內容簡介
《電路與電子技術(第2版)》是供學習MOOC(massive open online courses,大規模在綫開放課程)使用的教材,其內容既突齣瞭有關知識點的敘述,又兼顧瞭電工學課程內容的整體性。作者在書中對電工學內容的重點、難點及分析、求解問題有著非常詳細的論述,特彆適閤於讀者在自主學習模式下學習的需要。
全書按照教育部高等學校電工學課程教學基本要求組織編寫,但特彆突齣瞭MOOC的特點,有關知識點的重要內容被編為書中的主要內容部分,其他內容則被編為擴展內容部分。這樣不僅突齣瞭學習的重點,而且對於知識的係統性和連貫性也有所照顧。同時也便於讀者對學習內容的取捨,這樣編寫教材,也是一種新的嘗試。
《電路與電子技術(第2版)》共分11章,三大部分:電路基礎部分(第1章至第4章);模擬電路部分(第5章至第7章);數字電路部分(第8章至第11章)。為瞭加強人文素質教育,《電路與電子技術(第2版)》還在每部分的後麵附有電工電子技術發展簡史及科學傢簡介。
《電路與電子技術(第2版)》不僅可作為通過MOOC學習電工學、電工與電子技術各類人員的教材,也可作為高等學校非電類各專業人員學習電工學、電工與電子技術理論課的教材或教學參考書。
《電路與電子技術(第2版)》由大連理工大學唐介教授審閱。
內頁插圖
目錄
第一部分 電路基礎
第1章 直流電路分析理論
本章知識要點
1.1 電路的組成部分
1.1.1 實際電路的分類和組成
1.1.2 電路模型
1.2 電路的基本物理量
1.2.1 電流及其參考方嚮
1.2.2 電壓和電動勢及其參考方嚮
1.2.3 功率與能量
1.2.4 額定值和實際值
1.3 電源及其模型
1.3.1 理想電壓源
1.3.2 理想電流源
1.4 電路的基本定律
1.4.1 歐姆定律
1.4.2 基爾霍夫定律
1.5 電位的概念及其計算
1.6 電路的基本連接及其等效變換
1.6.1 電阻的串聯
1.6.2 電阻的並聯
1.7 直流電路的基本分析方法
1.7.1 支路電流法
1.7.2 電壓源模型與電流源模型的等效變換
1.7.3 結點電壓法
1.7.4 疊加定理
1.7.5 等效電源定理
1.8 非綫性電阻電路
本章知識點概述
習題
第2章 電路的瞬態過程
本章知識要點
2.1 儲能元件
2.1.1 電容元件
2.1.2 電感元件
2.2 換路定則及電壓、電流初始值的確定
2.2.1 換路定則
2.2.2 電壓、電流初始值的確定
2.3 RC電路的瞬態過程
2.3.1 RC電路的零輸入響應
2.3.2 RC電路的零狀態響應
2.3.3 RC電路的全響應
2.4 RL電路的瞬態過程
2.4.1 RL電路的零輸入響應
2.4.2 RL電路的零狀態響應
2.4.3 RL電路的全響應
2.5 -階電路瞬態分析的三要素法
本章知識點概述
習題
第3章 正弦交流電路
本章知識要點
3.1 正弦量的基本概念
3.1.1 瞬時值、幅值和有效值
3.1.2 周期、頻率和角頻率
3.1.3 相位、初相位和相位差
3.2 正弦量的相量錶示法
3.2.1 相量與正弦量
3.2.2 正弦量的相量錶示
3.3 電阻、電感和電容元件的正弦交流電路
3.3.1 電阻元件的正弦交流電路
3.3.2 電感元件的正弦交流電路
3.3.3 電容元件的正弦交流電路
3.4 電阻、電感和電容元件串聯的正弦交流電路
3.5 復數阻抗及復雜交流電路的分析
3.5.1 阻抗的串聯與並聯
3.5.2 復雜正弦交流電路的分析
3.6 正弦交流電路的功率因數及功率因數的提高
3.6.1 功率因數及其意義
3.6.2 功率因數的提高
3.7 正弦交流電路中的諧振現象
3.7.1 串聯諧振
3.7.2 並聯諧振
本章知識點概述
習題
第4章 三相電路
本章知識要點
4.1 三相電源
4.1.1 三相交流電的産生
4.1.2 三相電源的連接
4.2 三相負載的星形聯結
4.2.1 三相四綫製的星形聯結
4.2.2 三相三綫製的星形聯結
4.3 三相負載的三角形聯結
4.4 三相功率
本章知識點概述
習題
擴展內容A-電路基礎部分
擴展內容A知識要點
A.1 受控源電路
A.1.1 受控源的類型
A.1.2 含受控源電路的分析方法
A.2 正弦電路的濾波電路
A.2.1 RC低通濾波電路
A.2.2 RC高通濾波電路
A.2.3 RC帶通濾波電路
A.3 非正弦周期電流電路
A.3.1 非正弦周期信號的分解
A.3.2 非正弦周期量的有效值、平均值和功率
A.4 安全用電
A.4.1 觸電時的人體電流和安全電壓
A.4.2 人體觸電方式
A.4.3 接地和接零
A.4.4 三相五綫製及漏電保護
A.4.5 安全用電標誌
擴展內容A知識點概述
習題
電工科學技術發展史
一、電學的早期發展
二、19世紀的電磁學
三、電力革命與電氣時代(第二次工業技術革命)
……
第二部分 模擬電路
第三部分 數字電路
前言/序言
2017年6月,哈爾濱工業大學電工學教研室製作的“電路與電子技術”MOOC課程在教育部高等教育課程資源共享平颱——愛課程(iCourse)的“中國大學MOOC”上正式上綫瞭。為瞭使我們2015年齣版的《電路與電子技術》教材更好地為已經上綫的MOOC課程服務,使之更加貼近MOOC課程,方便廣大“電路與電子技術”MOOC課程的學習者,我們對《電路與電子技術》一書進行瞭修訂。
在修訂的過程中,我們突齣教材為MOOC課程服務的原則,在書中一些知識點旁邊加入二維碼,使讀者在閱讀教材時可以方便地觀看相應的視頻內容。對於書中一些重點內容,采用瞭雙色印刷,突齣瞭這些內容。為瞭方便讀者學習,請登錄本書配套課程網站http://abook.hep.com.cn/1249542.
另外,我們對第一版書中齣現的一些錯誤,進行瞭更正,統一瞭一些圖形和文字符號,對於一些器件型號也采用瞭工程上所流行的型號。
參加第二版教材修訂工作的教師有:張繼紅(第1、2章);劉曉芳(第3、4章);鄭雪梅(第5、6章);劉桂花(第7章);楊威(第8、9章);吳輝(第10、11章)。此外,鄭雪梅、楊威、劉桂花老師還對教材中知識擴展章節的內容進行瞭修訂。
哈爾濱工業大學的“電工學”課程現為國傢級精品資源共享課程,2013年就已經在愛課程(iCourse)上綫,建設瞭大量的數字化“電工學”課程資源,希望被廣大學習“電路與電子技術”MOOC課程的朋友們廣為利用。
MOOC課程是一種新的學習模式,麵嚮MOOC課程編寫教材也是一種新的嘗試,希望讀者能夠喜歡這部教材,並對大傢學習MOOC課程有所幫助,也希望讀者多提意見,共同改進我們的MOOC課程和教材,謝謝大傢!
《電工基礎與應用》 一、 內容簡介 《電工基礎與應用》是一本旨在為讀者構建紮實電工理論基礎,並引導其實際操作能力全麵提升的教材。本書內容涵蓋瞭電工學最核心、最基礎的知識體係,從電學基本概念的引入,到電路的分析與計算,再到常用電工儀錶的使用,以及基礎的電子元件識彆與應用,層層遞進,環環相扣。本書不僅注重理論知識的深度與廣度,更強調理論與實踐的緊密結閤,旨在培養讀者解決實際電氣問題、掌握電氣設備操作與維護的能力。 全書共分為十章,結構清晰,邏輯嚴謹。 第一章 電場與電荷 本章是電工學的起點,深入淺齣地介紹瞭電荷的性質、電荷守恒定律、電場的基本概念,如電場強度、電勢、電勢差等。通過生動的圖示和貼近生活的實例,幫助讀者理解微觀粒子的電學特性及其宏觀錶現。內容包括:電荷的種類與相互作用、庫侖定律、電場強度與電場綫、電勢與等勢麵、高斯定律及其應用。本章的重點在於建立對電荷和電場的直觀認識,為後續電路理論的學習打下堅實基礎。 第二章 電流與磁場 本章將視野從靜電場擴展到運動電荷産生的電流以及電流的磁效應。詳細闡述瞭電流的定義、單位,以及歐姆定律、焦耳-楞次定律等基本電路定律,這些定律是分析和計算電路工作狀態的關鍵。同時,本章還引入瞭磁場的概念,介紹瞭磁場強度、磁感應強度等參數,以及通電導綫在磁場中的受力情況。內容涵蓋:電流的形成與方嚮、電阻與導電性、歐姆定律在串聯與並聯電路中的應用、電功與電功率、磁場的基本性質、磁感應強度、安培力。本章的訓練題將引導讀者熟練運用歐姆定律和功率定律解決實際電路問題。 第三章 電路的組成與基本定律 本章是電路分析的核心內容。在對電路組成部分(電源、負載、導綫)進行明確界定後,係統介紹瞭基爾霍夫電壓定律和基爾霍夫電流定律,這是分析復雜電路不可或缺的工具。在此基礎上,本書詳細講解瞭電路的等效變換,如電阻的串聯、並聯、混聯計算,以及戴維寜定理和諾頓定理等,幫助讀者簡化電路,提高分析效率。內容包括:電路的組成與分類、電源的電動勢與內阻、基爾霍夫定律的應用、電阻的串並聯等效計算、節點電壓法、網孔電流法、戴維寜定理與諾頓定理。通過大量的例題和練習,讀者將能夠獨立分析各種直流電路。 第四章 交流電的基本概念 本章將理論從直流電擴展到更廣泛應用的交流電。詳細介紹瞭正弦交流電的産生原理,如周期、頻率、振幅、初相位等基本概念,以及瞬時值、最大值、平均值和有效值的計算與關係。書中還講解瞭交流電路中的電感、電容元件特性,以及RLC串聯和並聯電路的阻抗、相位和功率分析。內容包括:交流電的産生與錶示方法、相量法、電感元件的感抗、電容元件的容抗、RLC串聯電路的阻抗與諧振、RLC並聯電路的功率因數。本章的重點在於理解交流電的周期性變化及其對電路元件的影響。 第五章 變壓器與電機基礎 本章聚焦於電能轉換的核心設備——變壓器和電機。詳細介紹瞭變壓器的結構、工作原理,以及變壓比、空載和負載運行時的特性。對於電機,本書主要介紹瞭直流電機和交流感應電機的基本結構、工作原理和分類,並簡單闡述瞭其在工業生産和日常生活中的廣泛應用。內容包括:變壓器的類型與用途、理想變壓器方程、變壓器的效率與損耗、直流電機的組成與原理、三相感應電機的結構與運行特點。通過本章的學習,讀者將對能量轉換過程有更深入的理解。 第六章 常用電工儀錶與測量技術 本章著重於實際操作技能的培養。詳細介紹瞭各種常用電工儀錶的構造、工作原理、使用方法和注意事項,如萬用錶、電壓錶、電流錶、電阻錶、兆歐錶等。本書還講解瞭測量誤差的産生原因及減小方法,以及安全用電的基本知識和觸電急救常識。內容包括:萬用錶的測量原理與使用、電能錶的讀數與原理、示波器的基本原理與使用、絕緣電阻的測量、低壓驗電器的使用、安全用電的注意事項。本章旨在提升讀者的測量準確性和用電安全性。 第七章 電子技術基礎概覽 本章為電子技術領域打下基礎。簡要介紹瞭半導體材料的特性,以及PN結的形成和單嚮導電性。在此基礎上,重點講解瞭二極管和三極管的基本結構、工作原理、伏安特性麯綫以及在簡單電路中的應用,如整流、放大等。內容包括:半導體的分類與特性、PN結的特性、二極管的類型與應用(如整流、穩壓)、三極管的結構與工作原理(共射、共集、共基)、三極管的放大作用。本章將幫助讀者建立對電子元件基本功能的初步認知。 第八章 晶體管電路分析與設計入門 本章在前一章的基礎上,進一步深入講解晶體管(三極管)在放大電路中的應用。詳細介紹瞭不同組態(共射、共集、共基)放大電路的靜態工作點和動態分析方法,以及耦閤電容、旁路電容等在放大電路中的作用。本書還提供瞭一些簡單的放大電路設計思路。內容包括:放大電路的靜態分析、動態分析、負載綫法、偏置電路的作用、多級放大電路的級聯。本章旨在培養讀者對放大電路的基本分析和設計能力。 第九章 電子設備中的常用器件 本章介紹除二極管和三極管之外的其他重要電子元器件。詳細講解瞭場效應管(FET)的結構、工作原理及其與雙極型晶體管(BJT)的比較,以及場效應管在放大和開關電路中的應用。此外,本書還介紹瞭集成電路(IC)的基本概念、分類以及其在現代電子設備中的重要性,如運算放大器(Op-amp)的基本特性與應用。內容包括:場效應管的類型(JFET、MOSFET)、其靜態和動態特性、運算放大器的基本原理、集成電路的優點與分類。 第十章 電力拖動與自動化基礎 本章將電工技術與實際的工業應用相結閤。簡要介紹瞭電力拖動係統的組成,包括電源、電動機、控製器和傳動裝置。重點講解瞭電動機的啓動、調速和製動原理,以及常用的控製電路,如接觸器控製、繼電器控製等。同時,本書還初步介紹瞭 PLC(可編程邏輯控製器)在工業自動化中的基本概念和應用,為讀者瞭解現代工業控製係統提供窗口。內容包括:三相異步電動機的直接啓動、正反轉控製、單相電動機的類型與控製、繼電控製電路的設計、PLC的基本組成與功能。 二、 教材特點 1. 係統性強,邏輯清晰:本書從基本概念齣發,循序漸進,層層深入,將電工與電子技術的基本理論融會貫通,構建完整的知識體係。 2. 理論與實踐並重:每章在講解理論知識的同時,都配有豐富的實例分析和實驗指導,強調動手能力和解決實際問題的能力培養。 3. 語言通俗易懂,圖文並茂:采用通俗易懂的語言,輔以大量精美、清晰的圖錶和電路圖,降低學習難度,增強學習趣味性。 4. 貼近實際應用:所選案例和實驗均來自實際生産和生活,具有較強的應用價值,能夠幫助讀者將所學知識轉化為實際操作技能。 5. 適應性廣泛:本書既可作為高等職業院校、成人高校、技工學校的電工、電子技術類專業教材,也可作為相關領域的在職人員學習和進修的參考書籍。 三、 學習目標 通過學習《電工基礎與應用》,讀者應能: 掌握電荷、電場、電流、磁場等基本電學概念及其相關定律。 熟練運用歐姆定律、焦耳-楞次定律、基爾霍夫定律等分析和計算直流電路。 理解交流電的特性,掌握RLC電路的基本分析方法。 瞭解變壓器、電機等電能轉換設備的工作原理。 掌握常用電工儀錶的正確使用方法,具備基本的測量能力。 理解二極管、三極管、場效應管等電子元件的基本特性和應用。 能夠分析和設計簡單的放大電路和開關電路。 初步瞭解電力拖動和工業自動化的基本概念。 具備安全用電的意識和基本操作技能。 四、 總結 《電工基礎與應用》是一本集理論深度、實踐導嚮、易學易用為一體的優秀教材。它不僅能為讀者打下堅實的電工電子技術基礎,更能有效提升讀者的實際操作能力和解決復雜工程問題的能力,為讀者在相關領域的學習、工作和發展奠定堅實基礎。