诺森电路基础

本书第6版延续了第5版内容简明易懂的风格。介绍了六步解决问题的方法，并在实践中的问题和实践问题，结合了超过468个新的或改变家庭作业问题。第6版涵盖了*全面的线电路分析的方法，并保留了“设计一个问题”能，这有于学展他们的设计技能，有学展的问题，以及解决方案。本书中有100多个“设计问题”。

查尔斯·K. 亚历山大(Charles K. Alexander 博士，现为美国克利夫兰州立大学Washkewicz工程学院与计算机工程系教授，并担任学与航空航天技术研究中心（CREATE）主任。他是IEEE终身会士，曾任IEE和CEO。他于1984年获得IEEE，还先后荣获英国工程委员会颁发的杰出教育成就奖和杰出工程教奖。


马修·N. 萨迪库(Matthew N. Sadiku） 现为美国普雷里维尤农工大学教授，曾在朗讯、波音等公司从事研发工作。他是IEEE会士，IEEE第二区学生活动委员，并担任《IEEE Transactions on Education》的副主编。

出版者的话




译者序




前言




作者简介




部分　直流电路




章　基本概念2




　1.1　引言2




　1.2　计量单位制3




　1.3　电荷与电流4




　1.4　电压6




　1.5率与能量7




　1.6　电路元件10




　1.7　应用实例12




　1.8　解题方法14




　1.9　本章小结16




　复7




　7




　综合理解题19




第2章　基本定律21




　2.1　引言21




　2.2　欧姆定律21




　.　节点、支路与回路25




　2.4　基尔霍夫定律27




　2.5　串联电阻及其分压31




　2.6　并联电阻及其分流32




　2.7　Y△变换37




　2.8　应用实例42




　2.9　本章小结46




　复7




　8




　综合理解题57




第3章　分析方法59




　3.1　引言59




　3.2　节点分析法60




　3.3　含有电压源电路的节点分析法65




　3.4　网孔分析法68




　3.5　含有电流源电路的网孔分析法72




　3.6　基于观察法的节点分析与网孔分析74




　3.7　节点分析法与网孔分析法的比较77




　3.8　基于PSpice的电路分析78




　3.9　应用实例：直流晶体管电路79




　3.10　本章小结84




　复4




　5




　综合理解题95




第4章　电路定理96




　4.1　引言96




　4.2　线质97




　4.3　叠加定理98




　4.4　电源变换102




　4.5　戴维南定理105




　4.6　诺顿定理110




　4.7　戴维南定理与诺顿定理的推导113




　4.8　率传输定理114




　4.9　基于PSpice的电路定理验115




　4.10　应用实例118




　4.11　本章小结122




　复22




　




　综合理解题132




第5章　运算放大器133




　5.1　引言133




　5.2　运算放大器134




　5.3　理想运算放大器136




　5.4　反相放大器138




　5.5　同相放大器139




　5.6　加法放大器141




　5.7　差分放大器142




　5.8　运算放大器的级联电路144




　5.9　基于PSpice的运算放大器电路分析146




　5.10　应用实例147




　5.11　本章小结150




　复51




　52




　综合理解题161




第6章　电容与电感162




　6.1　引言162




　6.2　电容163




　6.3　电容的串并联167




　6.4　电感170




　6.5　电感的串并联173




　6.6　应用实例176




　6.7　本章小结181




　复82




　82




　综合理解题190




第7章　一阶电路191




　7.1　引言191




　7.2　无源RC电路192




　7.3　无源RL电路195




　7.4　奇异函数200




　7.5　RC电路的阶跃响应206




　7.6　RL电路的阶跃响应210




　7.7　一阶运算放大器电路214




　7.8　基于PSpice的暂态分析217




　7.9　应用实例220




　7.10　本章小结224




　复25




　26




　综合理解题4




第8章　二阶电路5




　8.1　引言5




　8.2　计算初值和终值




　8.3　无源串联RLC电路




　8.4　无源并联RLC电路244




　8.5　串联RLC电路的阶跃响应248




　8.6　并联RLC电路的阶跃响应252




　8.7　一般二阶电路253




　8.8　二阶运算放大器电路257




　8.9　基于PSpice的RLC电路分析259




　8.10　对偶原理262




　8.11　应用实例264




　8.12　本章小结266




　复67




　68




　综合理解题275




第二部分　交流电路




第9章　正弦量与相量278




　9.1　引言279




　9.2　正弦信号279




　9.3　相量283




　9.4　电路元件的相量关系288




　9.5　阻抗与导纳290




　9.6　频域中的基尔霍夫定律292




　9.7　阻抗合并292




　9.8　应用实例296




　9.9　本章小结300




　复01




　02




　综合理解题308




0章　正弦稳态分析310




　10.1　引言310




　10.2　节点分析法311




　10.3　网孔分析法313




　10.4　叠加定理315




　10.5　电源变换317




　10.6　戴维南等效电路与诺顿等效电路318




　10.7　交流运算放大器电路321




　10.8　基于PSpice的交流电路分析3




　10.9　应用实例326




　10.10　本章小结328




　复29




　30




1章　交率分析340




　11.1　引言340




　11.2　瞬率与平率341




　11.3　平率传输344




　11.4　有效值346




　11.5　视率率因数349




　11.6　率351




　11.7　交率守恒353




　11.8率因数的校正356




　11.9　应用实例358




　11.10　本章小结361




　复62




　63




　综合理解题370




2章　三相电路372




　12.1　引言372




　12.2　对称三相电压374




　1.　对称YY联结376




　12.4　对称Y△联结379




　12.5　对称△△联结381




　12.6　对称△Y联结382




　12.7　对称系统率384




　12.8　非对称三相系统388




　12.9　基于PSpice的三相电路分析391




　12.10　应用实例395




　12.11　本章小结401




　复01




　02




　综合理解题408




3章　磁耦合电路410




　13.1　引言410




　13.2　互感411




　13.3　耦合电路中的能量416




　13.4　线变压器419




　13.5　理想变压器4




　13.6　理想自耦变压器428




　13.相变压器430




　13.8　基于PSpice的磁耦合电路分析432




　13.9　应用实例436




　13.10　本章小结440




　复40




　41




　综合理解题450




4章　频率响应452




　14.1　引言452




　14.2　传递函数453




　14.3　分贝表示法455




　14.4　伯德图456




　14.5　串联谐振电路465




　14.6　并联谐振电路469




......

本书之前的版本经常采用航天器的图片作为封面，为了延续这一传统，第6版选用了美国航空航天局（NASA）的旅行者号探测器。原因在于，在任何航天器中，都有许多具有关键能和作用的电路。1977年8月20日和1977年9月5日，美国先后发了旅行者2号和旅行者1号。这两架探测器都是从美国宇航局位于罗里达州的肯尼迪航天中心发的。旅行者1号以更快的轨道发，因此它终成为个冲出太阳系的人造物体。关于它真的离开了太阳系尚有一些争论，但它肯定会在某个时间点离开。旅行者2号和两架先驱者号探测器也将在某个时间点离开太阳系。




现在，旅行者1号仍然在正常工作并向地球发回数据，这对NASA的来说确实是一项伟大的成就。使得旅行者号能够长期可靠运行的设计过程，就是基于本书中讨论的基本原理。不过，太空是浩瀚无垠的，旅行者1号还将飞掠太阳系的行星；但它真正接触到某个行星的可能是如此之小，以至于它可能会永远在宇宙中飞行!有关旅行者1号的更多信息请访问NASA的：www.nasa.gov/。








本版新增内容




我们在每章的开头添加了“学”，明确指出每一章中为重要的内容。这样，你在学程中会更加清楚应当关注哪些内容。




章末有超过580道新增或修订的同之前的版本一样，我们试图使这些题目尽可能更加贴近实践应用。




从之前版本保留的




学分析课程或许是学生次接触电气工程。通过这门课程，学生可以强化日后设计电路所需的技能。121个“设计问题”是本书的重要部分，通过这些问题所强化的能力将会在以后的设计实践中发挥作用。但是，只学基础课程不可能充分提升设计能力，若想全面提升设计能力，学生通常需要在大四那一年积累设计经验。但这并不意味着有些技能无法通过电路课程得到培养和锻炼。本书含帮学生提高创新能力的开放问题，这是学设计的一个重要部分。之前版本已有一些开放问题，在这一版中，我们希望在这个重要方面增加更多内容并且已经开发出一种实现方法。对于设计类问题，我们的目标是通过解决问题让学生学到更多理论和解决问题的方法。何不让学生跟我们一样设计问题呢？其实这正是我们在每个章节所做的事情。在常规题目里，我们让学生设计问题以帮同学更好地理解概念。这将会带来两个重要的结果：是学生会对基础理论有更好的理解，第二是学生的基础设计能力会得到加强。通过教学能够更有效地学的内容，并且通常会学得更好。设计问题是教学过程中的关键之一，在适当的情况下，应该鼓励学生自己设计问题，这些问题中的数字可以比较简单并且数算也不必太复杂。




本书的一大优势是，书2481道例题、练后复综合理解题。所有练数编号的提供。




本书第6版的主要目标与前几版一样——以相对于课本更清晰、更有趣、更易理解的方式展现电路分析过程，并且帮学生在工程的入门阶段就看到乐趣。具体方式如下。




每章开篇与小结




每章以“技能与拓展事业”的讨论开篇，内容涉及电气工程的各个子学科，有于读者解决问题并拓展职业生涯。之后的引言介绍当前章节与之前章节的关联和本章目标。每章后是关键知识点和公式的小结。




解决问题的方法学




章介绍了解决电路问题的六步式方法，这种方法贯穿全书并配有软件内容。




学生友好型书写风格




所有定律和定理都通过逻辑清晰、层层的方式呈现，我们尽可能地避免冗长的叙述及可能会隐藏概念或引起理解障碍的细节。




加框的公式与关键术语




书中的重要公式均带有方框，以帮学生分清主次，同时可确保学生清楚地理解关键问题。关键术语均有明确的定义，并用突出的字体表示出来。




提示




提示可作为补充内容，是书中知识的附加阐述或交叉参考信息。有的提醒读者不要犯一些特定的常见错误，有的提供了解决问题的深刻见解。




典型例题




每一节的后面都给出了解法详尽的典型例题，它们是本书的重要组成部分。这些例题可以帮学生更好地理解解题过程，有于培养学生独立解决问题的信心。部分例题给出了两三种解法，以便学生比较不同的解法，加深对所学内容的理解。




练p>



为了给学生提供实践的机会，紧接典型例题安排了一道提供的练生可以按照例题中的步骤来求解练无需从别处查阅或者翻看书末的。练还可以检查学生对前述例题的理解程度，从而在学节内容之一步掌握本节内容。学生可以通过获得练整求解过程。




应用实例




各章的后一节专门介绍与本章概念相关的实际应用，每章至少提供一个实际应用问题或实际器件，帮学生了解如何将所学概念应用于实际系统中。




复/p>



每章的结尾还给出了带有的多项选择题作为复目的是提供典型例题或章末未涉及的一些解题的小“窍门”，既可将其作为自测练时也可以帮学生了解自己对本章内容的掌握程度。




计算机工具




按照ABET对集成计算机工具的要求，本书以友好型书写风格鼓励学生使用PSpice、MATLAB和KCE等计算机辅分析软件，培养学生的设计能力。本书前面章节介绍了PSpice软件，为帮学生熟练掌握这一软件，PSpice内容贯穿全书。此外，本书也介绍了MATLAB软件。




设计问题




“设计问题”类在帮学生提高设计能力。




历史珍闻




本书的历史珍闻介绍了工程相关领域的重要先驱人物和历史事件。




运算放大器的讨论




本书在较为靠前的章节中介绍了构成电路的基本元件——运算放大器（op amp）。




傅里叶变换和拉普拉斯变换




为了方便读者从电路课程向信号与系统课程过渡，本书简明而全面地介绍了傅里叶变换和拉普拉斯变换。感兴趣的教师可以从讲述一阶电路求解的内容过渡到5章，这样也就自然地从拉普拉斯变换过渡到交流傅里叶分析。




扩展的例题




按照六步解题法介绍的典型例题为学生提供了解题的统一途径，每章至少有一道例题以这种方式讲解。




EC 2000章节开场白




根据ABET技能标准3，各章的开场白专门讨论学生应该如何掌握有效拓展职业生涯所需的技能，这些技能对于学生在校学后工作都是重要的，因此这部分内容采用标题“技能与拓展事业”。




课后/p>



这含580道新增的或修改的章后为学生提供了充分的练时帮学生掌握关键概念。




课后标




与工程设计有关的及能够利用PSpice、MultiSim、KCE或MATLAB求解的采用图标予以标识。




本书的组织结构




本书可以作为两或三学期的线电路分析教程的教材，教师也可以选择适当的章节作为一学期课程的教材。全书可以分为三部分。




部括～8章，主要介绍直流电路括电路的基本定律和定理，电路分析方法以及有源元件与无源元件等内容。




第二部括9～4章，主要介绍交流电路括相量、电路的正弦稳态分析、交率、交流电的有效值、三相系统以及频率响应等内容。




第三部括5～19章，主要介绍高级电路分析方法括拉普拉斯变换、傅里叶级数、傅里叶变换以及二端口网络分析等内容。




这三部分含的内容已经超出了两学期课程的需要，因此教师应根据需要选择必要的章节。书中带剑号（）的内容可以略去不讲或者简要讲解，也可以作为学生的作业，省略这些并不会影响内容的连贯。各章都安排有按节编排的大量教师可以选择其中一些作为课堂例题，另外一些作为课后作业。如前所述，这一版教材采用三种图标。我们使用图标标识需要利用PSpice求解的这类电路比较复杂，利用PSpice或MultiSim后可以使求解过程变得更加容易。另外，需要利用PSpice和MultiSim验结果正确的有的图标。图标标识需要利用MATLAB求解或使用MATLAB求解更有效的复杂以及需利用MATLAB验结果正确的后，图标标识有于培养学生工程设计技能的难度较大的都标有星号（*）。




综合理解题安排在每章后，它们绝大多数是应用问题，需要利用本章学到的各种解题技能。




对先修课程的要求




作为电路分析的基础课程，在学之前需要先修物理学与微积分。虽然熟悉有关复数的知识对学后半部分的内容有所帮，但它并不是必须掌握的内容。本书的主要优势在于，学生需要掌握的所有数学公式以及物理基本原理括在其中。




补充资源




教师与学生资源




　关于本书教辅资源，只有使用本书作为教材的教师才可以申请，需要的教师可向麦格劳·希尔教育出版公司北京代表处申请，电话010-57997618/7600，传真010-59575582，邮件instructorchina@mheducation.com。——编辑注




本含许多额外的教师与学生资源括所有练末、PSpice和MultiSim问题的、课件和图像文件。此外，教师还可充分利用COSMOS，这是一个完整的在线解决方案组织系统，它允许教师用本书的章末建日常的家庭作业、小测验和。




电路集成设计环境KCE




KCE是由NASA资、克利夫兰州立大学开发的软件，利用本书中的六步问题求解方法帮学生学问题。K电软件允许学生利用PSpice和MATLAB解决电路问题、跟踪解题过程并存储解题过程供以后参考。另外，该软件可以自动生成Word文件以及PowerPoint演示文稿。KCE软件可以免费下载。




希望本书及补充资源能够为教师提供有效组织教学所需的全部教辅工具。




致谢




在本书出版之际，首先要感谢来自我们的妻子（Hannah与Kikelomo）、女儿（Christina、Tamara、Jennifer、Motunrayo、Ann和Joyce）、儿子（Baixi）以及家庭成员的鼎力支持。此外，我们还要感谢Richard Rarick悉心地审校了第6版所有新增和修订的确保晰易懂，无误。




在麦格劳希尔集团，我们将要感谢以下编辑和工作人员：Raghu Srinivasan，全球品牌经理；Vincent Bradshaw，开发编辑；Nick McFen，市场经理；还有Melissa Leick，内容项目经理。




第6版得益于那些为前5版的做出贡献的杰出评论家和研讨会参与者！感谢Nicholas Reeder教授（Sinclair Community College）和Douglas De Boer教授（Dordt College），他们细致的修订和建议使得本书内容更加清晰和完善。另外，以下