而是提供了一些实用的近似方法和数值计算技巧，并强调了软件仿真工具在解决这类问题中的重要性。这让我认识到，在实际工程中，理论分析往往需要与计算工具相结合才能取得最佳效果。这本书的价值在于，它不仅培养了我的分析能力，更激发了我对电路科学更深层次的探索欲望。

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这本书在内容的前沿性和实用性方面都做得非常到位，它不仅涵盖了传统的电路分析方法，还对一些新兴的电路技术和应用进行了介绍。我注意到，作者在讲解过程中，非常注重理论与实践的结合，并提供了一些关于电路仿真和设计软件的使用技巧。例如，在讲解二极管的开关特性时，作者不仅给出了二极管的理想模型和非理想模型，还介绍了如何使用Spice等仿真软件来模拟二极管的开关行为，并分析了不同器件参数对开关速度的影响。我尤其喜欢书中关于功率电子器件和电路的介绍，作者详细讲解了MOSFET、IGBT等关键器件的工作原理，以及它们在开关电源、变频器等领域的应用，并分析了这些电路在效率、可靠性、电磁兼容性等方面的挑战。让我印象深刻的是，在讲解DC-DC变换器时，作者详细分析了 Buck、Boost、Buck-Boost 等不同拓扑结构的电路原理和控制方法，并对它们的优缺点进行了比较，这让我对功率电子电路的深入理解有了很大的提升。此外，书中还包含了一些关于嵌入式系统和微控制器在电路控制中的应用介绍，这些内容让我看到了电路技术与软件技术相结合的广阔前景。这本书的价值在于，它不仅让我掌握了扎实的电路理论知识，更让我对当前和未来的电子技术发展趋势有了清晰的认识，为我进一步的学习和研究指明了方向。

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这本书的深度和广度都令我印象深刻，它不仅仅是电路理论的教学，更是一种思维方式的培养。我注意到，作者在讲解每一个电路分析方法时，都会深入剖析其背后的数学原理，并强调其适用性和局限性。例如，在讲解节点电压法时，作者不仅给出了KCL方程的构建方法，还深入分析了为什么这种方法能够有效地求解电路中的节点电压，以及它在处理具有大量电流源电路时的优势。我尤其喜欢书中关于三相电路的详细讲解，作者从单相交流电的基础开始，逐步引入了相电压、线电压、相电流、线电流等概念，并通过矢量图和相量图的方式，清晰地展示了三相系统的工作原理和功率计算方法。让我印象深刻的是，在讲解三相功率因数校正时，作者不仅给出了修正的方法，还分析了功率因数对系统效率和电能损耗的影响，这让我认识到功率因数在电力系统中的重要性。此外，书中还包含了一些关于瞬态分析的更高级主题，比如二阶电路的无阻尼、欠阻尼、过阻尼等情况的分析，作者通过详细的数学推导和曲线绘制，让我能够清晰地理解不同阻尼系数对电路瞬态响应的影响。这本书的价值在于，它不仅仅教会了我如何求解电路问题，更培养了我对电路系统整体性能的深刻理解和分析能力。

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这本书在案例分析方面做得非常出色，它将抽象的电路理论与具体的工程实践紧密结合，让我能够更直观地理解理论知识的实际应用。我发现，书中为每一个重要的概念和分析方法都设计了相应的案例，并且这些案例都是来自实际的工程项目，具有很强的说服力。例如，在讲解戴维南等效电路的应用时，作者提供了一个复杂的通信电路的简化实例，通过应用戴维南定理，将一个包含多个电阻和电压源的复杂网络简化为一个简单的等效电路，从而大大简化了后续的分析和设计过程。我尤其喜欢书中关于放大器电路的分析，作者不仅讲解了各种放大器的基本原理，还通过实际电路的搭建和测试，展示了不同类型放大器的增益、带宽、输入输出阻抗等关键参数，并分析了这些参数对电路性能的影响。让我印象深刻的是，在讲解滤波器的设计时，作者提供了一个实际的低通滤波器设计案例，并详细介绍了设计步骤、元器件选择以及性能测试方法，这让我对滤波器的实际应用有了更深刻的认识。此外，书中还包含了一些关于PCB布局和布线的基本原则，这些内容虽然不是电路理论的核心，但对于实际的电子产品开发至关重要。这本书的价值在于，它不仅教授了我电路分析和设计的方法，更让我具备了将理论知识转化为实际工程应用的能力。

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这本书的整体结构设计得非常巧妙，每一章的内容都环环相扣，形成了一个逻辑严谨的知识体系。我发现，作者在设计章节顺序时，充分考虑到了读者的认知规律，先从最基础的概念入手，然后逐步引入更复杂的分析方法和电路模型。例如，在讲解节点电压法和网孔电流法时，作者先分别介绍了这两种方法的原理和步骤，然后通过一个复杂的实际电路，比较了两种方法的优劣和适用范围，这让我能够更清晰地理解它们各自的特点。我尤其欣赏书中对各种电路分析工具的介绍，比如节点电压法中的“节点”和“支路”的定义，以及网孔电流法中的“网孔”和“支路电流”的引入，这些清晰的定义为后续的公式推导奠定了基础。让我印象深刻的是，在讲解叠加定理时，作者不仅给出了定理的公式，还详细地解释了它的前提条件，即电路必须是线性的，并强调了在处理多源电路时的注意事项。此外，书中还包含了一些关于受控源电路的分析方法，作者通过详细的例子，让我理解了受控源在模拟电路和系统控制中的重要作用。这本书的价值在于，它提供了一个系统性的学习框架，帮助我将零散的知识点串联起来，形成一个完整的知识网络。

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这本书的阅读体验非常流畅，作者的写作风格清晰、简洁，并且逻辑性极强，使得整个学习过程都充满了乐趣。我发现，在讲解每一个复杂的概念时，作者都会先从最基础的定义开始，然后逐步深入，直到将概念完全阐释清楚。例如，在介绍傅里叶级数和傅里叶变换时，作者首先从周期信号的分解开始，然后过渡到非周期信号的分析，并且每一个步骤都辅以图示和数学推导，让我能够清晰地理解信号的频谱特性。我尤其喜欢书中关于电路在不同频率响应下的行为分析，作者通过绘制频率响应曲线，直观地展示了滤波器、放大器等电路的特性，并解释了这些特性在实际应用中的意义。让我印象深刻的是，在讲解共振现象时，作者不仅给出了谐振频率的计算公式，还分析了不同阻尼系数对共振曲线形状的影响，这让我对共振的理解更加全面。此外，书中还包含了一些关于非线性元件（如晶体管）的简单模型和分析方法，这些内容让我对模拟电路的入门有了初步的认识。这本书的价值在于，它提供了一个深入理解信号处理和系统分析的基石，为我未来的学习打下了坚实的基础。

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这本书在细节的处理上可谓是煞费苦心，每一个概念的引入都循序渐进，仿佛为我铺设了一条清晰的学习路径。例如，在讲解电阻定律时，作者不仅给出了欧姆定律的公式，还详细地分析了影响电阻大小的各种因素，如材料的电阻率、导体的长度以及横截面积，并且每一个因素都配有清晰的公式推导和文字解释。我尤其喜欢书中对各种电路元件的特性曲线的描绘，这些曲线不仅直观地展示了元件的行为，还为我理解非线性电路打下了基础。比如，二极管的伏安特性曲线，作者通过图示和文字相结合的方式，清晰地展示了二极管的单向导电性和击穿现象，让我对二极管的工作原理有了更深入的理解。更让我惊喜的是，书中还包含了一些关于传感器和执行器的初步介绍，这些内容虽然不是电路的核心，但却极大地拓展了我的视野，让我看到了电路知识在更广泛领域的应用前景。作者在描述这些内容时，并没有过于技术化，而是用通俗易懂的语言，将复杂的概念解释得明明白白，让我觉得学习这些前沿知识并非遥不可及。此外，书中的一些图例，比如示波器的工作原理图，更是制作得非常精美，我甚至可以根据图示想象出实际操作的场景。这本书的价值在于它不仅仅是知识的堆砌，更是一种学习方法的引导，它教会我如何去思考，如何去理解，如何去应用。

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