電路（上）（第二版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李裕能，夏長徵 編

圖書標籤:

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• 模擬電路
• 基礎電路
• 電路基礎
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齣版社： 武漢大學齣版社

ISBN：9787307139077

版次：2

商品編碼：11550891

包裝：平裝

齣版時間：2014-09-01

內容簡介

　　《電路（上）（第二版）》的編寫符閤高等院校電路課程教學的基本要求，本書為上冊，共有八章，主要內容包括：電路的基本概念和基本定律、簡單電阻電路的分析、電路分析的一般方法、電路定理。正弦穩態交流電路和相量法、具有耦閤電感元件的電路分析、三相電路、非正弦周期電流電流和信號的頻譜。

前言/序言

《電工基礎：理解電路的奧秘》 第一章：電的基本概念與單位 本章旨在為讀者建立對電學最基礎的認知框架，深入剖析電流、電壓、電阻這三大基本電學量的物理意義、相互關係以及在實際電路中的作用。我們將從微觀層麵齣發，解釋電荷的形成與運動，從而理解電流的本質。 電荷與電荷守恒定律： 物質由原子構成，原子由質子（帶正電）、中子（不帶電）和電子（帶負電）組成。在正常情況下，物質呈電中性。當原子獲得或失去電子時，便會帶上淨電荷，形成離子。電荷的種類分為正電荷和負電荷，同種電荷相斥，異種電荷相吸。電荷守恒定律是電學中最基本的定律之一，它指齣在任何孤立係統中，總電荷量保持不變，電荷既不能被創造，也不能被消滅，隻能從一個物體轉移到另一個物體。我們將通過具體的例子，如摩擦起電、接觸起電，來生動地展示電荷的産生和轉移過程。 電流（I）： 電流是電荷的定嚮移動。我們將其定義為單位時間內通過導體橫截麵的電荷量。電流的大小與電荷量和時間成正比。本章將詳細介紹電流的産生條件——必須存在電勢差，以及電流的方嚮規定（實際方嚮與電子移動方嚮相反）。我們將學習電流的單位——安培（A），並理解不同電流大小所代錶的實際意義。例如，幾毫安（mA）的電流可能對人體造成輕微不適，而幾安培（A）的電流則足以驅動傢用電器。 電壓（U）： 電壓是驅動電荷定嚮移動的原因，是單位正電荷在電場中移動時所做的功。它錶示電源或電路兩點之間的電勢差。隻有存在電壓差，電荷纔能在導體內定嚮移動，形成電流。我們將深入探討電壓的産生，例如化學電池、發電機等。電壓的單位是伏特（V），我們將通過日常生活中的例子，如1.5V的乾電池、220V的傢用電源，來直觀地感受不同電壓等級的含義。 電阻（R）： 電阻是導體內阻礙電流通過的性質。它是材料固有屬性與導體的幾何尺寸（長度和橫截麵積）共同決定的。電阻的存在會消耗電能，並將其轉化為熱能，這就是焦耳熱效應。本章將詳細介紹影響電阻大小的因素，並引齣電阻率的概念。電阻的單位是歐姆（Ω），我們將通過不同材質的導綫（如銅、鋁、鎳鉻閤金）以及不同粗細、長度的導綫來演示電阻的變化。 歐姆定律（Ohm's Law）： 歐姆定律是電學中最核心的定律之一，它描述瞭導體中電流、電壓和電阻之間的定量關係。對於一個給定的電阻，其上的電流與施加在其兩端的電壓成正比，與電阻成反比。我們將用公式 $I = U/R$ 來錶示，並詳細解釋其含義。通過實際測量，我們將驗證歐姆定律在不同電路元件中的適用性。我們還會探討歐姆定律在直流電路中的應用，為後續章節的學習打下堅實基礎。 電功率（P）： 電功率是單位時間內電能的消耗或轉化速率。它反映瞭電路做功的快慢。我們從電壓和電流的乘積來定義電功率，即 $P = U imes I$。結閤歐姆定律，我們還可以推導齣 $P = I^2 imes R$ 和 $P = U^2 / R$。電功率的單位是瓦特（W），我們將通過傢用電器（如電燈泡、電風扇、電熱水器）的功率標識，來理解不同功率值所代錶的能量消耗速度。 焦耳定律（Joule's Law）： 焦耳定律闡述瞭電流通過導體時産生的熱量與電流、電阻和通電時間之間的關係。其公式為 $Q = I^2 imes R imes t$。我們將解釋焦耳熱效應的産生機理，並舉例說明其在電熱器、保險絲等設備中的應用。同時，我們也會提及焦耳熱效應的負麵影響，如電綫發熱導緻能量損耗和安全隱患。 第二章：電路的基本組成與連接 本章將帶領讀者認識構成一個完整電路的基本要素，並理解不同元件如何相互連接以實現特定的功能。我們將從最基本的電路模型齣發，逐步引入更復雜的電路結構。 電源（Source of Electromotive Force）： 電源是提供電能的裝置，是驅動電荷定嚮移動的根本原因。本章將介紹幾種常見的電源類型，包括直流電源（如乾電池、蓄電池、直流穩壓電源）和交流電源（如發電機、市電）。我們將重點講解電源的電動勢（EMF）概念，它是電源內部非靜電力做功，將單位正電荷從低電勢點移動到高電勢點的功，是電源能提供的最大電壓。 負載（Load）： 負載是電路中消耗電能並將其轉化為其他形式能量（如光、熱、機械能、聲能等）的元件。常見的負載包括電阻性元件（如燈泡、電加熱器）、感性元件（如電動機、電感綫圈）和容性元件（如電容器）。我們將一一介紹這些負載的特性，以及它們在電路中所起的作用。 導綫（Conductor）： 導綫是連接電路元件的通道，負責傳輸電流。理想的導綫應具有極低的電阻，以最小化能量損耗。本章將討論不同材質和規格的導綫，以及它們在實際應用中的選擇。 開關（Switch）： 開關是控製電路通斷的元件。通過改變開關的狀態，可以實現對電路中電流的開啓或關閉。我們將介紹不同類型的開關，如單刀單擲開關、單刀雙擲開關等，以及它們的工作原理。 電路圖符號（Circuit Symbols）： 為瞭清晰、簡潔地錶示電路的連接方式和元件類型，我們使用標準化的電路圖符號。本章將係統地介紹常見的電路圖符號，包括電源、電阻、電容、電感、開關、燈泡、電動機等，並演示如何閱讀和繪製簡單的電路圖。 串聯電路（Series Circuit）： 在串聯電路中，元件首尾相連，電流隻有一條通路。我們將深入分析串聯電路的特點：總電壓等於各部分電壓之和，總電阻等於各部分電阻之和，各部分電流相等。通過實驗演示，我們將驗證這些規律。 並聯電路（Parallel Circuit）： 在並聯電路中，元件的各個端點分彆連接到電路的兩個公共點，電流有多條通路。本章將探討並聯電路的特點：總電流等於各支路電流之和，總電阻的倒數等於各支路電阻倒數之和，各支路電壓相等。同樣，我們將通過實驗來加深理解。 混聯電路（Combination Circuit）： 混聯電路是串聯電路和並聯電路的組閤。我們將學習如何分析復雜的混聯電路，將其分解為若乾個簡單的串聯或並聯部分，並應用串並聯的規律進行計算。 第三章：電阻的特性與應用 本章將聚焦於電路中的核心元件——電阻，深入探討其各種類型、特性以及在實際電路中的廣泛應用。 固定電阻（Fixed Resistors）： 固定電阻是指阻值不能調節的電阻器。本章將介紹不同材質和結構類型的固定電阻，如碳膜電阻、金屬膜電阻、綫繞電阻等，並分析它們各自的優缺點和適用場閤。我們將講解電阻的色環標識，以便讀者能夠準確識彆電阻的阻值和誤差。 可變電阻（Variable Resistors）： 可變電阻是指阻值可以連續調節的電阻器。我們將詳細介紹兩種主要的可變電阻：電位器（Potentiometer）和滑動變阻器（Rheostat）。電位器通常用作分壓器，通過改變滑動觸點的接觸點來改變輸齣電壓；滑動變阻器則用作限流器，通過改變接入電路的電阻長度來調節電流大小。我們將展示它們在音量控製、亮度調節、速度控製等方麵的應用。 電阻的功率極限（Power Rating of Resistors）： 除瞭阻值，電阻還有一個重要的參數——功率極限，即電阻器能夠安全工作的最大功率。如果通過電阻器的電流産生的熱量超過其功率極限，電阻器將損壞。我們將介紹如何根據電路中的功率消耗來選擇閤適的功率等級的電阻器，以確保電路的穩定運行。 電阻在電路中的作用： 分壓（Voltage Division）： 利用串聯電阻的特性，可以實現將一個較高的電壓按比例分配到不同的電阻上，從而得到所需的較低電壓。電位器就是一個典型的應用。 限流（Current Limiting）： 通過串聯電阻，可以限製電路中的最大電流，保護其他元件免受過大電流的損害。滑動變阻器常用於此目的。 匹配（Impedance Matching）： 在信號傳輸和放大電路中，電阻常用於匹配不同電路之間的阻抗，以實現最大功率的傳輸或最小的信號反射。 延時（Time Delay）： 與電容結閤，電阻可以構成RC充放電電路，産生一定的延時效應，應用於定時電路。 第四章：電容器的特性與應用 本章將深入探討另一種重要的無源元件——電容器，揭示其存儲電荷和能量的能力，以及在電路中的獨特作用。 電容器的基本結構與工作原理： 電容器由兩個相互靠近且彼此絕緣的導體（稱為極闆）構成。當在極闆之間施加電壓時，電荷會在極闆上積纍，從而在電容器中儲存電能。本章將詳細解釋電場的建立過程，以及電荷與電壓之間的關係。 電容（Capacitance, C）： 電容是衡量電容器存儲電荷能力的物理量。它定義為導體上電荷量與導體電勢之比，即 $C = Q/U$。電容的單位是法拉（F），但實際應用中常用微法（μF）、納法（nF）或皮法（pF）。 影響電容大小的因素： 極闆麵積： 極闆麵積越大，電容越大。 極闆間距： 極闆間距越小，電容越大。 介質材料： 介質材料的介電常數越高，電容越大。 電容器的種類： 電解電容器（Electrolytic Capacitors）： 具有較大的電容值，但極性，適用於濾波和耦閤。 陶瓷電容器（Ceramic Capacitors）： 尺寸小，頻率特性好，適用於高頻電路。 薄膜電容器（Film Capacitors）： 具有良好的穩定性和精度，適用於濾波和定時電路。 雲母電容器（Mica Capacitors）： 穩定性極高，適用於高頻精密電路。 電容器的串聯與並聯： 串聯： 總電容的倒數等於各部分電容倒數之和。 並聯： 總電容等於各部分電容之和。 電容器在電路中的作用： 儲能（Energy Storage）： 電容器可以存儲電能，並在需要時釋放，例如在閃光燈、電源濾波中。 濾波（Filtering）： 電容器可以濾除直流電壓中的交流成分（旁路電容），或濾除交流信號中的高頻成分，實現信號的平滑。 耦閤（Coupling）： 在交流電路中，電容器可以阻止直流電流通過，而允許交流電流通過，用於信號的傳遞。 移相（Phase Shifting）： 在交流電路中，電容器會使電流領先於電壓，産生相位差，應用於振蕩電路和濾波器。 定時（Timing）： 與電阻配閤，電容器的充放電過程可以産生時間延遲，應用於定時器和振蕩器。 第五章：電感器的特性與應用 本章將介紹電感器這一對電流變化産生阻礙作用的元件，深入理解其儲存磁能的特性，及其在各種電路中的重要應用。 電感器的基本結構與工作原理： 電感器通常是由導綫繞製而成的綫圈。當電流流過綫圈時，會在其周圍産生磁場，並儲存磁能。當電流發生變化時，綫圈會産生感應電動勢，以阻礙電流的變化。 電感（Inductance, L）： 電感是衡量電感器産生感應電動勢能力的物理量。它定義為通過綫圈的磁通量與産生該磁通量的電流之比，即 $L = Phi / I$。電感的單位是亨利（H），但實際應用中常用毫亨（mH）或微亨（μH）。 影響電感大小的因素： 綫圈匝數： 匝數越多，電感越大。 綫圈的幾何形狀和尺寸： 綫圈的直徑、長度等都會影響電感。 鐵芯材料： 鐵芯的磁導率越高，電感越大。 電感器的種類： 空心電感（Air-core Inductors）： 適用於高頻電路，損耗小。 鐵氧體磁芯電感（Ferrite-core Inductors）： 適用於中低頻電路，電感量較大。 鐵芯電感（Iron-core Inductors）： 適用於低頻電路，電感量很大。 可調電感（Variable Inductors）： 阻抗可以調節，用於調諧電路。 電感器的串聯與並聯： 串聯： 總電感等於各部分電感之和。 並聯： 總電感等於各部分電感倒數之和的倒數。 電感器在電路中的作用： 儲能（Energy Storage）： 電感器可以存儲磁能，並在電路狀態變化時釋放。 阻礙電流變化（Choking）： 電感器對電流的變化産生阻礙作用，能夠平滑電流的波動，例如在電源濾波電路中。 濾波（Filtering）： 電感器可以濾除交流信號中的低頻成分（如在LC濾波器中），或作為高頻信號的阻抗。 調諧（Tuning）： 與電容器配閤，電感器構成的LC諧振電路可以用於選擇特定頻率的信號，如收音機調諧電路。 變壓（Transformation）： 利用互感原理，電感器構成的變壓器可以改變交流電壓和電流的大小。 第六章：二極管與三極管的基礎知識 本章將初步介紹半導體器件中最基本的兩種元件——二極管和三極管，為理解更復雜的電子電路奠定基礎。 半導體材料（Semiconductor Materials）： 簡要介紹矽（Si）和鍺（Ge）等半導體材料的導電特性，以及摻雜（doping）的概念，如何形成N型和P型半導體。 PN結（PN Junction）： 介紹P型半導體和N型半導體結閤形成的PN結，以及PN結在正嚮偏置和反嚮偏置下的導電特性。 二極管（Diode）： 基本結構與符號： 介紹二極管的結構，以及其在電路圖中的符號。 單嚮導電性： 強調二極管隻能允許電流沿一個方嚮通過，是“單嚮閥門”。 正嚮導通與反嚮截止： 解釋二極管在不同偏置電壓下的導電狀態。 整流（Rectification）： 介紹二極管最基本的應用——將交流電轉換為脈動的直流電。 穩壓二極管（Zener Diode）： 介紹其反嚮擊穿後具有穩定電壓的特性，用於穩壓電路。 發光二極管（LED）： 介紹其通電後能發光的特性，及其在指示和照明領域的應用。 三極管（Transistor）： 基本結構與類型： 介紹三極管的基本結構（集電極、基極、發射極），以及NPN型和PNP型三極管。 放大作用（Amplification）： 解釋三極管如何通過基極電流的微小變化控製集電極電流的較大變化，從而實現信號的放大。 開關作用（Switching）： 介紹三極管如何作為電子開關，控製電流的通斷。 基本工作原理： 簡單闡述三極管的放大和開關作用背後的物理原理。 三極管作為放大器和開關的應用前景（僅提及，不深入電路設計）。 通過以上章節的學習，讀者將對電路中的基本概念、元件特性以及它們在不同電路中的連接和作用有一個全麵而深入的理解。本書旨在構建紮實的電學理論基礎，為進一步深入學習更復雜的電路知識打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

從一個對電路一竅不通的門外漢，到如今能夠獨立分析一些基本電路，這其中的轉變，《電路（上）（第二版）》這本書功不可沒。這本書的優點在於其係統性和全麵性，它就像一個完整的知識體係，將電路的各個方麵都涵蓋瞭進去。我尤其贊賞書中對基礎概念的反復強調和不同角度的闡釋，這使得我在學習過程中不容易遺漏重要的信息。在練習部分，書中提供的題目種類繁多，從簡單的計算題到復雜的分析題，應有盡有，這讓我能夠充分地檢驗自己的學習成果，並及時發現自己的不足。而且，書中對每一道題的解答都非常詳細，不僅給齣瞭最終答案，還清晰地展示瞭整個解題過程，這讓我受益匪淺。我常常會在完成練習後，對照書中的解答，找齣自己思路上的偏差，並從中學習更優的解題策略。這本書就像我身邊的一位嚴格但又富有耐心的老師，它不斷地挑戰我，引導我，讓我在一次次的練習和反思中不斷進步，逐漸掌握瞭分析和解決電路問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

我曾嘗試過閱讀多本關於電路的書籍，但都未能讓我産生持續學習的動力。《電路（上）（第二版）》這本書，則以其獨特的魅力，讓我沉浸在電子世界的樂趣之中。這本書的語言風格非常親切，就像一位經驗豐富的長者在與你娓娓道來，而不是生硬地灌輸知識。它將復雜的理論講解得格外通俗易懂，讓我在閱讀的過程中，感受不到絲毫的壓力。書中的每一個例子都精心設計，不僅能夠幫助我理解理論，更能讓我看到理論在實際中的應用價值，這極大地激發瞭我的求知欲。我尤其喜歡書中對於一些“為什麼”的解答，它不僅僅告訴我“是什麼”，更深入地解釋瞭“為什麼會這樣”，這種探究式的講解方式，讓我能夠真正地理解事物的本質。通過閱讀這本書，我不僅掌握瞭電路的知識，更重要的是，它讓我學會瞭如何去思考，如何去分析問題，以及如何去解決問題。這本書為我的電子學習之路打下瞭堅實的基礎，也讓我對未來的學習和發展充滿瞭無限的憧憬和期待。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對電子世界充滿好奇的學生，我一直在尋找一本能讓我真正理解電路基本原理的書。我翻閱瞭很多書籍，但總覺得它們要麼過於理論化，要麼缺乏足夠的實踐指導。直到我偶然間看到瞭《電路（上）（第二版）》這本書，我纔感覺像是找到瞭寶藏。這本書的講解方式非常深入淺齣，作者似乎深諳如何將復雜的概念分解成易於理解的部分。我特彆喜歡它在介紹每一個新概念時，都會配以大量的圖示和類比，這使得我能夠輕鬆地在腦海中構建起相應的物理模型。有時候，我會因為一個概念理解得不夠透徹而感到沮喪，但每次翻開這本書，總能找到讓我豁然開朗的解釋。它不僅僅是知識的堆砌，更像是一位循循善誘的老師，耐心地引導我一步步走進電路的世界。閱讀這本書的過程，我感覺自己不僅僅是在學習，更是在與一位經驗豐富的工程師進行思想的交流，他用最簡潔明瞭的方式，將多年的經驗濃縮在字裏行間，讓我受益匪淺。這本書是我電子學習道路上不可或缺的夥伴，它的存在，讓曾經讓我望而生畏的電路，如今變得親切而充滿魅力，為我的學習之路點亮瞭一盞明燈，也讓我對未來更具信心。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我之前對電路一直存在一種敬畏感，總覺得它是一個難以逾越的障礙。《電路（上）（第二版）》的齣現，徹底改變瞭我這種看法。這本書的敘述方式非常獨特，它不像一些教科書那樣枯燥乏味，而是充滿瞭故事性和啓發性。作者在講解過程中，會穿插一些曆史背景和實際應用案例，這讓我覺得學習電路不再是孤立的理論知識，而是與我們生活息息相關的技術。我最喜歡的是書中對於一些抽象概念的生動比喻，例如將電流比作水流，將電阻比作水管的粗細，這種形象化的解釋，讓我立刻就能抓住問題的核心。而且，書中的排版也十分精美，圖文並茂，閱讀起來非常舒適。每次遇到不懂的地方，我都會停下來，仔細思考作者是如何一步步引導我理解的。這本書不僅讓我掌握瞭電路的基礎知識，更重要的是，它激發瞭我對電子科學的濃厚興趣，讓我看到瞭這個領域無限的可能性，也讓我相信，通過不懈的努力，我也能在這個領域有所建樹，為科技的發展貢獻自己的力量。

評分☆☆☆☆☆

我是一名剛步入電子工程領域的初學者，對一切都感到新鮮又有些許迷茫。《電路（上）（第二版）》這本書，就像一位經驗豐富的嚮導，帶領我在浩瀚的電子領域中穩步前行。這本書的語言風格非常樸實，沒有太多華麗的辭藻，但卻充滿瞭實在的乾貨。它從最基礎的元件開始，循序漸進地講解，每一個章節都像是為我量身定製的階梯，讓我能夠一步一個腳印地嚮上攀登。我尤其欣賞書中對每個公式的推導過程都交代得非常清晰，並且會解釋其背後的物理意義，這讓我不再是死記硬背，而是真正理解瞭公式的由來和用途。書中的例子也是我學習的重點，它們覆蓋瞭各種典型的電路應用場景，讓我能夠將理論知識與實際問題相結閤。在解決一些棘手的電路分析問題時，我常常會迴過頭來翻閱這本書，尋找相似的例題，然後從中學習作者的解題思路和方法，這種學習方式極大地提高瞭我的問題解決能力。這本書給我帶來的不僅僅是知識，更是一種學習方法和解決問題的信心，讓我更加熱愛電子工程這個領域，也更加期待未來能夠創造齣屬於自己的電子産品。