內容簡介
《國際知名大學原版教材·信息技術學科與電氣工程學科係列:電路基礎(英文版)》是學習電路(該課程是大學工科電類和相近各專業的共同的技術基礎課)的教科書。此書所選內容均為電路課程的基礎知識,它與當前國內外高校在對該課程內容的取捨上的做法大體一緻。全書大緻分為三部分:(1)直流電路、電路定律、電路元件;(2)交流電路、相量法、電功率、三相電路、頻率響應;(3)拉普拉斯變換、傅裏葉變換、雙口網絡。
該書在編寫、教學方法上的安排頗有特色:講解明白易懂;有大量的例題、習題;有用電路分析軟件分析電路的內容;每章末有應用實例,幫助讀者認識電路概念的應用。
《國際知名大學原版教材·信息技術學科與電氣工程學科係列:電路基礎(英文版)》可供學習電路課的大學生作為教科書使用,亦可供有關技術人員、高校教師參考。
內頁插圖
目錄
Preface
Acknowledgments
A Note to the Student
PART1 DC CIRCUITS
Chapter1 Basic Concepts
1.1 Introduction
1.2 Systems of Units
1.3 Charge and Current
1.4 Voltage
1.5 Power and Energy
1.6 Circuit Elements
1.7 Applicalions
1.7.1 TV Picture Tube
1.7.2 Electricity Bills
1.8 Problem Solving
1.9 Summary
Review Questions
Problems
Comprehensive Problems
Chapter 2 Basic Laws
2.1 Introduction
2.2 Ohms Laws
2.3 Nodes, Branches, and Loops
2.4 Kirchhoffs Laws
2.5 Series Resistors and Voltage Division
2.6 Parallel Resistors and Current Division
2.7 Wye-Delta Transformations
2.8 Applications
2.8.1 Lighting Systems
2.8.2 Design of DC Meters
2.9 Summary
Review Questions
Problems
Comprehensive Problems
Chapter 3 Methods of Analysis
3.1Introduction
3.1 Nodal Analysis
3.3 Nodal Analysis with Voltage Sources
3.4 Mesh Analysis
3.5 Mesh Analysis with Current Sources
3.6 Nodal and Mesh Analyses by Inspection
3.7 Nodal Versus Mesh Analysis
3.8 Circuit Analysis with PSpice
3.9 Applications: DC Transistor Circuits
3.10 Summary
Review Questions
Problems
Comprehensive Problems
Chapter 4 Circuit Theorems
4.1 Introduction
4.2 Linearity Property
4.3 Superposition
4.4 Source Transformation
4.5 Thevenins Theorem
4.6 Nortons Theorem
4.7 Derivations of Thevenins and Nortons Theorems
4.8 Maximum Power Transfer
4.9 Verifying Circuit Theorems with PSpice
4.10 Applications
4.10.1 Source Modeling
4.10.2 Resistance Measurement
4.11 Summary
Review Questions
Problems
Comprehensive Problems
Chapter 5 Operational Amplifier
5.1 Introduction
5.2 Operational Amplifiers
5.3 Ideal Op Amp
5.4 Inverting Amplifier
5.5 Noninverting Amplifier
5.6 Summing Amplifier
5.7 Difference Amplifier
5.8 Cascaded Op Amp Circuits
5.9 Op Amp Circuit Analysis with PSpice
5.10 Applications
5.10.1 Digital-to Analog Convener
5.10.2 Instrumentation Amplifiers
5.11 Summary
Review Questions
Problems
Comprehensive Problems
Chapter 6 Capacitors and Inductors
6.1 Introduction
6.2 Capacitors
6.3 Series and Parallel Capacitors
6.4 Inductors
6.5 Series and Parallel Inductors
6.6 Applications
6.6.1 Integrator
6.6.2 Differentiator
6.6.3 Analog Computer
6.7 Summary
Review Questions
Problems
Comprehensive Problems
Chapter 7 First-Order Circuits
7.1 Introduction
7.2 The Source-free RC Circuit
7.3 The Source-free RL Circuit
7.4 Singularity Functions
7.5 Step Response of an RC Circuit
7.6 Step Response of an RL Circuit
7.7 First-order Op Amp Circuits
7.8 Transient Analysis with PSpice
7.9 Applications
7.9.1 Delay Circuits
7.9.2 Photoflash Unit
7.9.3 Relay Circuits
7.9.4 Automobile Ignition Circuit
7.10 Summary
Review Questions
Problems
Comprehensive Problems
Chapter 8 Second-Order Circuits
8.1 Introduction
8.2 Finding Initial and Final Values
8.3 The Source-Free Series RLC Circuit
8.4 The Source-Free Parallel RLC Circuit
8.5 Step Response of a Series RLC
Circuit
8.6 Step Response of a Parallel RLC
Circuit
8.7 General Second-Order circuits
8.8 Second-Order Op Amp Circuits
8.9 PSpice Analysis of RLC Circuits
8.10 Duality
8.11 Applications
8.11.1 Automobile Ignition System
8.11.2 Smoothing Circuits
8.11 Summary
Review Questions
Problems
Comprehensive Problems
PART 2 AC CIRCUITS
Chapter 9 Sinusoids and Phasors
9.1 Introduction
9.2 Sinusoids
9.3 Phasors
9.4 Phasor Relationships for Circuit
Elements
9.5 Impedance and Admittance
9.6 Kirchhoff's Laws in the Frequency
Domain
9.7 Impedance Combinations
9.8 Applications
9.8.1 Phase-Shifters
9.8.2 AC Bridges
9.9 Summary
Review Questions
Problems
Comprehensive Problems
Chapter 10 Sinusoidal Steady-State Analysis
10.1 Introduction
10.2 NodalAnalysis
10.3 Mesh Analysis
10.4 Superposition Theorem
10.5 Source Transformation
10.6 Thevenin and Norton Equivalent Circuits
10.7 0p Amp AC Circuits
10.8 AC Analysis Using PSpice
10.9 ApplicaLions
10.9.1 Capacitance Multiplier
lO.9.2 0scillators
10.10 Summary
Review Questions
Problems
Chapter 11 AC Power Analysis
11.1 Introduction
11.2 Instantaneous and Average Power
11.3 Maximum Average Power Transfer
11.4 Effective or RMS Value
11.5 Apparent Power and Power Factor
11.6 Complex Power
11.7 Conservation of AC Power
……
PART 3 ADVANCED CIRCUIT ANALYSIS
Index
前言/序言
《電路基礎》(英文版)圖書簡介 課程定位與核心價值 《電路基礎》(英文版)作為“國際知名大學原版教材·信息技術學科與電氣工程學科係列”中的重要一員,旨在為廣大學子提供一套係統、深入且與國際前沿教學同步的電路理論基礎知識。本書以紮實的理論體係、豐富的案例分析和嚴謹的數學推導,輔以配套的CD-ROM光盤,為學習者構建堅實的工程思維,理解和掌握現代電子電氣係統的底層運行原理。本書不僅適用於電氣工程及其自動化、電子信息工程、通信工程等相關專業本科生,同樣也是為研究生、研究人員以及從事相關技術工作的工程師提供寶貴參考的理想教材。 內容深度與廣度 本書內容涵蓋瞭電路分析中最基本、最核心的概念和方法。從直流電路的基石——歐姆定律、基爾霍夫定律齣發,逐步深入到交流電路的分析,包括相量法、復阻抗等概念的引入。本書對穩態分析、瞬態分析以及電路的頻率響應有著詳盡的闡述,為理解各類動態係統打下堅實基礎。 直流電路分析: 基本概念: 電壓、電流、電阻、電導、功率、能量等基本物理量及其單位,以及它們之間的相互關係。 電路元件: 理想電壓源、理想電流源、電阻、電容、電感等基本電路元件的特性描述。 基本定律: 歐姆定律(Ohm's Law)和基爾霍夫定律(Kirchhoff's Laws),包括基爾霍夫電流定律(KCL)和基爾霍夫電壓定律(KVL),這是分析任何復雜電路的基石。 電路分析方法: 節點電壓法(Nodal Analysis): 利用KCL列寫節點電壓方程,求解電路中的節點電壓,進而推導齣各支路電流和元件電壓。 網孔電流法(Mesh Analysis): 利用KVL列寫網孔電流方程,求解電路中的網孔電流,同樣可以推導齣各支路電流和元件電壓。 電阻的串並聯簡化: 介紹如何通過串聯和並聯電阻的等效變換來簡化電路結構。 戴維寜定理(Thevenin's Theorem)與諾頓定理(Norton's Theorem): 強大的等效電路變換方法,用於簡化復雜電路,隔離特定元件,便於分析。 疊加定理(Superposition Theorem): 適用於綫性電路,用於分析由多個獨立信號源激勵引起的響應。 最大功率傳輸定理(Maximum Power Transfer Theorem): 解決如何從電路中獲取最大功率的問題,在電源設計和匹配中尤為重要。 交流電路分析: 正弦穩態分析: 引入相量(Phasor)的概念,將時域的正弦信號轉化為頻域的復數錶示,極大地簡化瞭交流電路的分析。 阻抗與導納(Impedance and Admittance): 擴展瞭電阻的概念,引入電容和電感的復阻抗,描述瞭它們在交流電路中的“阻礙”作用。 RLC電路: 詳細分析包含電阻、電感和電容的電路在交流穩態下的行為。 功率分析: 瞬時功率、平均功率(有功功率)、無功功率和視在功率的概念,以及功率因數(Power Factor)的意義和提高方法。 諧振(Resonance): 重點分析RLC串聯和並聯諧振電路的特性,包括諧振頻率、品質因數(Quality Factor)和帶寬(Bandwidth),這是濾波電路和振蕩電路設計的基礎。 電路的暫態響應(Transient Response): 一階電路: 分析包含一個儲能元件(電容或電感)的電路,如RC和RL電路,在階躍信號(Step Response)或指數信號(Exponential Response)激勵下的電壓和電流隨時間變化的響應。 二階電路: 分析包含兩個儲能元件(電容和電感)的電路,如RLC電路,研究其過阻尼、臨界阻尼和欠阻尼等不同阻尼情況下的暫態響應。 拉普拉斯變換(Laplace Transform): 作為一種更強大的數學工具,用於係統地求解高階電路的暫態和穩態響應,將微分方程轉化為代數方程。 其他重要主題(可能包含): 二端口網絡(Two-Port Networks): 引入描述網絡輸入輸齣之間關係的各種參數(如z參數、y參數、h參數),是分析集成電路和係統的重要工具。 非正弦周期信號的傅裏葉分析(Fourier Series): 將非正弦周期信號分解為一係列正弦分量的疊加,用於分析電路在非正弦周期信號作用下的穩態響應。 瞬態信號的傅裏葉變換(Fourier Transform): 將非周期信號錶示為一係列頻率的疊加,用於分析電路在任意激勵下的響應。 教學方法與特色 本書在編寫過程中,始終堅持以學生為中心的教學理念,注重理論與實踐的結閤。 清晰的邏輯結構: 每章都從基本概念引入,層層遞進,邏輯嚴密,便於學生理解和掌握。 豐富的例題: 大量精心設計的例題貫穿全書,覆蓋瞭各個知識點,展示瞭不同解題思路和技巧,幫助學生鞏固所學理論。 深入的原理闡述: 不僅提供解題方法,更注重對電路工作原理的深入剖析,使學生知其然更知其所以然。 嚴謹的數學推導: 采用國際通行的工程數學方法,保證瞭理論的準確性和嚴謹性。 配套CD-ROM光盤: 光盤中可能包含: 仿真軟件: 如PSpice, LTspice等電路仿真軟件的教程或示例,使學生能夠直觀地驗證理論分析結果,培養實踐動手能力。 補充習題與答案: 提供額外的練習機會,幫助學生加深理解和記憶。 教學演示動畫: 通過可視化的方式解釋復雜的電路現象,提高學習趣味性和效率。 重點概念迴顧: 提取關鍵公式、定義和定理,方便學生復習。 學習目標與能力培養 通過學習本書,學生將能夠: 1. 掌握電路分析的基本定律和方法: 能夠熟練運用歐姆定律、基爾霍夫定律、節點電壓法、網孔電流法等解決各類電路問題。 2. 理解電路元件的特性: 深入理解電阻、電容、電感等基本元件在直流和交流電路中的行為。 3. 分析交流電路的穩態響應: 能夠進行正弦穩態分析,計算功率,理解諧振現象。 4. 理解和計算電路的暫態響應: 能夠分析一階和二階電路的暫態過程,理解時間常數和阻尼係數的意義。 5. 培養工程思維和問題解決能力: 學習如何將實際問題轉化為電路模型,並運用所學知識進行分析和設計。 6. 建立紮實的理論基礎: 為後續更高級的課程,如電磁場與電磁波、電力係統、控製理論、信號與係統、微電子學等打下堅實的基礎。 7. 提高使用工程軟件的能力: 學習利用電路仿真軟件進行實驗驗證和設計優化。 學習建議 建議學習者在閱讀本書時,應做到: 細讀和理解: 逐字逐句地閱讀理論內容,確保對每個概念都有清晰的理解。 動手計算: 親自動手演算例題和習題,體會解題過程。 利用仿真工具: 積極使用光盤中的仿真軟件,將理論與實際相結閤,增強直觀感受。 多提問和交流: 遇到疑問及時與老師、同學交流,或參考其他資料。 課後復習: 定期迴顧和總結所學知識,形成知識體係。 結論 《電路基礎》(英文版)憑藉其國際化的視野、嚴謹的學術態度、豐富的教學資源和卓越的實踐指導價值,必將成為信息技術和電氣工程領域學子必備的經典教材。它不僅是知識的傳授,更是思維的啓迪,為未來的工程師們開啓瞭探索電子世界的大門。