COLC (Naval Academy) Fundamentals of Electric Circuits pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Mcgraw-Hill Publishing Company

作者:Charles Alexander

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2007

价格:0

装帧:Hardcover

isbn号码:9780077231279

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经典电路理论的基石：理解与应用 本书旨在为读者提供一个全面、深入且实用的基础电路理论学习框架。本书的构建基于严谨的科学原理和清晰的逻辑结构，旨在帮助不同背景的学习者，无论是工程专业的学生、技术人员，还是对电子学充满热情的自学者，都能扎实地掌握电路分析的核心概念和方法。 核心内容聚焦于电路分析的基石，即直流（DC）和交流（AC）电路的基本定律、元件特性以及系统化分析技术。我们摒弃了对特定商业软件或过于前沿、晦涩难懂的高级主题的过度渲染，而是将精力集中在那些经过时间检验、无论技术如何发展都不可动摇的理论基础之上。 第一部分：基础概念与元件的精确描绘 本书的开篇建立了一个坚实的数学和物理基础，确保读者能够从零开始构建对电路现象的直观理解。 1. 电学基本量与单位： 我们首先详细阐述了电荷、电流、电压和功率这四个核心物理量。区别于简单的定义，我们深入探讨了它们在实际系统中的物理意义和单位之间的换算关系。特别强调了瞬时值、平均值和有效值（RMS）的概念，为后续的交流分析打下基础。 2. 理想电路元件的精细剖析： 电阻（Resistor）： 不仅介绍了欧姆定律 ($V=IR$) 的应用，还详细讨论了电阻的物理结构、功率耗散的理解，以及温度对电阻值的影响。同时，对非线性元件（如灯泡、保险丝）在特定条件下的近似线性化处理进行了探讨。 电容（Capacitor）： 对电容的存储电荷能力进行了深入分析，重点解释了电容两端的电压不能突变的物理原因。我们详细推导了串联和并联电容器的等效公式，并介绍了电容在时域中的动态响应特性（如充放电曲线的数学表达）。 电感（Inductor）： 阐述了磁场与电流之间的联系，详细解释了法拉第电磁感应定律和楞次定律在电感器上的体现。着重分析了电感器对电流变化的抵抗作用，并推导了 $V = L frac{di}{dt}$ 的物理含义。 3. 节点、回路与参考方向： 建立统一的分析语言至关重要。本书详细定义了节点、支路和回路的概念。通过大量的实例图示，指导读者如何正确地设定电压和电流的参考方向，这对于后续应用基尔霍夫定律的准确性至关重要。 第二部分：直流电路的系统化分析方法 本部分是电路分析的“骨架”，侧重于将电路简化和求解的实用工具箱。 1. 基尔霍夫定律（KCL 和 KVL）： 这是所有电路分析的出发点。我们通过清晰的步骤指导读者如何将复杂的网络分解为一组可解的线性方程组。重点在于理解KCL（节点电流定律）和KVL（节点电压定律）背后的能量守恒和电荷守恒原理。 2. 电路等效化技术： 电阻的串联与并联简化： 从基本定义出发，推导并应用等效电阻的计算公式。 星形（Y）-三角形（Δ）转换： 这是一个关键的简化工具，特别适用于无法通过简单串并联组合简化的三端网络。本书提供了详细的推导过程和实际应用案例，强调了其在对称性分析中的重要性。 3. 电路定理的强大威力： 我们系统地介绍了解决复杂线性电路的五大核心定理，并展示了它们在简化计算中的优势： 叠加定理（Superposition Theorem）： 解释了线性叠加的适用条件，即系统必须是线性的，这要求我们必须独立考虑每个独立源的作用，并最终将结果线性相加。 戴维宁定理（Thévenin's Theorem）： 强调了将复杂网络简化为一个等效电压源和一个串联等效电阻的能力，这对于分析电路的负载效应至关重要。 诺顿定理（Norton's Theorem）： 阐述了与戴维宁定理互补的简化形式，即一个等效电流源并联一个等效电阻，并详细分析了戴维宁等效与诺顿等效之间的相互转换关系。 最大功率传输定理： 结合戴维宁/诺顿分析，推导出在何种负载条件下可以从源获得最大输出功率，并讨论了实际系统中的应用限制。 第三部分：动态电路与一阶系统的瞬态响应 本部分将时间维度引入电路分析，处理储能元件对电路行为的影响。 1. 自然响应与强制响应： 引入了“无源电路”的自然响应分析，理解电路的固有特性（如时间常数 $ au$）。 2. 一阶电路（RC 和 RL 电路）： 时间常数 ($ au$) 的物理意义： 详细解释了 $ au = RC$ 和 $ au = L/R$ 如何决定系统响应的速度。 阶跃响应分析： 重点分析了电路在受到恒定电压或电流源瞬时激励（如开关动作）时的电压和电流变化过程，从数学上推导出指数函数形式的解。 储能元件的初始与最终条件： 强调了在开关动作前后的瞬间，电容电压和电感电流保持不变这一关键物理约束。 第四部分：稳态交流（AC）电路分析的引入 此部分将分析扩展到随时间正弦变化的信号，这是现代电子学和电力系统的基础。 1. 正弦波的数学表示与相量（Phasor）的概念： 详细介绍了正弦函数的周期性、频率和相位。通过欧拉公式，将微分方程的求解转化为代数方程的求解——即相量分析法的核心。 2. 阻抗（Impedance）与导纳（Admittance）： 复数在电路中的应用： 详细定义了电阻、电容和电感在复数平面上的阻抗表示形式 ($Z_R, Z_C, Z_L$)。 串并联阻抗的计算： 将直流电路中的串并联规则直接应用于复数阻抗，实现对交流电路的简化。 3. 交流稳态分析： 阐明了在正弦激励下，所有电压和电流最终都会达到一个具有特定频率、振幅和相位的稳态正弦波。读者将学会利用相量分析法，应用KCL、KVL、戴维宁和诺顿定理于交流网络中，求解稳态电压和电流。 本书的教学目标是培养读者通过第一性原理（First Principles）解决电路问题的能力，强调对基本定律的深刻理解，而非仅仅依赖记忆公式。通过大量的例题和习题的配合，确保读者在掌握理论的同时，也能熟练应对各种实际电路配置的挑战。

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这本书的排版和插图设计真的非常用心，看得出来在制作上是下了大功夫的。封面设计简洁大气，内页的纸张质量也相当不错，拿在手里很有分量感。章节的划分清晰明了，从最基础的电路理论开始，循序渐进地引入更复杂的概念，对于初学者来说，这种结构非常友好。我尤其欣赏它在每一个知识点讲解之后都紧跟着的例题和思考题，这些题目不仅仅是简单的数值计算，很多都涉及到对物理现象的深刻理解，能有效帮助读者将理论知识转化为解决实际问题的能力。书中的图示部分，无论是原理图还是波形图，都绘制得非常精准和直观，很多复杂电路的简化过程，通过图示的逐步展开，变得异常清晰。不过，我个人觉得在某些高级主题，比如非线性电路分析部分，如果能加入一些现代仿真软件（如SPICE）的应用示例，那对工程实践的指导意义会更大。总体来说，这是一本既注重理论深度，又兼顾阅读体验的优秀教材，适合作为专业入门的首选读物。

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我发现这本书在侧重点上明显偏向于传统电气工程的经典理论，对于近些年来飞速发展的微电子和信号处理领域的前沿内容覆盖略显不足。它在直流电路、基本元件（电阻、电容、电感）的分析上做得无懈可击，拉普拉斯变换、傅里叶分析等工具的介绍也相当扎实，这些都是电学的基础。然而，当涉及到现代集成电路中的非理想效应、开关电源拓扑的快速演变，或者嵌入式系统中常见的数字逻辑与模拟电路的接口问题时，内容就显得有些滞后和简略了。我期待看到更多关于半导体器件特性的深入探讨，以及如何将这些基础知识快速应用到现代电子系统设计中的案例分析。也许作者的初衷是聚焦于“基础”，但对于当今的工科学生而言，“基础”的定义正在被拓宽，这本书在这一点上略显保守，需要读者自己补充大量的现代应用知识才能跟上行业步伐。

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这本书的翻译质量，坦白地说，令人不敢恭维。尽管内容本身是顶级的，但中文版本的阅读流畅度却大打折扣。很多句子结构显得非常生硬和拗口，明显是直译自英文原版，没有进行充分的本地化润色，导致一些原本清晰的逻辑链条在翻译后变得断裂和晦涩。例如，一些描述电路行为的动词选择，在中文语境下显得非常别扭，使得理解那些精妙的物理细节需要花费额外的心思去“解码”。更严重的是，图表中的标注和文字说明的对应有时会出现错位或者不一致的情况，这在严谨的理工科教材中是致命的缺陷。我不得不经常对照英文原版来确认一些关键术语的准确含义，这极大地打断了阅读的节奏和学习的连贯性。对于一本定价不菲的专业书籍而言，这种质量的翻译是完全不可接受的，极大地损害了原著的学术价值。

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这本书的行文风格实在是太“学术”了，感觉作者更像是在写一篇严谨的硕士论文，而不是面向广大学生群体的教材。语言上充满了大量的专业术语和复杂的数学推导，虽然这保证了内容的准确性和深度，但对于刚刚接触电路理论的新手来说，阅读体验简直是一场“灾难”。很多关键概念的引入都显得有些突然，缺乏足够的背景铺垫和直观的物理图像描述，常常需要我反复查阅其他辅助资料才能理解作者想要表达的真正含义。例如，在分析交流稳态电路时，相量法的引入过程写得非常晦涩，如果能多用一些生活中的类比或者更贴近实际应用场景的描述来辅助解释，效果可能会好很多。总而言之，这本书的知识密度非常高，信息量巨大，但叙述方式过于冰冷和抽象，更适合已经有一定基础，需要查阅特定深度知识点的进阶学习者，而非作为启蒙读物。

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从教师的角度来看，这本书的习题设置是其最大的亮点之一，但同时也可能是部分学生觉得最头疼的地方。它的课后习题设计梯度非常合理，从基础概念的巩固到复杂的系统级问题都有涵盖。特别是一些开放性的设计挑战题，鼓励学生不仅仅是计算，更要思考电路的物理限制和优化方向。这些题目很少直接给出标准答案，更多的是引导学生自行推导出解决方案，这极大地锻炼了学生的独立分析能力和工程思维。但必须要承认，对于那些习惯于标准公式套用和标准答案的学生来说，这本书的习题体系会带来很大的挫败感。它要求读者真正掌握原理，而不是仅仅记住步骤。如果能配套提供一个详细的、包含不同解题思路的教师用参考答案手册，相信对广大一线教师的工作会有极大的助益，也能帮助学生更好地自我纠错和学习。

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