《电路理论教程》 （第2版）前言

陈希有

2020年1月6日

 自《电路理论教程》2013年出版以来，我国教材建设在形式上发生了很大变化，教材不再是单一的纸质书本，它借助互联网线下与线上连通，衍生了新形态教材。教材作者将部分内容上传到网络空间，读者通过扫描纸质教材中的二维码，便可浏览这些内容。在不增加纸质教材篇幅的情况下，极大地拓展了教材的内容空间，并使阅读方式多样化。对于线上内容，可以充分发挥电子版的优势，做到图文并茂、色彩纷呈、阐述详细。

本次修订的最大变化，就是编著了大量的线上内容，符合新形态教材特征，作者非常喜欢这种形式。线上内容并不都是辅助的，有些内容也很重要。每章编著的线上资源包括：1）本章扩展内容；2）教学指导与知识结构图；3）教学课件；4）偶数号习题解答。按章编著的扩展内容包括：“电阻元件的标称值与色环编码”“基尔霍夫对电流分布的研究”“感应耦合非接触电能传输简介—互感的应用”“用运算放大器实现阻抗变换”“化为零初始状态电路的计算” “树的个数计算法及节点导纳矩阵的拓扑分析”“基于传输线理论的电力线路故障诊断原理”等，共计19个这样的题目。位于教材末尾作为附录使用的线上资源包括： “物理量的量纲与单位浅谈”“用电的安全意识”“用电的环境意识”“电路试卷范例”“图解中英文名词对照”等，共计10个这样的题目。这些线上资源，使得本教材具有以下特色：

（1）延伸实用电路理论

 作为基本教学内容的顺理延伸，增加了若干具有很好实用价值而又不很深奥的理论内容。比如，1）作为电路定理的综合应用，介绍了电路参数发生大幅度变化时，计算电压与电流增量的方法。一些商用电路分析软件的参数扫描功能，用的就是这种方法。2）作为特勒根定理和电路方程矩阵形式的应用，介绍了电路灵敏度的分析方法。这些分析方法将电路参数从不变扩展到可变，因而更加符合工程实际。3）在RLC谐振电路基础上，介绍了耦合谐振电路。这种电路在通信和无线电能传输中应用广泛，但在目前的教科书中却很少涉及。4）作为运算放大器的应用，介绍了用运算放大器实现阻抗变换的原理。5）当电路中含有多个非零状态的储能元件时，复频域模型中将含有多个附加电源。为简化分析，介绍了化为零初始状态电路的计算方法。6）作为关联矩阵的应用，介绍了计算网络图全部树的方法，以及借助树计算节点导纳矩阵行列式的拓扑分析法，这种方法可以得到节点导纳矩阵行列式的解析表达式。

（2）考虑工程教育需要

 工程教育需要落实到每项教学活动之中。电路理论课程是电类专业第一门专业基础课程，并且工程背景强，对培养学生的工程意识具有启蒙作用。为此而编著的线上资源包括：“电阻参数标称值与色环编码”，让学生知道，工程上实际用到的元件，其参数值虽然不便于人工计算，但却是有道理的。“物理量的量纲与单位浅谈”，让学生明白，在用方程表达物理量之间的关系时，必须遵守量纲与单位规则，方程等号两边的量纲必须是平衡的。通过检验量纲的平衡性，可以发现方程中的错误。此外，“用电的安全意识”“用电的环境意识”“教学指导与知识结构图”中的“教学目标”等，都是为工程教育目的而编著的。

（3）反映科学研究的最新进展

 在电气工程领域，无线（非接触）电能传输是当前的研究热点。为了使读者了解其原理，并紧密结合教学内容，在“含磁耦合器件的电路”和“二端口网络”两章，分别编写了“感应耦合非接触电能传输简介—互感的应用”和“非接触电能传输系统最大功率分析”两个题目的线上资源。在“非线性电路”中，编写了“认识忆阻器”，以反映本世纪初人们最新发现的第四类电路元件。

（4）反映计算机在电路分析中的应用

 在掌握电路的基本概念和基本分析方法后，电路分析的计算机化便成为学生重要的工程能力。针对使用商用仿真工具的能力，编写了“计算机仿真软件Multisim应用简介”和“ Multisim仿真示例”两个附录。针对自行编写计算程序的能力，编写了“数值计算工具MATLAB应用简介”和“MATLAB数值计算示例”两个附录，并在“非线性电路”一章，专门编写了扩展内容“非线性电路数值分析法简介”，用于学生编写简单的线性或非线性电路计算机分析程序，并了解数值计算的概念。这些简单的线上资源，对快速入门性掌握计算机辅助分析是非常实用的。

（5）让线上资源具有辅导性作用

 学生的学习效果要靠课内和课外两个时空来保证。为此提供实用的线上辅导性资源是非常必要的。本书这些资源体现在为每章编写的“教学指导与知识结构图”“教学课件”“偶数题号习题解答”等，这些资源对教师备课也是非常有益的。书末附录“常用数学公式与方法”，用于帮助学生理解电路理论中所应用的数学原理；“电路理论知识结构总图”，宏观性地给出了电路理论知识结构图，与每章的知识结构图相得益彰，帮助学生在不同层面上把握电路理论的知识结构；“电路试卷范例”，给出了近些年电路理论课程期末试题，用于发挥试卷的引导作用；“图解中英文名词对照”，以示意图形式给出了常用词汇的中英文对照，既能提高英文专业词汇，还有助于理解电路理论，比单纯背诵更加有益。

（6）反映电路理论的应用案例

 在理论教学中及时联系实际，始终是有效的教学方法。为此编写的线上资源，“RC充电效率分析”“ 能够获得90度相位差的电路”“基于传输线理论的电力线路故障诊断原理”等，都是基于这样的考虑。

（7）注重量纲的平衡性

 电路理论中许多方程都是有物理含义的，属于物理方程。量纲平衡是物理方程的重要属性，通过检验量纲的平衡性可以检验方程的正确性，甚至可以提供寻找物理现象某些规律的线索，正确开展科学研究。物理量的大小由其数值和单位共同决定，不能只重视数值计算而忽视单位的应用。因此，本书对新出现的并且是较为陌生的物理量或物理函数，均明确指出它们的量纲。在不明显影响对基本内容理解的情况下，尽量做到规范严谨地使用物理量的单位，以确保量纲平衡。这有利于培养学生学术表达的严谨性、规范性，应用物理概念的准确性，以及执行国家标准的习惯性和强制性。为此还专门编辑了附录“量纲与单位浅谈”（线上内容）。全面使用物理量的单位，起初在教学上和出版上会感到不便，但一段时间过后就习惯了。让学生一开始就养成使用单位的良好习惯，比事后改正不良习惯更可取。

（8）压缩纸质教材篇幅

 上一版中某些选学的内容，在本次修订中改为线上资源。例如“基尔霍夫对电流分布的研究”“参数变动电路的计算与灵敏度分析”“用单相功率表测量三相功率的方法”“电力系统中的高次谐波”“微分电路与积分电路”“非线性电路数值分析法简介”等，都是从第一版的纸质教材改编而来。在改编中，利用电子版优势，重新设计了页面并丰富了内容。

 从线上内容的题目上看，学生并不能完全理解编写的目的，因此需要教师备课后加以引导。

 本次修订的其他变化包括：

 （1）在一些例题或习题中，使用了元件标称值进行计算，以提醒学生工程上的元件参数并不都是利于计算的理想数值。对设计类问题所计算的元件参数值，要考虑可选用的商用标称值，从而增强工程观念。

 （2）新增大约40个练习题。这些练习题全部是从近些年各种考试中筛选出来的，虽然有些难度，但对理解电路理论，准备各种考试，增加习题方面的见识等，是有益的，见多才能识广。

 本教材的其他特色见第1版前言。

 参加本次修订的还有大连理工大学电气工程学院李冠林副教授、自动化学院王宏伟副教授，她(他)们在线上与线下资源编写、习题求解、内容审读等方面完成了大量且卓有成效的工作。复旦大学易婷老师，结合自身教学实践，编写了“量纲与单位浅谈”“电阻参数的标称值与色环编码”等线上资源。

 教材使用效果等待读者的反馈，教材质量的提高更是离不开读者的关怀，您的意见就是对教材的最佳爱护。期待读者将意见直接发送至作者邮箱：chenxy@dlut.edu.cn。

陈希有

2019年5月于大连理工大学