Experiments in Electronics Fundamentals and Electric Circuits Fundamentals (Lab Manual) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:David M. Buchla

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2006-06-18

价格:USD 54.40

装帧:Paperback

isbn号码:9780132197113

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• 电子学实验
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《电子学基础实验与电路分析实践》（实验手册） 概览 本书是一本面向电气工程、电子工程及相关领域学生的实验手册，旨在通过动手实践，加深对电子学基础原理和电路分析理论的理解。它并非一本纯粹的教科书，而是作为课堂学习的有力补充，为学生提供了一个将抽象概念转化为具体操作和可观察现象的平台。本书涵盖了直流电路、交流电路、半导体器件、运算放大器以及数字逻辑电路等核心主题，每个实验都设计得循序渐进，从易到难，确保学生能够在掌握基本技能的同时，逐步挑战更复杂的电路分析和设计问题。 本书的编写理念是将理论知识与实际应用紧密结合。我们深知，对于许多学生而言，仅仅通过书本学习理论知识是远远不够的。电子学的魅力在于其直观性和可操作性，通过亲手搭建电路、测量数据、观察结果，学生才能真正体会到理论的精妙之处，并培养解决实际问题的能力。因此，本书中的每个实验都精心设计了清晰的实验目的、详细的操作步骤、必要的电路图示以及预期结果的讨论。此外，本书还强调了数据记录、分析和误差处理的重要性，帮助学生养成严谨的科学态度和实验习惯。 核心内容与实验设计理念 本书共分为若干章节，每个章节聚焦于一个或多个关键的电子学主题。以下是对各章节内容以及实验设计理念的详细阐述： 第一部分：直流电路基础 实验一：欧姆定律验证 目的： 验证欧姆定律 (V=IR) 在简单电阻电路中的适用性。 理念： 这是电子学实验的基石。通过测量不同电压下的电流，以及不同电阻下的电流，学生可以直观地理解电压、电流和电阻之间的线性关系。实验将引导学生绘制 V-I 曲线，并计算等效电阻，从而巩固对欧姆定律的理解。 操作： 使用可变直流电源、电阻箱、电压表和电流表搭建简单的串联或并联电路。 延伸： 讨论实际电阻的容差、电源内阻的影响以及如何通过数据拟合得到更精确的结果。 实验二：基尔霍夫定律验证 目的： 验证基尔霍夫电流定律 (KCL) 和基尔霍夫电压定律 (KVL)。 理念： KCL 和 KVL 是分析复杂电路的基础。本实验将学生置于一个包含多个节点和回路的电路环境中，要求他们分别测量节点处的电流和回路中的电压，并与理论计算值进行对比。这将帮助学生理解电荷守恒和能量守恒在电路中的体现。 操作： 构建包含多个电阻、电压源的复杂直流电路，使用多个电压表和电流表进行测量。 延伸： 探讨并联支路电流分配、串联电压分配的原理，并引入网孔分析和节点分析法的概念。 实验三：戴维宁定理与诺顿定理应用 目的： 学习并验证简化复杂线性网络的戴维宁等效电路和诺顿等效电路。 理念： 戴维宁和诺顿定理是电路分析的强大工具，它们可以将一个复杂的线性电路简化为一个非常简单的等效电路。本实验将引导学生学会如何确定等效电压源 (Vth)、等效电阻 (Rth) 或等效电流源 (In) 和等效电阻 (Rn)，并通过将负载连接到等效电路和原电路进行对比，验证定理的有效性。 操作： 选择一个包含多个元件的复杂电路，计算并构建其戴维宁或诺顿等效电路，然后连接不同的负载电阻，测量负载上的电压或电流。 延伸： 讨论最大功率传输定理，并将其与戴维宁等效电阻联系起来。 实验四：电容和电感的暂态响应 目的： 研究电容和电感在直流电路中的充电和放电过程，理解其暂态特性。 理念： 电容和电感是存储能量的元件，它们的特性是动态的，而非瞬时的。本实验将展示电容和电感如何随着时间推移而改变其电压或电流，引入时间常数 (τ) 的概念，并让学生观察不同时间常数对充放电过程的影响。 操作： 构建 RC 和 RL 串联电路，使用示波器观察电容电压或电感电流随时间的变化。 延伸： 讨论一阶电路的微分方程，并引入二阶电路（RLC电路）的特性。 第二部分：交流电路基础 实验五：交流信号的测量与分析 目的： 熟悉交流电压表、示波器等测量仪器，理解交流信号的参数（如峰值、有效值、频率、相位）。 理念： 交流电路是现代电力和电子系统的主体。本实验将帮助学生掌握使用示波器观察正弦波、方波等信号，准确测量其各项参数，并理解 RMS (均方根值) 的概念，这对于功率计算至关重要。 操作： 使用函数发生器产生不同频率和幅度的交流信号，用示波器观察和测量。 延伸： 介绍周期信号的傅里叶级数分解，为后续的频谱分析打下基础。 实验六：RLC 串联谐振电路 目的： 研究 RLC 串联电路在不同频率下的阻抗特性，观察谐振现象。 理念： 谐振是交流电路中的一个重要现象，在选频电路、滤波电路等应用中扮演着核心角色。本实验将引导学生绘制电路的阻抗-频率曲线，找出谐振频率，并观察谐振时电流的最大值，同时理解品质因数 (Q) 的概念。 操作： 构建 RLC 串联电路，使用函数发生器改变频率，测量电路中的电流，并绘制电流-频率曲线。 延伸： 讨论串联谐振的带宽，以及 Q 值对电路选择性的影响。 实验七：RLC 并联谐振电路 目的： 研究 RLC 并联电路在不同频率下的阻抗特性，观察谐振现象。 理念： 与串联谐振相对，并联谐振在某些应用中也具有重要意义，例如振荡器。本实验将帮助学生理解并联谐振时电路的阻抗达到最大，以及其与串联谐振的区别和联系。 操作： 构建 RLC 并联电路，通过改变频率测量电路的总电流，并分析其特性。 延伸： 比较串联和并联谐振电路的特性，并介绍它们各自的应用场景。 实验八：耦合电感与变压器 目的： 理解互感和漏感的概念，研究变压器的工作原理。 理念： 耦合电感和变压器是电磁感应在实际应用中的典型例子。本实验将引导学生测量耦合电感之间的互感系数，并验证变压器的电压、电流和功率的变换关系，以及理解其在隔离和阻抗匹配中的作用。 操作： 使用耦合电感元件，测量其参数；使用小型变压器，进行不同负载下的电压、电流测量。 延伸： 讨论理想变压器模型和实际变压器的损耗，以及漏磁的影响。 第三部分：半导体器件基础 实验九：二极管的伏安特性曲线 目的： 测量二极管的正向和反向伏安特性，理解二极管的单向导电性。 理念： 二极管是构成集成电路的最基本元件之一。本实验将引导学生绘制不同类型二极管（如普通二极管、稳压二极管）的伏安特性曲线，理解其导通电压、反向漏电流以及击穿电压等关键参数。 操作： 使用直流电源、电阻和二极管搭建电路，通过改变电压测量电流，绘制曲线。 延伸： 介绍二极管的等效电路模型，以及稳压二极管在稳压电路中的应用。 实验十：晶体管（BJT）的特性与放大电路 目的： 测量双极结型晶体管 (BJT) 的输入和输出特性曲线，构建简单的共发射极放大电路，理解其放大作用。 理念： BJT 是早期的重要电子元件，也是实现信号放大的基本器件。本实验将引导学生测量 BJT 的不同工作区域（截止区、放大区、饱和区），并计算电流放大系数 (β)。在此基础上，构建一个简单的放大电路，通过输入小信号，观察输出信号的放大效果。 操作： 使用直流电源、电阻、电容和 BJT 搭建电路，测量不同偏置条件下的输入输出特性；构建放大电路，输入正弦信号，用示波器观察放大效果。 延伸： 讨论不同偏置方式（如固定偏置、分压偏置）的优缺点，以及放大电路的频率响应。 实验十一：场效应管（MOSFET）的特性与应用 目的： 测量金属-氧化物-半导体场效应管 (MOSFET) 的特性曲线，理解其电压控制电流的特性。 理念： MOSFET 是现代集成电路的主力军，具有高输入阻抗、低功耗等优点。本实验将引导学生测量 MOSFET 的跨导特性，理解其开启电压 (Vth) 和饱和区特性，并构建简单的 MOSFET 开关电路或放大电路。 操作： 使用直流电源、电阻和 MOSFET 搭建电路，测量其不同工作模式下的特性；构建简单的 MOSFET 开关电路，观察其通断特性。 延伸： 讨论 N 沟道和 P 沟道 MOSFET 的区别，以及 CMOS 集成电路的基本原理。 第四部分：运算放大器与模拟电路 实验十二：运算放大器的基本应用（同相、反相放大器） 目的： 学习运算放大器 (Op-amp) 的理想模型，并搭建同相和反相放大电路，验证其放大倍数。 理念： 运算放大器是实现各种模拟信号处理功能的通用模块。本实验将让学生认识到运算放大器的虚短和虚断等重要特性，并理解通过外部反馈网络如何精确控制其增益。 操作： 使用通用运算放大器 IC (如 LM741)，配合电阻搭建同相和反相放大电路，输入不同幅度的信号，测量输出信号的幅度和极性。 延伸： 讨论运算放大器的输入输出阻抗，以及有限增益的影响。 实验十三：运算放大器的其他应用（加法器、减法器、积分器、微分器） 目的： 探索运算放大器在实现更复杂的模拟运算中的应用。 理念： 运算放大器不仅仅是放大器，还可以实现加、减、积分、微分等数学运算。本实验将通过实际电路搭建，让学生亲身体验这些功能，并理解其在信号处理中的价值。 操作： 搭建运算放大器的加法器、减法器、积分器和微分器电路，输入不同信号，观察输出信号。 延伸： 介绍有源滤波器（低通、高通、带通）的设计原理，并利用运算放大器实现。 第五部分：数字逻辑电路基础 实验十四：基本逻辑门电路（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR） 目的： 学习数字逻辑中最基本的逻辑门电路及其真值表。 理念： 数字电路是现代电子系统的核心。本实验将通过集成电路芯片（如 TTL 或 CMOS 系列）搭建各种基本逻辑门，并使用逻辑分析仪或 LED 指示灯验证其输出与输入之间的逻辑关系。 操作： 使用数字集成电路芯片，配合电源和输入开关，搭建 AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR 门电路，并输入所有可能的输入组合，观察输出。 延伸： 介绍组合逻辑电路的基本设计方法，以及逻辑函数的最小化。 实验十五：组合逻辑电路设计与实现 目的： 学习如何设计和实现一个简单的组合逻辑电路，例如译码器、编码器或多路选择器。 理念： 组合逻辑电路的输出仅取决于当前的输入。本实验将引导学生将一个给定的逻辑功能分解为基本逻辑门，并将其搭建成一个实际电路，从而掌握从需求到实现的整个过程。 操作： 选择一个简单的组合逻辑功能（如 2-to-4 译码器），利用卡诺图等方法化简逻辑表达式，然后用基本逻辑门搭建电路，并进行功能验证。 延伸： 介绍更复杂的组合逻辑电路，如算术逻辑单元 (ALU) 的基本组成。 实验十六：时序逻辑电路基础（触发器） 目的： 学习触发器（如 SR 触发器、D 触发器）的工作原理，理解时序逻辑电路的状态存储特性。 理念： 时序逻辑电路的输出不仅取决于当前输入，还取决于之前的状态，这是构建记忆电路的基础。本实验将让学生理解触发器如何对时钟信号和输入信号做出响应，并实现状态的翻转。 操作： 使用基本门电路或专用集成电路搭建 SR 触发器和 D 触发器，观察在不同时钟和输入条件下触发器的状态变化。 延伸： 介绍 JK 触发器和 T 触发器，并为后续的计数器和寄存器设计奠定基础。 实验环境与资源 本书的实验设计力求通用性，但推荐使用标准的电子实验设备，包括： 面包板 (Breadboard)： 用于快速搭建和修改电路。 直流可调电源 (DC Power Supply)： 提供稳定、可调的直流电压。 函数发生器 (Function Generator)： 提供各种频率和波形的交流信号。 示波器 (Oscilloscope)： 用于观察和测量时域信号。 数字万用表 (Digital Multimeter)： 用于测量电压、电流、电阻和导通性。 电阻箱 (Resistor Box) / 各种固定电阻： 提供不同阻值的电阻元件。 电容箱 (Capacitor Box) / 各种固定电容： 提供不同容值的电容元件。 电感元件： 提供不同电感值的电感元件。 半导体元件： 包括各种型号的二极管、稳压二极管、BJT 和 MOSFET。 运算放大器 IC： 如 LM741、TL082 等。 数字逻辑 IC： 如 TTL 系列 (74LSxx) 或 CMOS 系列 (40xx) 的各种逻辑门、触发器、译码器等。 导线和连接器。 本书特色与价值 实践导向： 强调“做中学”，将理论与实践无缝结合。 循序渐进： 实验难度从易到难，逐步引导学生掌握复杂概念。 清晰指引： 每个实验都包含明确的目的、详细的步骤、必要的图示和结果分析指导。 问题导向： 实验设计中包含思考题和讨论项，鼓励学生深入理解原理。 培养能力： 帮助学生培养严谨的实验态度、数据分析能力、故障排除能力以及电路设计能力。 适应性强： 实验内容覆盖了电子工程和电气工程的基础课程，可供不同专业的学生使用。 结语 《电子学基础实验与电路分析实践》（实验手册）旨在成为学生探索电子世界、掌握扎实理论基础和实践技能的得力助手。我们相信，通过本书的引导，学生们不仅能够成功完成各项实验，更能培养出对电子技术产生持久兴趣和解决未来工程挑战的信心。这份实践性的指南，将陪伴每一位学习者在电子学的道路上，踏出坚实而精彩的第一步。

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说实话，我是一个对动手实践有天然恐惧的人，尤其是在面对各种电线、面包板和示波器时，总觉得哪里会出错，然后“砰”地一下搞砸了。但是，这本实验手册的编排风格让我彻底放下了心防。它最成功的地方在于它的“防呆”设计和详细的故障排除指南。很多实验手册只会告诉你“连接A到B”，而这本书会用非常具体的语言描述：“请确保红表笔连接到电容的正极，黑表笔连接到地线，否则您可能会看到负电压读数。”这种细致入微的指导，极大地减少了试错的成本和挫败感。更棒的是，在每个实验的末尾，它都会设置一个“结果分析与讨论”环节，要求我们不仅仅记录读数，还要解释为什么会得到这样的结果，这迫使我们进行更深层次的思考。我过去常常在实验做完后就觉得任务完成了，但这本书教会我，真正的学习发生在对结果的批判性分析中。如果你的大学课程要求你写一份严谨的实验报告，这本书里的结构和分析提示无疑是最好的模板，它教会的不仅仅是电路知识，更是一种严谨的工程思维习惯。

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坦白说，很多实验手册写得像是冷冰冰的技术文档，让人感觉非常疏离。但《电子基础实验与电路基础》（实验手册）在严谨性之外，还流露出一丝对学习者的关怀。它的语言是清晰的、直接的，但又不像教科书那样严肃到令人望而却步。我特别喜欢它在介绍一些经典电路（比如多谐振荡器或简单的运算放大器应用）时，会穿插一些历史背景或者实际生活中的应用案例。比如，当我们搭建一个基础的逻辑门电路时，它会提及这些电路是如何在早期的计算机或遥控设备中扮演关键角色的。这些“花絮”信息不仅让漫长的实验过程变得有趣起来，也让我意识到，我正在学习的这些基础知识，是支撑整个现代电子世界的基石。这种宏观视野的培养，使得我对学习的热情持续高涨，不再仅仅是为了应付考试而进行机械操作，而是真正为了理解背后的科学原理而投入。

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自从我开始使用这本《电子基础实验与电路基础》（实验手册）以来，我对电子学这门学科的看法简直是翻天覆地。以前我觉得电路图和原理图是抽象的符号集合，现在它们在我脑海中已经有了三维立体的形象。这本书的创新之处在于，它不仅仅满足于让你验证书本上的公式，而是鼓励你去探索“边界条件”。例如，在研究滤波器特性时，它会让你尝试使用不同质量的电容和电感，然后对比观察截止频率是如何随着元件质量的变化而移动的。这种探索性的任务，非常符合我作为一个偏爱钻研细节的学习者的胃口。它没有把所有答案都放在那里，而是为你铺好了探索的道路，剩下的逻辑推理和数据归纳需要你亲自完成。这对我准备未来的高级课程，比如信号处理或嵌入式系统设计，打下了非常扎实的基础。那些在课堂上听起来很玄乎的诸如“Q值”、“带宽”这些参数，在亲手搭建了电路并亲眼观察了其衰减曲线后，瞬间就变得无比直观和真实了。

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这本《电子基础实验与电路基础》（实验手册）简直是我的救星！我之前对电子学和电路理论的概念总是感到一知半解，那些枯燥的公式和理论看起来就像天书一样难以捉摸。然而，当我拿到这本书，翻开第一页，我立刻被它那种注重实践、引导式的教学方法所吸引。它没有直接堆砌晦涩难懂的数学推导，而是巧妙地将理论融入到每一个实际的实验步骤中。比如，当我们第一次搭建一个简单的串联电路时，书里不仅告诉你电阻的阻值和电流的流向，更会引导你去观察电压表和电流表读数的变化，让你亲手体会欧姆定律是如何在真实世界中运作的。这种“做中学”的方式极大地增强了我的学习兴趣和理解深度。每一章的实验设计都循序渐进，从最基本的元件识别和安全操作开始，逐步过渡到晶体管放大器和数字逻辑电路的构建。手册中的图示清晰明了，步骤描述得非常详尽，即便是初次接触实验设备的新手，也能在不求助他人的情况下，独立完成大部分操作。对于那些希望真正掌握电子工程核心技能的人来说，这本书提供的实践经验是无价之宝。我强烈推荐给所有正在啃《电子基础》或《电路分析》教材的学生，这本书是连接理论与现实的完美桥梁。

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我不得不提一下这本书的排版和资料的完整性。在这个数字信息爆炸的时代，一本好的纸质手册显得尤为珍贵。这本手册的纸张质量很好，可以承受反复的涂写和标记，而且墨水不易洇开，这对于需要反复查看接线图的实验来说至关重要。更重要的是，它提供的辅助材料几乎是“交钥匙”工程。随书附带的元器件清单非常精确，我只需要拿着这张清单去采购，就能确保所有的元件参数都是匹配和可用的，避免了因为元件参数不符而导致的实验失败。另外，对于一些复杂的集成电路（IC）芯片，它会附上关键引脚的功能图解，省去了我不得不去翻阅厚厚的芯片数据手册的麻烦。对于时间宝贵的学生来说，这种一体化的学习体验是极其高效的。它让你把精力集中在“如何让电路工作”上，而不是“在哪里找到这个元件的规格”。

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