电路基础

引用

Alexander, C. K., & Sadiku, M. N. O. (2021). Fundamentals of Electric Circuits (7th ed., international student edition). McGraw-Hill.

章节概要

第七版共十九章，分为三部分：直流电路（第1–8章）、交流电路（第9–14章）和高级电路分析（第15–19章）。McGraw-Hill 的介绍称，本书力求以比传统教材更清晰、更有趣、更易懂的方式讲解电路分析，在理论、例题与扩展例题、练习题和真实应用之间取得平衡。介绍还说，本版有超过580道作业题是新增或改动的，而“设计一道题”（Design a Problem）这一特色——由学生自己编写问题并给出解答——出现在一百多道习题中。

第一部分 直流电路：第1–4章

第1章“基本概念”和第2章“基本定律”确立电路分析的量和定律。第3章“分析方法”和第4章“电路定理”把这些定律转化为系统的方法和用于化简网络的常用定理。

第一部分 直流电路：第5–8章

第5章“运算放大器”把运放作为一种电路元件引入。第6章“电容与电感”加入两种储能元件，第7章和第8章“一阶电路”与“二阶电路”则把它们应用于含一个和两个储能元件的电路，到这里电路方程就变成了微分方程。

第二部分 交流电路：第9–11章

第9章“正弦量与相量”介绍稳态交流所用的表示方法。第10章“正弦稳态分析”用它来做分析，第11章“交流功率分析”讨论交流电路中的功率。

第二部分 交流电路：第12–14章

第12章“三相电路”、第13章“磁耦合电路”和第14章“频率响应”把正弦方法扩展到多相系统、耦合电感，以及电路特性随频率变化的情形。

第三部分 高级电路分析：第15–19章

第15章“拉普拉斯变换导论”和第16章“拉普拉斯变换的应用”为电路引入变换域方法。第17章“傅里叶级数”和第18章“傅里叶变换”在频域中处理周期信号和一般信号。第19章“二端口网络”为全书收尾。

核心概念

第一部分：直流电路（第1–8章）

• 基本定律与分析方法：第2章的定律和第3章的系统方法。
• 电路定理：第4章的化简定理。
• 运算放大器：第5章的有源器件。
• 电容、电感，一阶和二阶电路：储能元件及其产生的暂态行为。

第二部分：交流电路（第9–14章）

• 相量：正弦量的表示方法。
• 交流功率：正弦电路的功率分析。
• 三相电路与磁耦合：多电源和耦合电感的情形。
• 频率响应：电路行为如何依赖于频率。

第三部分：高级分析（第15–19章）

• 拉普拉斯变换：导论与应用。
• 傅里叶级数与傅里叶变换：信号的频域描述。
• 二端口网络：最后的主题。

评析

优点

• 覆盖全面，三部分结构清晰。 十九章清楚地分为直流、交流和高级分析，读者能看出一门课可以讲到哪里，以及数学工具在哪里发生变化（第一部分是微分方程，第二部分是相量，第三部分是变换）。
• 注重练习的设计。 McGraw-Hill 介绍了理论、例题与扩展例题、练习题和应用之间的平衡，有超过580道新增或改动的题目，以及一百多道要求学生既编题又解题的“设计一道题”习题。
• 较早引入有源器件。 运算放大器出现在第5章，在电容、电感和暂态分析之前，因此课程可以在直流部分就包含第一个放大器电路。
• 数字化支持。 McGraw-Hill 把本书与 Connect 配套销售，这是一个包含电子书、作业与自适应练习的在线平台；另有彩色印刷版。

局限

• 篇幅较长。 十九章很可能超出一个学期的容量；第二部分和第三部分是自然的停止点，或留到后续课程继续。
• 只讲电路理论。 章节清单中没有半导体器件、晶体管放大器或数字电路的章节，所以真正的电子学需要另外的书。

在课程中的定位

Alexander 和 Sadiku 是电路与电子学书单中的电路分析教材，在一册书中涵盖直流、交流和变换方法。Storey 的 Electronics: A Systems Approach 和 Scherz 与 Monk 的 Practical Electronics for Inventors 更平缓、更偏应用，对数学要求不高，都可以先于本书阅读。Agarwal 和 Lang 的 Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits 把电路分析与数字抽象、MOS 器件和放大器放在一起，因此在进入电子学的同时与电路分析内容有所重叠；Howe 和 Sodini 的 Microelectronics: An Integrated Approach 是半导体器件与电路方面的后续读物。

Hayt 和 Buck 的 Engineering Electromagnetics 是另一条场论线索，Patterson 和 Hennessy 的 Computer Organization and Design 讲的是处理器如何构成，是书单数字一侧的归宿，而不是电路分析的延续。

如何使用本书

本书面向修读电路分析的电气工程及相关专业学生。从章节安排看，一开始就需要代数和微积分，到第7章和第8章需要微分方程，第9章的相量则要用到复数。

实用安排：

• 第一学期： 第一部分按顺序阅读，即第1–8章。第1–4章是后面一切的基础；分析方法和主要定理还不熟练之前不要往下走。
• 第二学期： 第二部分，第9–14章，从第9章的相量和第11章的交流功率开始。对于电力系统或磁耦合重要的专业，第12章和第13章可以作为应用来处理。
• 进阶： 第15–19章留待后续课程或自学，先读拉普拉斯各章（第15–16章），再做傅里叶部分。
• 练习： 做书中与例题配套提供的练习题，并尝试一些“设计一道题”习题，检验自己是否既能编题又能解题。