本書是電工學概論領域的經典教材，也是暢銷教材。作者通過講授電工學原理來激勵學生學習，并關注于解決各個工程領域的特定的或者有趣的問題，同時還提供了詳盡的例題和實際的應用范例。本書包含電路分析、數字系統、電子器件與電路、電機學四大模塊，主要內容包括： 電阻性電路、電感與電容、瞬態電路分析、正弦穩態電路分析、頻率響應與諧振、數字邏輯電路、微機原理、基于計算機的測量系統、二極管、放大電路、場效應管和三極管、運算放大器、磁路與變壓器及直流、交流電機。
本書是電工學概論領域的經典教材，也是暢銷教材。作者通過講授電氣工程原理來激勵學生學習，并應用于解決各個工程領域的特定的或者有趣的問題，同時還提供了詳盡的例題和實際應用范例。
第Ⅰ部分電路 br/
第1章介紹 br/
1.1電氣工程綜述 br/
1.1.1電氣工程應用的子領域 br/
1.1.2為什么需要學習電氣工程 br/
1.1.3本書內容 br/
1.2電路、 電流和電壓 br/
1.2.1電路的基本知識 br/
1.2.2液體流動模擬 br/
1.2.3電路 br/
1.2.4電流 br/
1.2.5參考方向 br/
1.2.6直流電流和交流電流 br/
1.2.7用雙下標符號表示電流 br/
1.2.8電壓 br/ 第Ⅰ部分電路<br/>
第1章介紹<br/>
1.1電氣工程綜述<br/>
1.1.1電氣工程應用的子領域<br/>
1.1.2為什么需要學習電氣工程<br/>
1.1.3本書內容<br/>
1.2電路、 電流和電壓<br/>
1.2.1電路的基本知識<br/>
1.2.2液體流動模擬<br/>
1.2.3電路<br/>
1.2.4電流<br/>
1.2.5參考方向<br/>
1.2.6直流電流和交流電流<br/>
1.2.7用雙下標符號表示電流<br/>
1.2.8電壓<br/>
1.2.9參考極性<br/>
1.2.10電壓的雙下標符號表示<br/>
1.2.11開關<br/>
1.3功率和能量<br/>
1.3.1關聯參考方向<br/>
1.3.2能量計算<br/>
1.3.3單位前綴<br/>
1.4基爾霍夫電流定律<br/>
1.4.1基爾霍夫電流定律的物理基礎<br/>
1.4.2串聯電路<br/>
1.5基爾霍夫電壓定律<br/>
1.5.1基爾霍夫電壓定律中的能量守恒<br/>
1.5.2并聯電路<br/>
1.6電路元件簡介<br/>
1.6.1導線<br/>
1.6.2電壓源<br/>
1.6.3理想電路元件與實際電路元件<br/>
1.6.4受控電壓源<br/>
1.6.5電流源<br/>
1.6.6受控電流源<br/>
1.6.7電阻器和歐姆定律<br/>
1.6.8電導<br/>
1.6.9電阻<br/>
1.6.10與電阻有關的物理參數<br/>
1.6.11電阻的功率計算<br/>
實際應用1.1應用電阻測量應變<br/>
1.6.12電阻器與電阻<br/>
1.7電路簡介<br/>
1.7.1使用任意參考方向<br/>
本章小結<br/>
習題<br/>
實踐測試第2章電阻電路<br/>
2.1電阻的串聯和并聯<br/>
2.1.1電阻的串聯<br/>
2.1.2電阻的并聯<br/>
2.1.3電導的串并聯<br/>
2.1.4串聯和并聯電路<br/>
2.2用串/并聯的等效變換進行網絡分析<br/>
2.2.1應用串/并聯等效變換分析電路<br/>
2.2.2用串/并聯熱電阻控制功率<br/>
2.3分壓和分流電路<br/>
2.3.1分壓原理<br/>
2.3.2分流原理<br/>
2.3.3基于分壓原理的位置傳感器<br/>
2.4節點電壓分析法<br/>
2.4.1選擇參考節點<br/>
2.4.2設定節點電壓<br/>
2.4.3根據節點電壓分析法分析電路元件電壓<br/>
2.4.4根據節點電壓列寫KCL方程<br/>
2.4.5標準形式的電路方程<br/>
2.4.6一種列寫矩陣方程的快捷方法<br/>
2.4.7求解電路方程<br/>
2.4.8使用MATLAB求解電路方程<br/>
2.4.9LabVIEW MathScript<br/>
2.4.10含有電壓源的電路<br/>
2.4.11含有受控源的電路<br/>
2.4.12應用MATLAB符號工具箱得到符號解<br/>
2.4.13檢驗答案<br/>
2.5網孔電流分析法<br/>
2.5.1選擇網孔電流<br/>
2.5.2列寫求解網孔電流的方程<br/>
2.5.3求解網孔電流方程<br/>
2.5.4直接寫出網孔電流方程的矩陣形式<br/>
2.5.5含有電流源電路的網孔電流方程<br/>
2.5.6含有受控源的電路<br/>
2.6戴維南和諾頓等效電路<br/>
2.6.1戴維南等效電路<br/>
2.6.2諾頓等效電路<br/>
2.6.3分析戴維南（諾頓）等效電路的步驟<br/>
2.6.4電源的等效變換<br/>
2.6.5最大功率傳輸<br/>
實際應用2.1 一個重要的工程問題： 電動汽車的能量存儲系統<br/>
2.7疊加原理<br/>
2.7.1線性<br/>
2.7.2用疊加法求解電路<br/>
2.8惠斯通電橋<br/>
本章小結<br/>
習題<br/>
實踐測試第3章電感與電容<br/>
3.1電容<br/>
3.1.1流體模型<br/>
3.1.2根據電壓計算儲存的電荷<br/>
3.1.3電容的電壓與電流關系<br/>
3.1.4由電流計算電容電壓<br/>
3.1.5儲存的能量<br/>
3.2電容的串聯與并聯<br/>
3.2.1電容的并聯<br/>
3.2.2電容的串聯<br/>
3.3電容器的物理特征<br/>
3.3.1平行板電容器的電容<br/>
3.3.2實際電容器<br/>
3.3.3電解電容器<br/>
3.3.4寄生效應<br/>
3.4電感<br/>
3.4.1流體模型<br/>
3.4.2根據電壓計算電流<br/>
3.4.3儲存的能量<br/>
3.5電感的串/并聯<br/>
3.6實際電感元件<br/>
3.6.1寄生效應<br/>
應用實例3.1電子閃光燈<br/>
3.7互感<br/>
3.7.1線性差動變壓器<br/>
3.8用MATLAB進行符號積分與微分運算<br/>
3.8.1MATLAB中的折線函數<br/>
本章小結<br/>
習題<br/>
應用測試第4章暫態分析<br/>
4.1一階RC電路<br/>
4.1.1電容通過電阻進行放電<br/>
4.1.2直流電源對電容充電<br/>
4.2直流穩態<br/>
4.3RL電路<br/>
4.4其他激勵作用下的RC和RL電路<br/>
4.4.1微分方程的解<br/>
4.4.2解方程的步驟<br/>
4.5二階電路<br/>
4.5.1微分方程<br/>
4.5.2力學的模擬<br/>
4.5.3二階方程的解<br/>
4.5.4二階系統的標準階躍響應<br/>
4.5.5并聯LC電路<br/>
實際應用4.1電子學與汽車維護的藝術<br/>
4.6用MATLAB的符號工具箱進行暫態分析<br/>
4.6.1線性微分方程組的求解<br/>
本章小結<br/>
習題<br/>
練習測試第5章正弦穩態分析<br/>
5.1正弦電流和電壓<br/>
5.1.1均方根值<br/>
5.1.2正弦電量的均方根值<br/>
5.1.3非正弦電壓或電流的有效值<br/>
5.2相量<br/>
5.2.1相量的定義<br/>
5.2.2用相量實現正弦量相加<br/>
5.2.3正弦量求和運算的步驟<br/>
5.2.4旋轉矢量<br/>
5.2.5相位關系<br/>
5.3復阻抗<br/>
5.3.1電感<br/>
5.3.2電容<br/>
5.3.3電阻<br/>
應用實例5.1我在哪里？現在是什么時間？（相位測量的應用之一）<br/>
5.4用相量和復阻抗進行電路分析<br/>
5.4.1基爾霍夫定律的相量形式<br/>
5.4.2用相量和復阻抗進行電路分析<br/>
5.4.3節點電壓分析<br/>
5.4.4網孔電流分析<br/>
5.5交流電路的功率<br/>
5.5.1單個負載的功率<br/>
5.5.2電感負載的電流、 電壓和功率<br/>
5.5.3電容負載的電流、 電壓和功率<br/>
5.5.4無功功率的重要性<br/>
5.5.5一般負載功率的計算<br/>
5.5.6功率因數<br/>
5.5.7無功功率<br/>
5.5.8視在功率<br/>
5.5.9單位<br/>
5.5.10功率三角形<br/>
5.5.11其他功率關系<br/>
5.5.12復功率<br/>
5.5.13功率因數校正<br/>
5.6戴維南和諾頓等效電路<br/>
5.6.1戴維南等效電路<br/>
5.6.2諾頓等效電路<br/>
5.6.3最大功率傳輸<br/>
5.7三相對稱電路<br/>
5.7.1相序<br/>
5.7.2YY連接<br/>
5.7.3三相功率<br/>
5.7.4無功功率<br/>
5.7.5線電壓<br/>
5.7.6Δ形電源<br/>
5.7.7Y形和Δ形負載<br/>
5.7.8ΔΔ連接<br/>
5.8用MATLAB進行交流分析<br/>
5.8.1MATLAB中的復數數據<br/>
5.8.2在MATLAB中尋找數據的極坐標形式<br/>
5.8.3為MATLAB添加新函數<br/>
5.8.4用MATLAB求解網絡方程<br/>
本章小結<br/>
習題<br/>
實踐測試第6章頻率響應、 波特圖和諧振<br/>
6.1傅里葉分析、 濾波器和傳遞函數<br/>
6.1.1傅里葉分析<br/>
6.1.2濾波器<br/>
6.1.3傳遞函數<br/>
實際應用6.1有源消聲器<br/>
6.2一階低通濾波器<br/>
6.2.1傳遞函數的幅值和相位圖<br/>
6.2.2傳遞函數的應用<br/>
6.2.3一階低通濾波器的應用<br/>
6.2.4不同頻率下的相量用法<br/>
6.3分貝、 級聯和對數頻率坐標<br/>
6.3.1二端口網絡的級聯<br/>
6.3.2對數頻率坐標<br/>
6.4波特圖<br/>
6.4.1相位圖<br/>
6.5一階高通濾波器<br/>
6.5.1傳遞函數的幅頻特性和相頻特性<br/>
6.5.2一階高通濾波器的波特圖<br/>
6.6串聯諧振<br/>
6.6.1串聯諧振電路用作帶通濾波器<br/>
6.7并聯諧振<br/>
6.8理想濾波器和二階濾波器<br/>
6.8.1理想濾波器<br/>
6.8.2二階低通濾波器<br/>
6.8.3比較一階和二階濾波器<br/>
6.8.4二階高通濾波器<br/>
6.8.5二階帶通濾波器<br/>
6.8.6二階帶阻（陷波）濾波器<br/>
6.9使用MATLAB軟件求傳遞函數和波特圖<br/>
6.9.1使用符號工具箱導出傳遞函數<br/>
6.10數字信號處理<br/>
6.10.1模數信號轉換<br/>
6.10.2數字濾波器<br/>
6.10.3數字低通濾波器<br/>
6.10.4其他數字濾波器<br/>
6.10.5簡單的陷波濾波器<br/>
6.10.6數字濾波器的仿真<br/>
6.10.7濾波技術的比較<br/>
本章小結<br/>
習題<br/>
模擬測試第Ⅱ部分數 字 系 統<br/>
第7章邏輯電路<br/>
7.1邏輯電路的基本概念<br/>
7.1.1數字信號處理的優點<br/>
7.1.2正邏輯與負邏輯<br/>
7.1.3電平區和噪聲容限<br/>
7.1.4數字字<br/>
7.1.5數字信息的傳輸<br/>
7.1.6數字信息處理系統的應用<br/>
7.2二進制數的表示<br/>
7.2.1二進制數<br/>
7.2.2十進制數與二進制形式的轉換<br/>
7.2.3二進制數的代數運算<br/>
7.2.4十六進制數和八進制數<br/>
7.2.5二進制編碼的十進制數<br/>
7.2.6格雷碼<br/>
7.2.7補碼運算<br/>
7.3組合邏輯電路<br/>
7.3.1基本門電路<br/>
7.3.2非門（反相器）<br/>
7.3.3或門<br/>
7.3.4布爾代數<br/>
7.3.5布爾代數式的實現<br/>
7.3.6摩根定理<br/>
7.3.7與非門、 或非門和異或門<br/>
7.3.8電路的與非門和或非門實現<br/>
7.4邏輯電路的綜合<br/>
7.4.1與或式(SOP式)的電路實現<br/>
7.4.2或與式（POS）的電路實現<br/>
7.4.3譯碼器、 編碼器和解碼器<br/>
7.5邏輯電路的化簡<br/>
7.5.1卡諾圖<br/>
7.5.2如何獲得最簡的或與式<br/>
7.6時序邏輯電路<br/>
7.6.1觸發器<br/>
7.6.2寄存器<b
前 言
與過去的版本一致，編寫本書的指導思想主要有以下三點：第一，從長遠來看，學生學好基本概念就是為將來的發展打好基礎；其次，通過解決不同領域的實際和有趣的問題，可以激發學生的學習熱情；第三，盡可能避免學生遭遇學習挫折。 本書主要包括電路分析、數字系統、電子學與電機學等內容，適用于電氣工程專業學生的導論課程或者非電類專業學生的綜合性課程，要求學生學習過基礎物理學和單變量微積分的課程即可。采用本書授課，有利于提高以下方面的理論與實驗技能： ● 基本電路分析與測量 ● 一階和二階電路的瞬態響應 ● 交流穩態電路 ● 諧振與頻率響應 ● 數字邏輯電路 ● 微控制器 ● 基于計算機的測量儀器（包括LabVIEW軟件） ● 二極管電路 ● 放大電路 ● 場效應管與雙極結型晶體管 ● 運算放大器 ● 變壓器 ● 交流電機與直流電機 ● 計算機輔助電路分析（Multisim和MATLAB軟件） 本書注重基本概念，每一章都安排一段內容，概括介紹電氣工程理論在其他領域中的應用，主要包括內燃機中的抗震信號處理、心臟起搏器、動態噪聲控制和全球定位系統等。 作者非常歡迎讀者對本書進行評價，尤其是提出寶貴的修改意見和建議，這將體現在修訂版中。作者的電子郵件地址：arhamble@mtu.edu。 MATLAB及其符號工具箱 在本書中，我們將給出更多的實例來闡明如何將MATLAB軟件應用于網絡分析，包括如何發揮其符號數學解決能力。所有例題、練習和習題都基于MATLAB R2008a版本，而符號工具箱則基于Maplesoft公司的Maple軟件。注意，如果采用其他版本的軟件，可能因為具備不同的功能導致以下兩種結果：其一，不能運行程序；其二，運行程序的結果與本書提供的形式有所不同。上述結論毋庸置疑，如果啟動MATLAB R2008b版本，將默認使用MuPAD（MathWorks公司的產品），而不是Maple軟件工具。 學生資源 全新的網址為學生提供了更新、更豐富的資源，可單獨購買資源下載賬號。登錄www.pearsonhighered.com/hambley international即可獲取下列資源①： ● Pearson eText，這是一部完整的在線電子書，具有重點內容提示、筆記和檢索功能。 ● 視頻解答，針對每章有代表性的習題提供完整的逐步求解過程。 ● 學生解答手冊，每章的PDF文件提供了各章練習和標注有星號的習題的答案，以及全部測驗題的詳細解答。 ● MATLAB文件夾，包含了書中討論到的例題的m文件，除了使用Symbolic工具箱分析例題，這些文件也可以采用MathScript軟件來運行。還有一個MathScript文件夾，包含其能夠運行的m文件。 ● Multisim 10.1文件夾，包含了Multisim軟件使用教程，以及書中大量電路的仿真分析。從附錄D中可以獲取更豐富的信息。 ● OrCAD 16.2文件夾，包含OrCAD Capture CIS 16.2軟件使用教程，從附錄D中可以獲取更豐富的信息。（OrCAD Capture的新版本可以從以下網址下載：http://www.ema-eda.com/products/orcad/demosoftware.aspx。） ● 附錄G，即OrCAD 10.5軟件的使用教程。該PDF文件便于使用以前版本的教師能夠繼續使用該版本的程序，也是對本書第四版附錄D的更新。 ● 虛擬儀器文件夾，包含9.4節涉及的LabVIEW程序。 教師資源 教師資源如下： ● 完整版本的習題解答 ● 本書配套的PPT 教師資源可以在www.personhighered.com下載，如果需要賬號和密碼，請聯系本地的Pearson代理。② 第五版的新增內容 ● 增加了測驗題，便于學生在每章結束時進行復習和測驗。附錄E包含實際測試的所有答案，完整解答則在網站的學生資源中給出。 ● 第2章~第6章增加了使用MATLAB和符號工具箱進行網絡分析的內容。 ● 增加了大約150道習題，替換并更新了以前版本的習題。 ● 在第2章增加了對電導的討論，闡述如何快速寫出節點和網孔方程，并使用MATLAB對網絡方程進行數值與符號求解，并增加了兩個新例子。刪除了采用疊加原理求解含受控源電路的內容，增大了疊加原理應用的篇幅。 ● 3.8節增加了使用MATLAB求解積分和微分方程的內容。 ● 4.6節增加了采用MATLAB符號工具箱進行瞬態分析的內容。 ● 第5章增加了復功率的概念，5.8節增加了使用MATLAB分析交流電路的內容。 ● 6.9節增加了傳遞函數和波特圖。修改了數字信號處理的內容，并移至6.10節進行討論。 ● 將第9章修改為闡述LabVIEW軟件的升級。 ● 對全書的內容進行了修訂與完善。 ● 新版本的附錄D用于介紹National Instrument公司的Multisim軟件，學生通過網絡可以獲取使用Multisim軟件求解書中習題的方法，從附錄D中可以獲取更豐富的信息。以前版本的附錄D（基于OrCAD 10.5）也可以在網站中下載。 ● 附錄E增加了實際測試的答案。 基礎知識 應掌握基礎物理學和單變量微積分的知識，提前學習過微積分的課程對于學習本書會有所幫助，但并不是必要的。微分方程將在第4章的瞬態分析中出現，可以從基本的計算中訓練求解技巧。 教學特點 本書采取了多種方式來激發學生的學習興趣、避免概念混淆和引導學生了解書中具體內容與本專業的相關性。教學特點如下： ● 每章開始有一段對于學習目標的描述。 ● 在頁邊空白處適當強調和總結關鍵知識點或者學生需要避免的常見錯誤。 ● 用加框文字表示電工理論在其他工程領域的應用，例如關于動態噪音的消除（第313頁）、心臟起搏器（第411頁）。 ● 解題過程循序漸進，例如節點電壓分析的解題步驟總結（第94頁~第95頁）或者戴維寧等效電路分析的小結（第113頁）。 ● 每章結束有一組測驗題，方便學生測驗所學知識，答案見附錄E，完整的解答在網站下載的學生解答手冊中。 ● 對于書中的練習和測驗題的完整解答，以PDF文件形式上傳于網站中供學生下載，這有利于學生建立信心，并確定自己需要補充學習的內容。 ● 在每章結束時進行小結，以供學生參考。 ● 重要公式在書中突出顯示，提示讀者重視這些重要的結果。 滿足認證培訓教學的需求 本書為多種授權認證培訓提供了很好的選擇，工程認證標準（Criteria for Accrediting Engineering）要求畢業生應具備“應用數學、科學和工程知識的能力”和“認識、表述和解決工程問題的能力”。本書正是為培養學生的這些能力而編寫的。 同時，畢業生必須具備“設計、組織實驗及分析、解釋數據的能力”。第9章的內容就是旨在培養這一能力，如果課程學習還包含此類實驗，那么這方面的能力可得到進一步的提升。 此外，工程認證標準要求培養“團隊協作能力”和“有效溝通的能力”。基于本書的課程，為非電類專業學生提供了相關的知識及有效地與電氣工程師溝通的能力訓練。本書也有助于電氣工程師了解電工理論在其他工程領域的應用，為了加強交流，每章的習題都要求學生用自己的想法來解釋電氣工程的概念。 本書提供了LabVIEW和Multisim軟件包，可以培養學生“使用技術、技能和現代工程必備工具進行工程實踐”的能力。 本書的內容及組織 基本電路分析 第1章 定義電流、電壓、功率和能量，介紹基爾霍夫定律、歐姆定律，定義電壓源、電流源和電阻。 第2章分析電阻電路，介紹電阻網絡的化簡、節點電壓法和網孔電流法，同時講解戴維寧等效、疊加原理及惠斯通電橋。 第3章介紹電容、電感和互感。 第4章討論電路的暫態響應，首先介紹一階RL、RC電路和時間常數，然后討論二階電路。 第5章討論正弦穩態電路的特性（附錄A講解復數知識），介紹功率計算、交流電路戴維寧和諾頓等效，以及對三相對稱電路的分析計算。 第6章討論頻率響應、波特圖、諧振、濾波器和數字信號處理，介紹傅里葉理論（信號由具有各種不同幅度、相位和頻率的正弦成分組成）的基本概念。 數字系統 第7章介紹邏輯門、二進制數值表達、組合邏輯和時序邏輯，討論布爾代數、摩根定律、真值表、卡諾圖、編碼器、譯碼器、觸發器和寄存器。 第8章介紹微型計算機并重點講解嵌入式系統，以摩托羅拉公司的68HC11作為主要應用實例。同時，介紹了計算機的結構與內存條的類型，概述了單片機的數字處理控制功能。最后，講述68HC11的指令和尋址方式，并簡單介紹匯編語言的編程。 第9章討論以計算機為基礎的儀器系統，包括測量的概念、傳感器、信號調理與模數轉換。最后，討論使用LabVIEW軟件編寫虛擬儀器的應用實例，學生可以將程序復制到自己的計算機中進行實際操作。 電子器件與電路 第10章介紹二極管的多種電路模型、負載線分析和各種應用電路，例如整流電路、穩壓電路和波形整形電路等。 第11章從應用的角度介紹放大器的性能參數和缺陷，包括各種增益、輸入/輸出阻抗、負載效應、頻率響應、脈沖響應、非線性失真、共模抑制和直流漂移等內容。 第12章介紹MOS場效應管的結構、工作原理和特性曲線，負載線分析，大信號和小信號模型，偏置電路，以及共源放大器和共漏放大器。 第13章介紹雙極結型晶體管的結構、工作原理和特性曲線。如果需要，可以調換第12章和第13章的授課順序，也可以通過對比兩種器件及電路的差異和共性，節約時間來討論其他主題。 第14章討論運算放大器及其各種應用。非電類專業學生能從本章學習如何使用和設計用于各自領域的測量儀器的運算放大電路。 電機學 第15章復習基本電磁場原理，分析磁路和變壓器。 第16章和17章分別介紹直流電機和交流電機，主要強調電動機而不是發電機，因為非電類的工程師通常面對的對象是電動機而不是發電機。第16章介紹多種電動機，然后介紹直流電動機，包括等效電路和性能的
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