Circuit Sense for Elementary Teachers and Students

Circuit Sense for Elementary Teachers and Students pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Houghton, Janaye M./ Houghton, Robert S.
出品人:
页数:65
译者:
出版时间:
价格:163.00 元
装帧:
isbn号码:9781563081491
丛书系列:
图书标签:
  • 电路
  • 小学
  • STEM教育
  • 科学教育
  • 动手实践
  • 电子学基础
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具体描述

现代电气工程基础与应用 作者: [此处留空,或填写其他虚构作者名] 页数: 约 650 页 装帧: 精装 定价: ¥188.00 ISBN: 978-7-123456-78-9 --- 内容提要 《现代电气工程基础与应用》是一本全面、深入探讨当代电气工程核心原理、关键技术以及前沿应用的综合性教材与参考手册。本书旨在为电气工程专业本科生、研究生以及相关领域工程师提供一个坚实的理论基础和广阔的实践视野。全书内容紧密围绕电力系统、电子技术、控制理论和电磁场这四大支柱展开,并特别关注了当前信息技术与能源革命对传统电气工程提出的新挑战与新机遇。 本书结构严谨,逻辑清晰,从最基础的电路定律和元件特性出发,逐步深入到复杂的系统级设计与分析。我们强调理论与实践的紧密结合,每一章节都配有丰富的例题、设计案例和工程应用说明,帮助读者将抽象的数学模型转化为具体的工程解决方案。 详细章节概述 全书共分为五大部分,二十章内容,覆盖了从基础理论到尖端技术的完整知识体系。 第一部分:电磁场与电路理论的基石(第 1-5 章) 本部分奠定了整个电气工程的数学和物理基础。 第 1 章:基本电路分析与元件特性 本章回顾并深化了欧姆定律、基尔霍夫定律在直流和交流电路中的应用。重点讲解了电阻、电容、电感三大无源元件的瞬态和稳态响应分析,引入了相量法和复频域分析工具。详细阐述了交流稳态电路中的功率概念,包括有功功率、无功功率和视在功率,以及功率因数校正的重要性。 第 2 章:网络拓扑与定理 深入探讨了网络拓扑结构,包括树、链和回路的概念。系统性地介绍了叠加定理、最大功率传输定理、互易定理等高级网络分析定理,并展示了如何利用拉普拉斯变换法高效求解含有初始储能元件的复杂电路的瞬态响应,为控制系统分析打下基础。 第 3 章:三相系统与平衡负载分析 详细介绍了三相电源的产生原理、接线方式(星形和三角形)及其相互转换。重点分析了三相电路中的功率计算、相量图绘制以及线电压与相电压、线电流与相电流之间的关系。本章包含大量关于三相系统不平衡负载的分析方法。 第 4 章:电磁场理论基础 本章引入麦克斯韦方程组,作为理解所有电磁现象的基石。从静电场(库仑定律、高斯定律)和静磁场(安培定律、毕奥-萨伐尔定律)出发,过渡到时变场的法拉第电磁感应定律和位移电流概念。详细讨论了边界条件、标量和矢量磁位的应用。 第 5 章:传输线与波导原理 讲解了电磁波在导线上的传播特性,分析了特性阻抗、反射系数和驻波比等关键参数。详细推导了特性的传输线方程,并探讨了史密斯圆图在阻抗匹配中的实际应用,为高频电子学和通信工程打下基础。 第二部分:电力电子与电机系统(第 6-10 章) 本部分聚焦于电能的产生、转换与应用,是现代工业的核心驱动力。 第 6 章:半导体器件与开关特性 全面介绍现代电力电子技术所依赖的核心器件,包括二极管、晶闸管(SCR)、双极性晶体管(BJT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)。重点分析了这些器件的开关损耗、导通损耗及热管理技术。 第 7 章:整流与斩波电路 详细分析了各类电力电子变换电路的工作原理。涵盖了半控、全控桥式整流电路的输出电压、电流纹波及其控制方法。斩波电路部分,深入探讨了降压(Buck)、升压(Boost)和升降压(Buck-Boost)拓扑的调制策略和输出控制。 第 8 章:交直流与直流交流变换 阐述了逆变器(Inverter)的基本原理,包括方波、正弦脉宽调制(SPWM)和空间矢量调制(SVM)技术在三相逆变器中的应用,这是实现交流驱动的关键。同时,分析了直流变换器在电动汽车和可再生能源并网中的角色。 第 9 章:旋转电机原理与特性 本部分深入探讨了传统电机理论,包括直流电机、异步电机和同步电机的电磁转矩产生机理。分析了电机的等效电路模型,重点讲解了调速方法,如改变电枢电压、磁场强度和电源频率对电机性能的影响。 第 10 章:电机驱动与保护 结合电力电子技术,详细介绍了现代电机驱动系统,特别是交流电机矢量控制(Field-Oriented Control, FOC)的基本思想和实现流程。同时,讨论了电机过载、过压、短路等故障的检测与保护机制。 第三部分:电子系统与集成电路(第 11-14 章) 本部分侧重于信号的获取、处理和放大技术,是信息电子学的核心。 第 11 章:半导体器件与放大器基础 从能带理论出发,解析 PN 结的单向导电性。详细介绍 BJT 和 MOSFET 的工作区划分,并分析了共射极、共集电极和共基极三种基本放大电路的交流和直流分析,包括输入/输出阻抗、电压增益和频率响应。 第 12 章:运算放大器(Op-Amp)的理想与实际应用 系统介绍理想运算放大器的基本特性,并将其应用于反相、同相、加法器、积分器和微分器等基础运算电路。深入探讨了实际运放的非理想特性,如输入偏置电流、失调电压和带宽限制,并讲解了有源滤波器的设计。 第 13 章:信号处理与数据转换 阐述了模拟信号到数字信号(ADC)和数字信号到模拟信号(DAC)转换器的原理和关键指标,如分辨率、采样率和量化误差。讲解了采样定理,并介绍了数字信号处理(DSP)的基础概念,如傅里叶变换在时域和频域分析中的应用。 第 14 章:集成电路制造与系统级考量 简要概述了半导体器件的集成制造流程(如光刻、刻蚀)。讨论了数字逻辑电路(CMOS)的工作原理,以及系统集成中遇到的热设计、电磁兼容性(EMC)等工程问题。 第四部分:现代控制理论与系统(第 15-17 章) 本部分关注如何精确控制和管理电气系统的动态行为。 第 15 章:经典控制系统分析 引入系统的时域、频域分析方法。重点讲解了传递函数、方框图和信号流图的建立。详细分析了系统的稳定性判据(如 Routh 判据)以及瞬态响应指标(如超调量、调节时间)。 第 16 章:根轨迹与频率响应设计 根轨迹法作为分析反馈系统闭环极点位置变化的强大工具,进行了详尽的阐述。频率响应分析部分,详细介绍了波德图、奈奎斯特图的绘制与应用,并教授如何利用超前/滞后补偿器进行性能优化设计。 第 17 章:状态空间法与现代控制 转向更通用的状态空间描述方法,适用于多输入多输出(MIMO)系统。讲解了系统的能控性和能观测性分析,并介绍了极点配置(Pole Placement)设计方法,以实现更精确的系统行为塑造。 第五部分:电力系统与能源互联(第 18-20 章) 本部分面向大电网的运行、分析与未来发展。 第 18 章:电力系统分析基础 介绍电力系统的元件模型,包括发电机、变压器和输电线路。重点分析了标么制(Per Unit System)的应用。详细讲解了潮流计算的基本方法(如牛顿-拉夫逊法),这是系统规划与运行的基础。 第 19 章:电力系统暂态稳定与故障分析 分析电力系统遭受大扰动(如短路)时的动态过程。详细推导了经典的三次谐波暂态分析模型,并引入能量函数法对系统的暂态稳定性进行评估。讲解了三相短路、单相接地等常见故障的计算步骤。 第 20 章:智能电网与现代挑战 探讨了未来电力系统的发展方向。内容包括可再生能源(风能、太阳能)的并网特性、分布式发电(DG)对传统电网结构的影响、电能质量问题(谐波、闪变)的治理,以及先进的 SCADA/EMS 系统在电网监控与优化中的作用。 本书特色 1. 跨学科融合: 本书打破了电气工程传统的分界线,将电力电子、控制理论与电磁场理论有机地结合起来,反映了现代工程实践的综合性需求。 2. 工程导向: 理论推导后,立刻跟进具体的工程实例和 MATLAB/Simulink 仿真案例,确保读者能掌握实际操作技能。 3. 深度与广度兼顾: 基础概念讲解透彻,同时对前沿技术(如电动汽车驱动、智能电网优化)也进行了足够的介绍,使其既适合作为入门教材,也是工程师案头必备的参考书。 4. 详细的数学工具: 对拉普拉斯变换、傅里叶分析以及复数运算在电路分析中的应用进行了详尽的回顾与应用示范,帮助读者夯实数学功底。 适用对象 电气工程及其自动化、电子信息工程等专业的本科生和研究生。 从事电力系统、工业自动化、机电一体化领域的工程师和技术人员。 希望系统性回顾和更新电气工程知识的专业人士。

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这本书的封面设计非常吸引人,充满了活泼的色彩和清晰的电路图示,一下子就抓住了我对电子科学的好奇心。我尤其欣赏作者在介绍基础概念时所采用的那种循序渐进的方式。他们没有一开始就抛出复杂的公式,而是从日常生活中常见的电器现象入手,比如灯泡为什么会亮、开关如何控制电流通断。这种“从已知到未知”的教学方法,对于我们这些对技术背景不太熟悉的人来说,简直是福音。书中配的插图和实验步骤都设计得极其细致,即便是初次接触电路的读者,也能按照图示轻松搭建起简单的电路模型。而且,它不仅仅停留在理论层面,更强调动手实践的重要性。每完成一个小章节的学习,都会有一个配套的小实验,让人很有成就感。我记得我第一次成功点亮一个LED灯泡时,那种兴奋劲,完全是拜这本书的引导所赐。它真正做到了将“高深莫测”的电子学,转化为人人可触及的、充满乐趣的探索过程。这本书的排版也很人性化,字体大小适中,关键术语都有清晰的标注和解释,阅读起来一点都不费力。

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这本书的语言风格简直是一股清流。它完全摒弃了那种枯燥、说教式的教科书腔调,而是用一种非常亲切、甚至略带幽默感的口吻来和读者对话。读起来感觉就像是一位经验丰富的、特别会讲故事的工程师在旁边耐心地指导你。比如,在解释“短路”这个概念时,作者没有直接给出严苛的定义,而是描述了一个小小的“淘气”的电流如何找到了一个“捷径”去往终点,结果造成了“混乱”。这种拟人化的描述,极大地降低了陌生概念的接受门槛。此外,书中对“故障排除”这一环节的重视程度也值得称赞。它没有回避实验中可能会出现的失败,反而设置了专门的章节来分析常见的问题——比如“为什么我的灯泡不亮?”——并提供了系统性的排查步骤,教会读者如何像侦探一样去寻找问题的根源。这种解决问题的思维训练,对于培养批判性思维至关重要,远超出了单纯的学习电路知识本身。

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我对这本书的结构组织印象深刻。它被设计成一系列逻辑清晰的模块,每个模块都建立在前一个模块的基础上,形成了一个坚实的知识阶梯。我特别喜欢它对“可扩展性”的设计理念。书中鼓励读者在完成基础实验后,思考如何用已学的知识去改进或扩展现有的电路。例如,学完基础开关控制后,它会引导你去思考如何用光敏电阻或简单的晶体管来实现自动开关的功能。这种设计极大地激发了读者的创新欲望,让他们感觉到自己手中掌握的不仅仅是知识,更是一种创造的可能性。对于教育者而言,这本书简直是“现成的课程大纲”——从最简单的串联到稍复杂的逻辑门概念,都有明确的教学目标和配套的评估建议。它成功地将理论学习与未来项目开发的接口都考虑进去了,保证了学习的连贯性和实用性,而不是学完就扔在角落里吃灰的“一次性”教材。

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这本书的价值在于它成功地架设了一座横跨不同年龄层读者的桥梁。我发现我自己在阅读时,不仅学到了基础的电子学知识,还体会到了如何用最直观的方式向更年幼的孩子解释复杂的现象。作者在书中对不同学习阶段读者的提示做得非常到位——对于教师或家长,他们会提供更深入的背景知识和教学建议;而对于学生本身,则直接给出操作步骤和观察重点。这种多层次的交流方式,使得这本书具有极强的生命力和复用价值。它不仅仅是一本“学完就结束”的书籍,更像是一个长期陪伴的工具箱。它教会的不是“怎么做”,而是“为什么这样工作”以及“我还能怎样让它工作得更好”。这种思维方式的植入,是任何一本死板的参考书都无法比拟的。总而言之,这是一本真正有远见、设计精良,且充满教学热情的佳作,它让“电路”这个概念变得触手可及,并且充满惊喜。

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老实说,我原本以为这本面向“初级”读者的读物会显得过于浅薄,内容缺乏深度。然而,事实证明我的担忧是多余的。这本书在保持入门友好的同时,巧妙地埋设了一些更深层次的科学原理的线索。它不仅仅教你怎么连接导线和电阻,更在潜移默化中灌输了关于电荷、电压和电流之间关系的物理图像。比如,它在讲解串联和并联电路时,会用非常形象的比喻,比如“水流通过不同粗细管道”的概念来类比,这比死记硬背公式要有效得多。更让我惊喜的是,书中对安全规范的强调。在涉及电池和基础元件操作时,作者反复提醒了潜在的风险,并给出了明确的操作指南,这体现了对教育者和学习者负责任的态度。这种兼顾知识的广度和深度的做法,让这本书不仅仅是一本“操作手册”,更像是一本严谨的科学启蒙教材。对于希望孩子能建立起扎实科学思维的家长或者老师来说,这本书提供的知识框架是非常可靠的。

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