《电路原理》译者序

2020-02-11 （新冠疫情时期）

由弗洛伊德（美）（Thomas L. Floyd）和布奇拉（美）（David M. Buchla）编著的美国优秀教材《电路原理》（第10版），是一部面向美国社区大学的电路原理与应用的入门教材。美国社区大学一般为两年制，一部分学生是为了升入普通大学做准备；另一部分学生是为了学习某种职业技能，以便顺利就业。社区大学大体上对应我国的高职高专院校，这就决定了本教材的教学定位。虽然如此，但教材内容、写作方法、教材结构等，对我国普通高等教育也富有参考价值。本教材除了介绍电路原理的基本内容外，还以大量篇幅联系了工程实际，并恰如时机地介绍了安全、经济、职业规划等相关内容，这些都符合当前人才培养的工程教育理念。在翻译过程中，处处感受到作者的独具匠心之处，把这些感受梳理如下，以帮助读者快速了解教材特色，并为我国教材建设提供参考。

1. 倍感关怀的前言

本教材在较长的前言中，除了按惯例介绍教材的新增内容、本版特色外，还着重介绍了与之配合使用的学生资源、教师资源的内容和使用方法；说明了教材的章节安排；给出教学内容的取舍建议；在致学生中，指导学生如何阅读内容，如何完成各种检测与习题等；并郑重地强调学好基础理论的重要性，因为有了坚实的理论基础，用人单位就很容易对你进行专门培训。温馨地介绍了与电子技术相关的职业规划：维修车间技术员、工业制造技术员、实验室技术员、现场服务技术员、科技写作员、销售技术员等。这些都体现了作者对读者未来事业的关怀。

在介绍电子技术发展历程中，展现了电子技术日新月异的变化。电子管、晶体管、印刷电路、集成电路、个人计算机、手持计算器、智能手机、互联网等，让读者感觉电子技术就在身边，从而使读者认识到课程的重要性和实用性。

2. 注重量纲、单位和记数法

开篇介绍国际单位制、科学记数法、工程记数法的概念，以及公制词头之间的转换，为科学表达奠定必要基础。在整部教材中非常重视物理量的单位用法。无论在计算的结果上，还是在计算的过程中，都能恰当地使用物理量单位。这是工程技术人员必须具备的意识和能力，因为量值和单位共同表达了物理量的大小。较大的数要用较大的单位，较小的数要用较小的单位。

教材还明确指出，用量纲平衡原则可以判断方程的正确性。与众不同地介绍了四舍五入中的“配偶规则”，在保留有效数字过程中，并不一概是四舍五入。

3. 偏低的物理起点和数学起点

由于教材面向社区学院学生，教材起点偏低。在物理方面，教材从原子模型（原子核、电子层、电子轨道、电子能级），讲到正电荷与负电荷的由来、自由电子与束缚电子的区别等；尤其详细地介绍了铜原子结构的特殊性，它决定了铜导电的优越性。这些内容在我国课程体系中，一般都是在物理、化学课程中学习，并且在高中阶段已经具备了这方面的基础。此外，对电源、电容、电感、互感、变压器等电路元件，花去很多篇幅介绍它们的实际物理构造，不是简单地人为定义，或用元件符号抽象表示；串联分压、并联分流、磁筹、磁滞、电磁感应、右手螺旋法则等，都一一地从最基本的起点讲起，对没有上过高中的学生也可以顺利学习本课程。与众不同之处还有，本教材按照电荷、电压、电流的顺序讲授电路变量，道理是原子失去或者获得电子之后便有了电性（即净电荷），电荷之间存在作用力，因此移动电荷需要做功，由此引入电压的概念。电荷在电压的作用下定向流动，又引出电流的概念。

数学上的起点也偏低。详细介绍了指数及其运算，三角函数角度的计量，指数函数的运算，复数的运算，求解代数方程的代入法、消元法、行列式法等。未涉及微分方程的求解。

这些偏低的起点，一方面是为了符合读者定位；另一方面也是为了便于自学，便于对知识求根溯源。

4. 温馨的多种小贴士

    在教材的空白处有许多即时小贴士。在人物小贴士中，介绍了库仑、法拉第、欧姆、伏特、安培、特斯拉、瓦特、焦耳、基尔霍夫、戴维南、麦克斯韦、赫兹、爱迪生等科学家和发明家。一方面介绍了与他们相关的历史事件；另一方面也表现出对科学家们的敬重。在安全小贴士中，介绍了如何安全更换熔断器，强调不要带戒指操作电路，刚断电时不要触碰电阻等。在技术小贴士中，指出不要将新旧电池一起使用，不要使用不同型号的电池；说明如何拆卸和安装汽车上的电池；强调测量电阻时，手指不要碰到电阻引线，以免影响测量值；讨论示波器上交流耦合与直流耦合的区别，以便正确选择，等等。这些随手写来的小贴士，读起来感觉格外温馨。

5. 细腻阐述主要内容

在直流电路部分，串联电路、并联电路、串-并联电路，它们各占一章。对这些电路结构的阐述十分细腻，包括如何在面包板上和电路图上识别这些电路连接；在交流电路部分，RC电路、 RL电路、RLC电路，它们也是各占一章，每章又划分为串联、并联，以及串-并联连接；分别在直流电路和交流电路两部分阐述电路定理，体现两种电路下电路定理的联系和区别；分别针对单个脉冲输入和重复脉冲输入，阐述了积分电路和微分电路的响应。在每种输入下，又分成时间常数较小和时间常数较大两种情况，以便简化计算；针对欧姆定律，分三节介绍了电压、电流与电阻的计算；针对瓦特定律（教材将P=VI称为瓦特定律）也是如此；详细阐述了能量的单位即千瓦时（kWh），以及表明电池容量的单位安时（Ah）数；在应用叠加定理时，对分析步骤的分解十分详细，每步都绘制出等效电路，哪怕电路之间只有小小的区别。

6. 带有培训内容的应用案例

丰富多样的应用案例是本教材的突出特色，几乎每章都包含与本章内容相关的应用案例。比如认识面包板、小型风扇的转速控制、设计调光电路、制作电容箱与电阻箱、用电阻分压来提供五种电压、惠斯通电桥用于温度控制、超外差收音机原理、滤波器的降滚特性，等等。在这些应用案例中，不单单是介绍一种具体应用，更重要的是留给读者许多启发与思考，让读者通过参与来完成未尽事项。例如，设计一个电阻箱，如何考虑整个电阻箱的成本？如何检查所完成的设计是合理的？等等。

7. 贯穿全书的故障排查

贯穿全书的故障排查，是本书的又一突出特色。作者用排查故障的过程，来强调理论基础的重要性，并努力提高读者的好奇心和参与意识。在排查故障内容中，多次用到“分析、规划和测量”的方法，简称APM法，以及判断某些电路故障的“半分割法”，这在实际工作中都是很实用的方法。所排查的故障包括串联电路、并联电路、串-并联电路、直流电路、交流电路中的元件开路故障、短路故障等，例如电阻虚焊、焊料飞溅、电阻烧断、电容漏电、电容开路、电容短路、电感断路等。

8. 贯穿教材的安全意识

用电安全问题始终伴随于作者的笔墨。除了通过安全小贴士加以温馨提示外，还以专门章节，以及应用案例等及时加以介绍。例如，2-8电气安全一节，详细介绍了触电的原因，分析了电流通过人体的几种路径，介绍了电流对人体的影响，列出多达20余项的用电安全注意事项。

9. 形式多样的练习题目

为使读者不断有新鲜感，并达到对基本内容的反复练习，本教材编写了风格各异的练习题目。这些练习包括：与例题伴随的关联性问题，仿照例题就可以完成规定的任务；每节后的学习效果检测题；具有选择题性质的自我检测题、对/错判断题、按节安排的习题等。最有特色的是电路行为变化趋势判断题，它利用已经出现的电路图，让某个条件发生变化，判断某个结果是增大、减小，还是保持不变，就像做游戏一样来完成。这比单纯的数值计算更能体现对电路概念的理解和掌握。

10. 耳目一新的教材结构

教材的章节由多部分组成。每章以本章节次、本章教学目标、重要术语、应用案例预览相关网站和引言开始；以本章总结、重要术语、重要公式、多种练习、参考答案结束。而每节又包括简单的引言、本节教学目标、教学内容、学习效果检测等。大多数例题都有伴随的关联性问题。这样的结构使人耳目一新。

11. 学以致用的工程观点

教材除了在应用案例中加强理论与实践的联系外，在教材的正文中，也不失时机地联系工程实际。例如，电阻的色环编码、参数标签；实际电阻的类型，电阻的标称值；导线规格与导线电阻和额定电流的关系；电磁阀、扬声器和表头等多种电磁设备；直流发电机、交流发电机原理；汽车照明系统，住宅电气系统，等等。这些联系工程实际的内容，使理论内容达到了学以致用的效果。

12. 其他方面

本教材用带有方向的复平面矢量表示复阻抗和交流电路功率，这一点与我国教材习惯不同；教材中相位角的概念非常广，可以是相对参考相量的相位，也可以是相对另一相量的相位（我国称为相位差），也可以是阻抗角等。阅读时要根据上下文来理解；教材没有过多地强调基尔霍夫定律的应用，因为所涉及的电路都是简单电路；经常使用第二人称来叙述，使读者产生亲切感，像是作者与读者直接交谈；计算机仿真内容贯穿始终，以培养学生使用计算工具的能力；许多图片都给出了具体来源，说明得到了作品持有者的许可。

参加本书翻译的人员有（按章节次序），齐琛（第1～4章）、刘惠（第5~7章）、李冠林（第8章）、牟宪民（第9、10、21章）、王宁（第11~14章）、章艳（第15～18章）、陈希有（第19、20章）、刘蕴红（前言、附录）。全书由陈希有统稿。尽管大部分译者都从事本课程教学，并有双语教学能力和国外进修经历，但面对内容如此广泛的教材，翻译欠准之处仍恐难免。敬请读者雅正，这是对本教材的最佳爱护，意见请直接发送至译者邮箱：chenxy@dut.edu.cn。

感谢机械工业出版社花大力气引进这部优秀教材，并将翻译工作交给本书的译者们。

译者

于大连理工大学

2020年2月11日