第 1部分　直流电

第 1章　物理的背景知识　3

1.1　原子　3

1.2　质子、中子和原子序数　3

1.3　同位素和原子量　4

1.4　电子　4

1.5　离子　6

1.6　化合物　6

1.7　分子　7

1.8　导体　8

1.9　绝缘体　8

1.10　电阻　9

1.11　半导体　9

1.12　电流　10

1.13　静电　11

1.14　电动势　12

1.15　非电学能量　13

1.16　小测试　14

第 2章　电学单位　18

2.1　伏特　18

2.2　电流　19

2.3　安培　20

2.4　电阻和欧姆　21

2.5　电导和西门子　23

2.6　功率和瓦特　24

2.7　关于记法的一点说明　25

2.8　能量和瓦特小时　26

2.9　其他的能量单位　28

2.10　交流电和赫兹　29

2.11　整流和脉冲直流　30

2.12　保证安全！　31

2.13　磁　31

2.14　磁场单位　32

2.15　小测试　33

第3章　测量设备　37

3.1　电磁偏转　37

3.2　静电偏转　38

3.3　热力学的加热　40

3.4　电流表　40

3.5　电压表　42

3.6　欧姆表　44

3.7　万用表　45

3.8　场效应管电压表　45

3.9　功率计　46

3.10　千瓦小时计　47

3.11　数字读数的测量仪器　48

3.12　频率计数器　48

3.13　其他类型的测量仪器　49

3.14　小测试　52

第4章　直流电路的基础知识　56

4.1　电路图符号　56

4.2　电路图和布线图　57

4.3　电路的简化　58

4.4　欧姆定律　58

4.5　电流的计算　59

4.6　电压的计算　60

4.7　有效数字的规则　61

4.8　电阻的计算　61

4.9　功率的计算　62

4.10　串联的电阻值　64

4.11　并联的电阻值　64

4.12　功率的分配　66

4.13　串并联的电阻值　66

4.14　小测试　68

第5章　直流电路的分析　72

5.1　流经串联电阻的电流　72

5.2　在串联电阻两端的电压　73

5.3　在并联电阻两端的电压　75

5.4　在并联电阻两端的电流　76

5.5　在串联电路中的功率分配　78

5.6　在并联电路中的功率分配　79

5.7　基尔霍夫第 一定律　80

5.8　基尔霍夫第 二定律　81

5.9　电压的分配　83

5.10　小测试　86

第6章　电阻　91

6.1　电阻的用途　91

6.2　定值电阻　94

6.3　可变电阻　96

6.4　分贝　98

6.5　电阻的标记　99

6.6　小测试　104

第7章　电池和电池组　108

7.1　电化学能　108

7.2　“杂货店”电池和电池组　111

7.3　小型电池和电池组　113

7.4　铅酸电池组　114

7.5　基于镍的电池和电池组　114

7.6　光伏电池和电池组　116

7.7　燃料电池　117

7.8　小测试　119

第8章　磁　123

8.1　地磁场　123

8.2　磁场力　124

8.3　磁场强度　127

8.4　电磁铁　130

8.5　磁性材料　132

8.6　磁性设备　135

8.7　小测试　139

考试：第 1部分　143

第 2部分　交流电

第9章　交变电流的基础知识　157

9.1　交流电的定义　157

9.2　周期和频率　157

9.3　正弦波　158

9.4　方波　159

9.5　锯齿波　160

9.6　复杂波形　162

9.7　频谱　162

9.8　一个周期的一部分　164

9.9　幅度的表示方法　166

9.10　发电机　170

9.11　为什么是交流电而不是直流电呢？　170

9.12　小测试　171

第 10章　电感　177

10.1　电感的性质　177

10.2　电感的单位　178

10.3　串联的电感　179

10.4　并联的电感　180

10.5　电感之间的相互作用　181

10.6　空气内芯线圈　183

10.7　铁磁性内芯　183

10.8　传输线电感　186

10.9　小测试　188

第 11章　电容　192

11.1　电容的性质　192

11.2　简单的电容　193

11.3　电容的单位　194

11.4　串联的电容　195

11.5　并联的电容　197

11.6　固定电容　198

11.7　可变电容　201

11.8　电容的标称数值　202

11.9　电极间电容　203

11.10　小测试　204

第 12章　相位　208

12.1　即时数值　208

12.2　变化的速率　209

12.3　圆和向量　210

12.4　相位差的表示方法　213

12.5　相对相位的向量图　216

12.6　小测试　217

第 13章　感抗　222

13.1　电感和直流电　222

13.2　电感和交流电　223

13.3　电抗和频率　224

13.4　RXL的1/4平面　225

13.5　电流的相位落后于电压　228

13.6　相位的落后是多少？　230

13.7　小测试　233

第 14章　容抗　237

14.1　电感和直流电　237

14.2　电容和交流电　238

14.3　容抗和频率　239

14.4　RXC的1/4平面　240

14.5　电流的相位领先于电压的相位　243

14.6　相位的领先有多少？　245

14.7　小测试　247

第 15章　阻抗和导纳　252

15.1　重新回顾虚数　252

15.2　重新回顾复数　253

15.3　RX半平面　256

15.4　特征阻抗　259

15.5　电导　260

15.6　电纳　260

15.7　导纳　262

15.8　GB的半平面　263

15.9　小测试　264

第 16章　交流电路分析　268

16.1　串联的复数阻抗　268

16.2　串联起来的RLC电路　270

16.3　并联起来的复数导纳　272

16.4　并联RLC电路　274

16.5　把所有的分量整理在一起　277

16.6　化简复杂的RLC电路　278

16.7　交流电的欧姆定律　280

16.8　小测试　284

第 17章　交变电流功率和谐振　288

17.1　功率的形式　288

17.2　功率参数　292

17.3　功率传输　296

17.4　谐振　300

17.5　谐振设备　303

17.6　小测试　306

第 18章　变压器和阻抗匹配　310

18.1　变压器的原理　310

18.2　变压器的结构　314

18.3　电源变压器　317

18.4　隔离和阻抗匹配　319

18.5　射频频率变压器　321

18.6　小测试　324

考试：第 2部分　329

第3部分　电子学基本知识

第 19章　半导体简介　343

19.1　半导体革命　343

19.2　半导体材料　344

19.3　掺杂和载流子　345

19.4　PN结　347

19.5　小测试　349

第 20章　二极管的应用　354

20.1　整流　354

20.2　探测　355

20.3　倍频　355

20.4　信号混合　356

20.5　开关　357

20.6　电压校正　357

20.7　限幅　358

20.8　频率控制　359

20.9　振荡和放大　360

20.10　辐射能量　360

20.11　光感二极管　361

20.12　小测试　363

第 21章　电源　368

21.1　电源变压器　368

21.2　整流二极管　369

21.3　半波电路　370

21.4　全波中心触点电路　371

21.5　全波桥式电路　372

21.6　电压倍增电路　372

21.7　电源滤波　373

21.8　电压校正　376

21.9　设备保护　377

21.10　小测试　380

第 22章　双极型晶体管　385

22.1　NPN型晶体管与PNP型晶体管　385

22.2　偏置　386

22.3　放大　389

22.4　增益与频率的关系　392

22.5　共发射极配置方案　394

22.6　共基极配置方案　395

22.7　共集电极配置方案　396

22.8　小测试　396

第 23章　场效应晶体管　401

23.1　结场效应管的原理　401

23.2　放大　404

23.3　金属氧化物半导体场效应管　407

23.4　共源极配置方案　410

23.5　共栅极配置方案　411

23.6　共漏极配置方案　411

23.7　小测试　412

第 24章　放大器和振荡器　417

24.1　重新考察一下分贝　417

24.2　基本的双极型晶体管放大器　420

24.3　基本的场效应管放大器　421

24.4　放大器的分类　421

24.5　功率放大器的效率　425

24.6　驱动与过度驱动　427

24.7　音频放大　427

24.8　射频放大　429

24.9　振荡器的工作方式　432

24.10　常见的振荡器电路　433

24.11　振荡器的稳定性　438

24.12　音频振荡器　439

24.13　小测试　442

第 25章　无线发射机和接收机　446

25.1　调制　446

25.2　图像传输　454

25.3　电磁场　457

25.4　电磁波的传播　460

25.5　传输介质　463

25.6　接收机的基础知识　464

25.7　探测器之前的各级　467

25.8　探测器　469

25.9　探测器后的各级　472

25.10　特殊的无线模式　474

25.11　小测试　476

第 26章　数字信号和计算机的基础知识　481

26.1　制系统　481

26.2　数字逻辑　483

26.3　二进制通信　488

26.4　计算机器件　495

26.5　计算机显示屏　498

26.6　打印机和扫描仪　500

26.7　互联网　503

26.8　小测试　504

考试：第3部分　508

第4部分　特别的设备和系统

第 27章　射频通信的天线　521

27.1　辐射电阻　521

27.2　半波天线　522

27.3　1/4波长竖直天线　524

27.4　环状天线　526

27.5　接地系统　527

27.6　增益和方向性　528

27.7　相控阵　531

27.8　寄生阵列　532

27.9　超高频和微波频率的天线　534

27.10　安全问题　537

27.11　小测试　537

第 28章　集成电路　541

28.1　集成电路技术的优点　541

28.2　集成电路技术的限制因素　542

28.3　线性集成电路　543

28.4　数字集成电路　546

28.5　部件密度　548

28.6　集成电路存储器　548

28.7　微计算机和微控制器　550

28.8　小测试　550

第 29章　电子管　554

29.1　基本形式　554

29.2　电极配置方案　555

29.3　电路排列方案　559

29.4　阴极射线管　560

29.5　显像管　561

29.6　在300MHz的频率条件以上的真空电子管　563

29.7　小测试　564

第30章　传感器、定位和导航　568

30.1　波转换器　568

30.2　位移传感器　570

30.3　方向和测量大小　573

30.4　高弹体　574

30.5　定位系统　577

30.6　导航方法　581

30.7　小测试　583

第31章　声学和音频的基本知识　587

31.1　声学　587

31.2　响度和相位　589

31.3　技术上的考虑　590

31.4　部件　591

31.5　特殊的系统　595

31.6　硬录制介质　596

31.7　电磁干扰　598

31.8　小测试　601

第32章　高级通信系统　605

32.1　蜂窝通信　605

32.2　卫星和网络　607

32.3　业余无线电和短波无线电　610

32.4　安全和隐私　612

32.5　调制光　616

32.6　光纤光学　619

32.7　小测试　621

第33章　激光的基础知识　625

33.1　激光的工作原理　625

33.2　腔体激光器　629

33.3　半导体激光器　633

33.4　固态激光器　635

33.5　其他值得一提的激光器　636

33.6　小测试　638

第34章　机械电子采样器　643

34.1　保持监控　643

34.2　各代机器人及其应用　646

34.3　机器人控制器　650

34.4　机器听觉和视觉　653

34.5　机器人导航　657

34.6　遥在系统　659

34.7　人工智能　661

34.8　小测试　664

考试：第4部分　668

期末考试　679

附录A　小测试、考试和期末考试的答案　700

附录B　电路图符号　708

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