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出版者:Mcgraw-Hill College

作者:Charles K. Alexander

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2000-07-10

价格:USD 124.25

装帧:CD-ROM

isbn号码:9780072401363

丛书系列:

图书标签:

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好的，以下是一本名为《Fundamentals of Electric Circuits》的图书的详细简介，该书内容涵盖了电路理论的基础知识，旨在为工程、物理及相关领域学生提供坚实的理论框架和实践应用能力。 --- 图书名称：Fundamentals of Electric Circuits 图书简介 《Fundamentals of Electric Circuits》是一本全面、深入的教材，专为初次接触或需要系统回顾电路理论的工程、科学及技术专业的学生设计。本书的核心目标是建立读者对电路分析基本原理的深刻理解，并提供扎实的数学工具，使他们能够自信地解决各种直流（DC）和交流（AC）电路问题。本书的编排兼顾理论的严谨性与应用的直观性，确保学习者不仅知其“然”，更能知其“所以然”。 一、 基础概念与元件的奠基 本书的开篇部分致力于奠定坚实的电路基础。我们从最基本的电学概念入手，详细阐述了电荷、电流、电压和功率的定义与量度。清晰地解释了这些物理量之间的内在联系，并通过大量的实例说明了能量守恒在电路系统中的体现。 随后，教材系统地介绍了电路分析中最核心的元件模型：电阻（Resistor）。欧姆定律（Ohm's Law）被置于核心地位，并辅以温度对电阻影响的讨论。接着，本书引入了储能元件——电容（Capacitor）和电感（Inductor）。对于这两个至关重要的动态元件，我们不仅阐述了它们在电场和磁场中储存能量的物理机制，还详细推导了它们两端电压与流过电流之间的微分和积分关系，为后续的瞬态分析和正弦稳态分析做好了充分的准备。 二、 直流电路分析的系统方法 在确立了基本元件的概念后，教材将重点转移到直流电路的分析技术上。本书强调了基尔霍夫定律（Kirchhoff's Laws）——电流定律（KCL）和电压定律（KVL）——作为所有电路分析的基石。 为了简化复杂网络的分析，本书系统地介绍了各种化简技术： 1. 电阻网络的简化： 串联和并联组合的等效电阻计算，以及星形（Y）-三角形（Δ）转换（Delta-Wye transformation）的应用，使复杂的两端网络能够迅速归约为一个等效元件。 2. 节点电压法（Nodal Analysis）： 通过系统地列写和求解节点电压方程，实现对任意多节点电路的全面分析。 3. 网孔电流法（Mesh Current Analysis）： 侧重于回路电流的设定与求解，提供了另一种强有力的分析视角。 在引入这些系统方法的同时，本书还引入了电路分析中极为重要的定理类工具：叠加定理（Superposition Theorem）、戴维南定理（Thévenin's Theorem）和诺顿定理（Norton's Theorem）。这些定理不仅是强大的计算工具，更重要的是，它们帮助学生理解电路的线性特性和模型简化能力。特别是戴维南/诺顿等效电路，被广泛应用于理解复杂系统与其端口特性的关系。 三、 一阶与二阶动态电路分析 电路中含有电容和电感后，电路行为从纯代数问题转变为微分方程问题。本书为处理这类动态电路设定了清晰的分析路径。 一阶电路（RC 和 RL 电路）： 教材首先聚焦于一阶系统，详细解释了自然响应（暂态响应）的概念，即当电路只含储能元件，且没有独立源激励时的行为。随后，引入了单位阶跃函数作为标准输入信号，推导了包含独立源激励的完整响应（暂态响应与稳态响应之和）。时间常数（Time Constant, $ au$）作为衡量系统响应速度的关键参数，被反复强调和应用。 二阶电路（RLC 电路）： 随着电感和电容同时存在，系统行为变得更为丰富。本书通过二阶常微分方程的求解，将二阶系统的暂态响应分为三种基本类型：过阻尼、临界阻尼和欠阻尼。通过对特征根的分析，学生可以精确预测电路响应的性质，这是理解控制系统和滤波器的基础。 四、 稳态交流电路分析 进入交流电路部分后，本书引入了时间域到频域转化的关键概念。首先，详细介绍了正弦稳态（Sinusoidal Steady-State）的分析方法，包括正弦函数的相量（Phasor）表示法。相量法的引入极大地简化了微分方程的求解过程，将其转化为代数运算。 核心内容包括： 1. 交流阻抗（Impedance）和导纳（Admittance）： 扩展了电阻、电容和电感在频域中的表现形式，展示了交流电路元件的“复数”特性。 2. 交流稳态分析技术： 将节点法、网孔法、叠加定理、戴维南/诺顿定理等直流分析工具，无缝迁移到相量域中进行应用。 3. 交流功率： 深入探讨了交流电路中的瞬时功率、平均功率（有功功率）、无功功率以及复功率的概念。引入了功率因数（Power Factor）的概念及其重要性，并详细讲解了最大功率传输条件。 五、 补充与高级主题（针对某些版本的扩展） 为了满足更高级课程的需求，本书可能包含对以下主题的介绍： 三相电路： 介绍三相电源的产生、星形和三角形连接方式，以及三相电路中的功率计算，这是电力系统分析的基石。 频率响应： 探讨电路对不同频率输入的响应特性，包括谐振现象（串联和并联谐振），以及使用波特图（Bode Plot）来直观理解系统的频率特性。 拉普拉斯变换基础： 虽然可能不是核心，但部分章节会引入拉普拉斯变换作为求解复杂暂态响应的强大代数工具，为进一步学习控制系统打下基础。 教学特色与优势 本书在设计上力求做到以下几点： 清晰的推导过程： 重要的定理和公式均提供详尽的数学推导，确保概念的透明性。 丰富的实例分析： 穿插大量的“例题（Worked Examples）”，这些例题通常紧跟理论介绍，展示了如何将抽象的数学模型应用于具体的电路问题中。 强调应用： 每一章末尾的习题设计不仅包括纯粹的计算题，还包含与实际工程应用相关的讨论题，以激发读者的工程思维。 一致的符号系统： 严格遵循国际标准，确保读者在后续阅读专业文献时能够顺利过渡。 《Fundamentals of Electric Circuits》旨在成为学生未来学习更深层次电气工程（如电子学、电力系统、控制系统）的坚实跳板。通过对本书内容的掌握，读者将具备分析任何线性集总电路的能力。

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这部教材的排版和插图设计实在是一绝，每一个概念的讲解都配有清晰直观的图示，尤其对于初学者来说，那些复杂的电路图和波形分析，不再是晦涩难懂的符号堆砌，而是变成了一目了然的视觉体验。我记得有一次在学习RLC串联谐振时，光看文字描述总是抓不住重点，但书中那张精美的示意图，完美地展现了电抗和阻抗随频率变化的曲线，瞬间让我明白了“谐振点”的物理意义。而且，例题的选择也极其巧妙，它们不仅仅是简单地重复公式应用，而是常常结合一些实际工程中的场景，比如变压器的设计或者滤波器的工作原理，这极大地激发了我深入研究的兴趣。整体的装帧质量也相当不错，纸张厚实，即使用荧光笔做了很多标记，也不会透墨。可以说，这本书在视觉上传达知识的效率上，达到了一个很高的水准，让人愿意长时间地沉浸其中进行学习和查阅。

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这本书在理论深度上的把握，着实体现了作者深厚的学术功底。它并没有仅仅停留在欧姆定律和基尔霍夫定律的表面，而是深入探讨了电路分析背后的数学原理，例如拉普拉斯变换在求解瞬态响应中的优雅应用，以及傅里叶级数对于周期性信号分解的强大工具性。我特别欣赏作者在处理非线性电路部分时的严谨性，虽然这部分内容对多数学生来说是挑战，但作者通过循序渐进的推导和对模型局限性的坦诚分析，构建了一个非常坚实的理论框架。这种深挖底层逻辑的态度，让我明白学习电路不只是为了应付考试，更是为了培养一种系统性的、基于物理定律的工程思维。读完相关章节后，再去接触更高级的控制理论或电磁场课程，会感觉底气十足，因为核心的分析方法已经在这本书里得到了充分的锤炼和巩固。

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最让我感到惊喜的是书中对“动手实践”的重视程度。虽然这是一本纯理论的书籍，但作者通过大量的“实验验证”或“仿真提示”章节，成功地架起了理论与实际之间的桥梁。例如，在讲解戴维南/诺顿等效电路时，作者没有止步于代数推导，而是详细讨论了如何用万用表或示波器在实际电路中测量等效参数，这对于培养实践能力至关重要。我甚至根据书中的提示，在面包板上搭建了一个简单的RC低通滤波器，然后将书中的理论计算结果与示波器上观察到的截止频率进行了对比，那种理论预测与实验结果完美吻合的成就感，是任何理论学习都无法替代的。这种注重验证和应用的编写风格，让整本书的阅读体验更加“鲜活”和“可操作”，而不是停留在纸面上的抽象概念集合。

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从语言风格上来说，这本书用词精准且富有启发性，完全没有一般教科书那种刻板、冷漠的写作腔调。作者在阐述复杂概念时，偶尔会穿插一些富含哲理性的思考，比如关于“理想化模型在现实中的局限性”的讨论，这极大地提升了阅读的趣味性和思想深度。它不是那种只会告诉你“怎么做”的书，而是会引导你思考“为什么是这样”的书。例如，在讨论功率因数校正时，作者不仅仅给出了计算方法，还生动地比喻了无功功率对电网资源的“隐形浪费”，使得校正的必要性深入人心。这种富有感染力的文字，让学习过程不再是枯燥的记忆和计算，而更像是一场与一位博学导师的深入对话，让人在学习专业知识的同时，也获得了对科学精神的深刻体会。

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这本书的叙事节奏和章节间的衔接处理得近乎完美，体现了作者对教学流程的深刻理解。每一章的引入都极其自然，往往从一个学生已经熟悉的简单概念出发，逐步引申到本章的核心难点，过渡平滑到让人几乎察觉不到难度的攀升。比如，在介绍交流稳态分析前，作者花了相当大的篇幅回顾了复数运算的基础知识，而不是简单地将其视为预备知识一笔带过。更值得称道的是，作者在总结时总能巧妙地将本章内容与后续章节的内容建立联系，形成一个宏大的知识网络，而不是孤立地讲解各个知识点。这种精心设计的学习路径，大大减轻了自学者在面对庞大知识体系时的迷茫感，让人感觉每一步都是坚实且有方向性的前进，整体阅读体验如行云流水般顺畅。

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