電工電子學

本書涵蓋了電工電子學的基本內容，共分為15章，主要包括電路模型和電路定律、線性電阻電路的分析方法、正弦交流電路、動態電路的時域分析、磁路與鐵心線圈電路、交流電動機、電氣控制系統、工業企業供配電與安全用電、半導體二極體和晶體管、基本放大電路、集成運算放大器及其應用、直流穩壓電源、數字電路基礎、組合邏輯電路、觸發器和時序邏輯電路等內容，附錄中介紹了模擬軟體EWB在電工電子學中的應用等。每章后都有習題, 並於書末附有部分參考答案。

本書可作為高等院校非電類各本科專業的教材，也可供有關技術人員參考。

• 第1章 電路模型和電路定律 1

• 1.1 電路和電路模型 1

• 1.1.1 電路的基本知識 1

• 1.1.2 電路模型 2

• 1.2 電路中的基本物理量 2

• 1.2.1 電流及其參考方向 2

• 1.2.2 電壓及其參考極性 3

• 1.2.3 功率和能量 5

• 1.3 歐姆定律 6

• 1.3.1 歐姆定律的表達式 6

• 1.3.2 線性電阻的伏安特性曲線 6

• 1.4 電壓源和電流源 7

• 1.4.1 獨立電壓源 7

• 1.4.2 獨立電流源 8

• 1.5 電源的有載工作、開路與短路 9

• 1.5.1 電源的有載工作 9

• 1.5.2 電源開路 11

• 1.5.3 電源短路 11

• 1.6 受控源 12

• 1.7 基爾霍夫定律 13

• 1.7.1 基爾霍夫電流定律(KCL) 13

• 1.7.2 基爾霍夫電壓定律(KVL) 14

• 1.8 電路中電位的概念與計算 16

• 習題1 19

• 第2章 線性電阻電路的分析方法 22

• 2.1 電阻串、並聯連接的等效變換 22

• 2.1.1 電阻的串聯 22

• 2.1.2 電阻的並聯 23

• 2.1.3 電阻的混聯 24

• 2.2 電阻星形連接與三角形連接的等效變換 25

• 2.3 實際電源的兩種模型之間的等效變換 27

• 2.3.1 電壓源和電流源的模型及外特性曲線 27

• 2.3.2 電壓源與電流源的等效變換 28

• 2.4 支路電流法 30

• 2.5 節點電壓法 32

• 2.6 網孔電流法 34

• 2.7 疊加定理 36

• 2.8 戴維南定理與諾頓定理 38

• 2.8.1 戴維南定理 38

• 2.8.2 諾頓定理 40

• 2.9 受控電源電路的分析 41

• 習題2 43

• 第3章 正弦交流電路 46

• 3.1 正弦量及其相量表示 46

• 3.1.1 正弦量的三要素 46

• 3.1.2 正弦量的相量表示 48

• 3.2 單一參數的正弦交流電路和基爾霍夫定律的相量形式 50

• 3.2.1 電阻元件的交流電路 50

• 3.2.2 電感元件的交流電路 51

• 3.2.3 電容元件的交流電路 54

• 3.2.4 基爾霍夫定律的相量形式 56

• 3.3 阻抗與導納 57

• 3.3.1 阻抗與導納的概念 57

• 3.3.2 阻抗與導納的串聯和並聯 58

• 3.4 RLC串並聯交流電路 61

• 3.4.1 RLC串聯交流電路 61

• 3.4.2 RLC並聯交流電路 63

• 3.5 正弦穩態電路的分析 64

• 3.5.1 正弦穩態電路的電壓、電流分析 64

• 3.5.2 正弦穩態電路的功率 65

• 3.5.3 功率因數的提高 66

• 3.6 諧振電路 68

• 3.6.1 串聯諧振電路 68

• 3.6.2 並聯諧振電路 70

• 3.7 三相電路 72

• 3.7.1 三相電路概述 72

• 3.7.2 三相電路的分析 76

• 3.7.3 三相電路的功率 79

• 3.7.4 不對稱三相電路 80

• 習題3 81

• 第4章 動態電路的時域分析 84

• 4.1 換路定則及初始值的計算 84

• 4.1.1 過渡過程的概念 84

• 4.1.2 換路定則及初始值的確定 84

• 4.2 一階電路的零輸入響應 86

• 4.2.1 RC電路的零輸入響應 86

• 4.2.2 RL電路的零輸入響應 89

• 4.3 一階電路的零狀態響應 91

• 4.3.1 RC電路的零狀態響應 92

• 4.3.2 RL電路的零狀態響應 93

• 4.4 一階電路的全響應 95

• 4.5 一階電路的三要素法 98

• 習題4 102

• 第5章 磁路與鐵心線圈電路 106

• 5.1 磁場的基本物理量 106

• 5.1.1 磁感應強度B 106

• 5.1.2 磁通Φ及其連續性原理 106

• 5.1.3 磁導率μ 107

• 5.1.4 磁場強度H 107

• 5.2 磁性物質的磁性能 107

• 5.2.1 導磁性 108

• 5.2.2 磁飽和性 108

• 5.2.3 磁滯性 108

• 5.3 磁路及基本定律 110

• 5.3.1 磁路的歐姆定律 110

• 5.3.2 磁路的計算 111 [1]

• 5.4 交流鐵心線圈電路 113

• 5.4.1 電磁關係 113

• 5.4.2 電壓電流關係 113

• 5.4.3 功率損耗 114

• 5.5 電磁鐵 115

• 5.6 變壓器 117

• 5.6.1 變壓器的基本結構 117

• 5.6.2 變壓器的工作原理 118

• 5.6.3 變壓器的外特性、損耗和效率 121

• 5.6.4 變壓器的額定值 122

• 5.6.5 變壓器繞組的極性 123

• 5.6.6 特殊變壓器 124

• 習題5 125

• 第6章 交流電動機 128

• 6.1 三相非同步電動機的結構 128

• 6.1.1 定子 128

• 6.1.2 氣隙 129

• 6.1.3 轉子 129

• 6.2 三相非同步電動機的工作原理 130

• 6.2.1 旋轉磁場 130

• 6.2.2 非同步電動機的轉子轉動原理 133

• 6.3 三相非同步電動機的電路分析 133

• 6.3.1 定子電路 134

• 6.3.2 轉子電路 134

• 6.4 三相非同步電動機的轉矩與機械特性 135

• 6.4.1 電動機的電磁轉矩公式 135

• 6.4.2 機械特性曲線 136

• 6.5 三相非同步電動機的起動、制動與調速 137

• 6.5.1 三相非同步電動機的起動 138

• 6.5.2 三相非同步電動機的調速 141

• 6.5.3 三相非同步電動機的制動 143

• 6.6 三相非同步電動機的銘牌數據 144

• 6.7 三相非同步電動機的選擇 147

• 習題6 149

• 第7章 電氣控制系統 151

• 7.1 低壓控制電器 151

• 7.1.1 按鈕 151

• 7.1.2 刀開關 151

• 7.1.3 組合開關 152

• 7.1.4 熔斷器 152

• 7.1.5 低壓斷路器 153

• 7.1.6 熱繼電器 154

• 7.1.7 交流接觸器 155

• 7.1.8 中間繼電器 156

• 7.2 繼電接觸器控制電路 156

• 7.2.1 籠型電動機直接起動控制電路 156

• 7.2.2 籠型電動機正、反轉控制電路 157

• 7.3 籠型電動機控制電路 158

• 7.3.1 行程控制 158

• 7.3.2 時間控制 159

• 7.4 可編程式控制制器 161

• 習題7 172

• 第8章 工業企業供配電與安全用電 174

• 8.1 電力系統 174

• 8.1.1 電力系統的組成 174

• 8.1.2 電力系統的基本參量 176

• 8.1.3 電力系統的電壓 176

• 8.2 工業企業供配電 177

• 8.2.1 工業企業供配電系統的組成 177

• 8.2.2 低壓配電線路 178

• 8.3 安全用電 181

• 8.3.1 觸電事故 181

• 8.3.2 電流對人體的危害 181

• 8.3.3 觸電方式 182

• 8.3.4 接地和接零 183

• 8.4 節約用電 186

• 習題8 187

• 第9章 半導體二極體和晶體管 188

• 9.1 PN結 188

• 9.1.1 半導體的基本知識 188

• 9.1.2 本徵半導體 188

• 9.1.3 雜質半導體 189

• 9.1.4 PN結的形成及特性 190

• 9.2 半導體二極體 192

• 9.2.1 二極體的基本結構 192

• 9.2.2 二極體的伏安特性與溫度特性 193

• 9.2.3 二極體的主要參數 194

• 9.3 特殊二極體 195

• 9.3.1 穩壓二極體 195

• 9.3.2 發光二極體 196

• 9.3.3 光電二極體 197

• 9.4 雙極晶體管 198

• 9.4.1 雙極晶體管的結構 198

• *9.4.2 雙極晶體管的工作原理 198

• 9.4.3 雙極晶體管的特性曲線 201

• 9.4.4 雙極晶體管的主要參數 202

• 9.4.5 溫度對參數的影響 204

• 9.5 場效應晶體管 205

• 9.5.1 結型場效應管 205

• 9.5.2 絕緣柵型場效應管 208

• 9.5.3 場效應管的主要參數 210

• 9.5.4 場效應管和晶體三極體的比較 210

• 習題9 211

• 第10章 基本放大電路 214

• 10.1 基本放大電路簡介 214

• 10.2 放大電路的靜態分析 216

• 10.3 放大電路的動態分析 218

• 10.3.1 圖解分析法 218

• 10.3.2 微變等效電路法 220

• 10.3.3 放大電路的非線性失真 225

• 10.4 放大電路靜態工作點的穩定 226

• 10.4.1 穩定靜態工作點的原理 226

• 10.4.2 分壓式偏置電路的計算 228

• 10.4.3 穩定靜態工作點的措施 230

• 10.5 射極輸出器 231

• 10.5.1 靜態分析 231

• 10.5.2 動態分析 232

• 10.6 多級放大電路 233

• 10.6.1 多級放大電路的耦合方式 233

• 10.6.2 多級放大電路的分析方法 236

• 10.7 差分放大電路 238

• 10.7.1 差分放大電路的工作原理 238

• 10.7.2 長尾式差分放大電路 240

• 10.7.3 差分放大電路的靜態分析 241

• 10.7.4 差分放大電路的動態分析 242

• 10.7.5 差分放大電路輸入、輸出的連接方式 243

• 10.7.6 共模抑制比 243

• 10.8 功率放大電路 244

• *10.9 場效應管放大電路 249

• 10.9.1 靜態分析 249

• 10.9.2 動態分析 250

• 習題10 251

• 第11章 集成運算放大器及其應用 256

• 11.1 集成運算放大電路簡介 256

• 11.1.1 集成運算放大電路的組成 256

• 11.1.2 集成運算放大器的技術指標 257

• 11.1.3 理想運算放大器及其特性 258

• 11.2 集成運算放大器的線性應用 259

• 11.2.1 基本運算電路 259

• 11.2.2 運算放大器在信號處理方面的 應用 265

• 11.2.3 測量放大器 267

• 11.3 放大電路中的負反饋 268

• 11.3.1 反饋的基本概念 268

• 11.3.2 負反饋的類型及判別方法 269

• 11.3.3 負反饋對放大電路性能的影響 271

• 11.4 運算放大器的非線性應用 273

• 11.4.1 電壓比較器 273

• 11.4.2 矩形波和三角波發生電路 274

• 11.5 使用運算放大器應注意的問題 275

• 習題11 277

• 第12章 直流穩壓電源 280

• 12.1 單相整流電路 280

• 12.1.1 單相半波整流電路 280

• 12.1.2 單相全波整流電路 282

• 12.1.3 單相橋式整流電路 283

• 12.2 濾波電路 285

• 12.2.1 電容濾波電路 285

• 12.2.2 電感濾波電路 287

• 12.3 穩壓電路 287

• 12.3.1 並聯硅穩壓管穩壓原理 287

• 12.3.2 穩壓係數Sr 288

• 12.3.3 穩壓電路的輸出電阻RO 288

• 12.4 串聯型線性直流穩壓電源 290

• 12.5 集成穩壓電源 291

• 12.5.1 三端集成穩壓電源的組成 292

• 12.5.2 三端集成穩壓電源的應用電路 292

• *12.6 開關型直流穩壓電源 294

• 習題12 296

• 第13章 數字電路基礎 299

• 13.1 概述 299

• 13.1.1 電子電路的分類 299

• 13.1.2 數字電路的特點 299

• 13.1.3 脈衝信號(數字信號) 300

• 13.2 數制 300

• 13.2.1 進位計數制 300

• 13.2.2 數的位置表示法和多項式表示法 301

• 13.2.3 二進位的運算規則 302

• 13.2.4 數制轉換 302

• 13.3 基本邏輯門電路 304

• 13.3.1 邏輯門電路的基本概念 304

• 13.3.2 分立元件門電路 305

• 13.4 邏輯代數 307

• 13.4.1 邏輯代數運演演算法則 307

• 13.4.2 邏輯函數的表示方法 308

• 13.4.3 邏輯函數的化簡 309

• 13.5 TTL門電路 312

• 13.5.1 TTL與非門 312

• 13.5.2 TTL集電極開路與非門(OC與非門) 314

• 13.5.3 TTL三態門 315

• 習題13 315

• 第14章 組合邏輯電路 318

• 14.1 組合邏輯電路的分析 318

• 14.2 組合邏輯電路的設計 319

• 14.3 加法器 321

• 14.3.1 半加器 321

• 14.3.2 全加器 321

• 14.4 編碼器 322

• 14.4.1 二進位編碼器 323

• 14.4.2 8421BCD碼編碼器 323

• 14.4.3 集成TTL編碼器 325

• 14.5 解碼器 325

• 14.5.1 2-4線解碼器 325

• 14.5.2 七段字形顯示解碼器 328

• 14.6 數據選擇器 329

• 14.7 數據分配器 331

• 習題14 332

• 第15章 觸發器和時序邏輯電路 335

• 15.1 雙穩態觸發器 335

• 15.1.1 RS觸發器 335

• 15.1.2 JK觸發器 339

• 15.1.3 維持阻塞型D觸發器 341

• 15.1.4 T觸發器和T′觸發器 342

• *15.1.5 不同邏輯功能觸發器的相互轉換 343

• 15.2 寄存器 344

• 15.2.1 數碼寄存器 344

• 15.2.2 移位寄存器 345

• 15.3 計數器 348

• 15.3.1 二進位計數器 349

• 15.3.2 十進位計數器 353

• 15.3.3 集成計數器及其應用 355

• 15.3.4 任意N進位計數器 357

• 15.4 脈衝信號的產生及整形 359

• 15.4.1 555定時器 359

• 15.4.2 多諧振蕩器 360

• 15.4.3 單穩態觸發器 362

• 習題15 365

• 參考答案 368

• 附錄A 模擬軟體EWB在電工電子學中的應用 377

• A.1 EWB軟體簡介 377

• A.2 電路設計及分析流程 378

• A.2.1 創建電路圖 378

• A.2.2 運用虛擬儀器觀察實驗結果 380

• 附錄B 電阻器和電容器的命名方法及性能參數 382

• 附錄C 半導體分立器件命名方法及性能參數 385

• 附錄D 半導體集成電路器件型號命名方法及分類 388

• 參考文獻 390 [1]