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出版者:北京大学

作者:卢菊洪

出品人:

页数:295

译者:

出版时间:2007-9

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787301123928

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• 电工技术
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• 基础知识
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《电路原理导论：从基础元件到系统分析》 内容提要 本书旨在为初学者提供一个全面而深入的电路原理学习路径，重点在于构建扎实的理论基础和培养实际的分析能力。我们摒弃了过于抽象的数学推导，转而采用直观的物理图像和大量的工程实例，帮助读者理解电路现象背后的本质规律。全书内容涵盖了直流电路、交流电路的稳态分析、暂态分析、以及线性二端口网络理论。 第一部分：电路的基本概念与定律 本部分是构建电路分析大厦的基石。首先，我们详细阐述了电荷、电流、电压、电阻这四个核心物理量的精确定义及其相互关系。重点讲解了电位的概念，以及如何利用基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）对复杂电路进行拓扑结构分析。我们不仅会介绍这些定律的数学表达，更会深入探讨它们在不同电路拓扑结构下的实际应用，例如如何通过选择合适的参考节点简化KCL的应用。 在元件特性方面，我们详细分析了理想电阻的伏安特性曲线，并引入了功率和能量的概念，推导出了焦耳定律。随后，我们引入了电容和电感这两个动态元件。对于电容，我们侧重于其存储电荷的能力，以及电荷量与两端电压的关系；对于电感，我们强调其抵抗电流变化的特性，以及磁链与电流的关系。这些基本元件的特性分析，为后续的动态电路分析奠定了必要的物理认知基础。 第二部分：电路分析的系统方法 掌握了基本定律后，本部分聚焦于系统性地解决电路问题。我们首先介绍了电路的拓扑结构分析，包括回路、节点、分支的概念，并以此为基础推导出了网孔电流法和节点电压法。这两种方法是分析线性电路最强大和最通用的工具。在讲解过程中，我们采用了大量的例题，涵盖了包含独立源、受控源的复杂网络，并强调了如何将复杂的实际问题抽象为标准化的电路模型。 为了简化分析过程，我们引入了电路等效变换的理论。从电阻的串并联等效简化开始，逐步过渡到更高级的等效模型，如戴维南（Thevenin）等效电路和诺顿（Norton）等效电路。这部分内容的精髓在于“等效替换”的思想——如何在不改变电路外部端点电压和电流特性的前提下，用最简单的结构来代替复杂的子电路。我们详细对比了戴维南和诺顿方法的适用场景和优缺点，并演示了它们在单端口和多端口网络分析中的实战应用。 此外，我们还专门开辟章节讨论了电路分析中的功率。针对直流电路，我们清晰地区分了有功功率、无功功率和视在功率的概念，并推导了最大功率传输定理，这对于电源设计和负载匹配至关重要。 第三部分：交流稳态分析 现代电气工程的核心领域之一是交流电系统。本部分将电路分析工具从直流扩展到周期性交流信号。首先，我们深入讲解了相量（Phasor）的概念及其在表示正弦稳态信号中的高效性。我们详细阐述了如何将时域的正弦函数转换为复平面上的相量表示，以及复数的运算在电路分析中的重要性。 在交流电路中，电阻、电容和电感各自表现出不同的阻抗（Impedance）特性。我们详细分析了容抗和感抗的概念，并导出了电容和电感在相量域中的复数阻抗表达式。通过引入阻抗的概念，我们可以像处理直流电路那样，利用KCL、KVL、节点电压法和网孔电流法来求解交流电路的稳态响应，极大地简化了微分方程的求解过程。 本章的重点内容是三相电路分析。我们详细介绍了三相电源的产生原理、Y（星形）连接和Δ（三角形）连接的特性、线电压与相电压、线电流与相电流之间的关系。对于不平衡三相负载，我们提供了精确的分析方法；对于平衡三相负载，我们则引入了单相等效电路的概念，展示了如何通过简化的模型快速求解系统功率。 第四部分：动态电路分析与暂态响应 当电路中的元件值（如电容或电感）发生突变时，电路会经历一个从初始状态过渡到最终稳态的过程，即暂态响应。本部分将分析一阶和二阶电路的动态行为。 对于一阶RLC电路，我们聚焦于一阶微分方程的求解。我们通过对电路进行简化和等效，导出描述电容电压或电感电流随时间变化的微分方程，并重点讲解了时间常数 $( au)$ 的物理意义——它决定了系统响应的快慢。 随后，我们进入二阶电路分析，这是更复杂的系统，其响应可能表现为过阻尼、临界阻尼或欠阻尼。我们推导了二阶微分方程的通解形式，并解释了特征根的性质如何决定了系统的动态特性。通过对RLC串联和并联电路的详细分析，读者将能够掌握如何设计具有特定阻尼特性的电路。 第五部分：线性二端口网络理论 在现代电子系统设计中，模块化的思想至关重要。二端口网络是描述线性系统输入和输出关系的通用框架。本部分引入了二端口网络的参数描述。我们详细介绍了四种主要的参数集：Z参数（阻抗参数）、Y参数（导纳参数）、H参数（混合参数）和T参数（传输参数）。 我们不仅给出了这些参数矩阵的定义公式，更重要的是阐述了它们在实际测量和电路级联（串联或并联组合多个二端口网络）中的应用。例如，当需要级联放大器或滤波器时，传输参数提供了一种便捷的方式来描述总体的电压和电流传递特性。本章的目的是培养读者将复杂系统分解为可独立分析的模块，再通过接口参数将它们重新组合的能力。 本书特色 本书的编写注重物理直觉的培养，而非纯粹的公式堆砌。每一章都配有丰富的工程实例，涵盖了传感器接口电路、滤波器基础、电源稳压器等实际应用背景。此外，书后附录包含必要的复数运算回顾和常用的电路分析公式速查表，以供读者随时查阅和复习。本书是理工科学生深入理解电气工程和电子技术领域必备的理论工具书。

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这本书给我的第一印象是“工具书”的严谨与“学术论文”的深度并存。它的排版风格非常传统，大量的公式、符号和严格的定义，让人感觉这不是一本轻松读物，而是一本需要备着笔记本和计算器才能攻克的堡垒。对于已经有一定基础的学习者而言，这种严谨性是极其宝贵的。我最近在进行一个关于低功耗运算放大器设计的项目，遇到了反馈回路稳定性分析的难题。我翻阅了这本书中关于频率补偿和相位裕度的章节，发现它对Bode图的绘制和分析给出了比课堂上更系统、更全面的指导。书中不仅给出了理论公式，还详细解释了不同补偿方式（如米勒补偿、拉得尔补偿）在实际电路中的优缺点和适用场景，并且配有精细的仿真结果图来佐证理论分析。这种深度分析，直接为我的项目提供了解决问题的关键思路，它不再是停留在“是什么”的层面，而是深入到了“为什么”和“如何做”的实操层面。这本书绝对是专业工程师案头不可或缺的参考手册。

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我得说，这本书的编撰者绝对是深谙不同学习者认知曲线的“心理学大师”。我是一个偏爱直观理解而非纯粹抽象逻辑的人，以往接触的电学书籍对我来说都太“冷”了。但这本书的叙事风格异常生动，尤其是在讲解电磁场与电路的衔接部分，处理得非常人性化。比如，它在介绍瞬态响应时，并没有一开始就用复杂的微分方程轰炸读者，而是通过一个生动的“水桶漏水”模型来比喻电荷的累积与释放过程，这种生活化的比喻，极大地降低了初学者的心理门槛。更妙的是，书后面的习题设计，区分度极高，从基础的公式代入题，到需要综合运用多个章节知识点的设计型难题，再到那些引人深思的开放性探讨题，层次分明，确保了读者在学习过程中既能获得即时反馈，又能挑战自我思维的极限。我甚至发现，有些习题的解法本身就蕴含着新的知识点，这让做习题的过程变成了一种主动探索的过程，而不是被动的应试练习。

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这本书的封面设计简直是工业时代的复古美学与现代极简主义的完美结合，那种沉稳的深蓝色调，配上略显斑驳的白色字体，让人一眼就能感受到内容的厚重与专业性。我是一个刚刚跨入这个领域的学生，拿到手里沉甸甸的感觉，就像是握住了通往知识宝库的一把钥匙。 翻开目录，条理清晰得令人赞叹，从最基础的电路定律到复杂的半导体器件，知识的递进逻辑就像是精心铺设的阶梯，每一步都踏实有力。尤其让我欣赏的是，作者在阐述理论时，总是能巧妙地结合实际应用场景，比如那个关于RLC串联谐振电路的讲解，不再是干巴巴的公式堆砌，而是通过一个老式收音机调频的例子来阐述，瞬间就将抽象的概念具象化了。那种“原来如此”的豁然开朗感，是很多教科书无法给予的。书中的插图清晰度也绝对是业界良心，那些复杂的晶体管结构图，即便是初学者也能轻松辨认出各个PN结的位置和电流流向。这无疑是一本能让人从零开始，构建扎实基础的优秀入门教材，我已经开始期待后续章节带来的更多惊喜了。

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这本书的“野心”不小，它试图在电气工程的“电工”与“电子”这两个看似并列实则紧密相连的领域之间架起一座坚实的桥梁。我最欣赏的一点是，它没有将传统强电（电工技术）和微电子（电子技术）割裂开来。通常，教材要么是偏重于大功率继电器、接触器、三相异步电机的传统电工学，要么是完全聚焦于集成电路和微处理器的现代电子学。而这本书，非常巧妙地将两者的交汇点——如功率半导体器件（如IGBT、MOSFET在开关电源中的应用）、以及基本的传感器接口电路——作为重点进行深入剖析。这种融合视角，对于培养复合型人才来说至关重要。我通过阅读相关章节，清晰地理解了为何在工业自动化领域，对器件的耐压能力和开关速度需要同时进行考量。书中的电路原理图，无论是简单的直流电源电路还是复杂的驱动级电路，都尽可能地标注了实际的元器件型号和关键参数，这对于希望将理论知识应用于实际硬件设计和调试的读者来说，是无价的参考资料。这本书真正做到了理论联系实际，而且是工业级、工程级的实际。

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说实话，我购买这本书纯粹是出于对其作者在业界的声誉的信任，毕竟在那个领域，他的名字本身就是质量的保证。然而，真正让我爱不释手的是它在处理那些“硬骨头”知识点时的那种耐心和细腻。比如，关于MOSFET的阈值电压和跨导参数的推导过程，那些复杂的微积分和半导体物理学背景知识，常常让人望而却步。但这本书的处理方式非常巧妙，它没有直接丢给你一堆公式让你死记硬背，而是像一位经验丰富的老师在耳边循循善诱，先用类比的方法建立直观认知，然后再逐步引入数学模型，每一步的推导都标注了其物理意义，使得公式不再是冰冷的符号，而是有生命力的物理规律的体现。我过去在其他资料上卡住的地方，在这本书里都得到了优雅的解决。特别是对于数字逻辑部分，作者对CMOS反相器的传输特性曲线的分析，深入浅出地揭示了其高噪声容限的奥秘，这对于理解现代集成电路设计的核心思想至关重要。这本书的价值，在于它教会你如何“思考”电子学，而不仅仅是“计算”电子学。

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