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电子工程学导论：从微观到宏观的电学世界 作者： [此处填写虚构的作者姓名] 出版社： [此处填写虚构的出版社名称] ISBN： [此处填写虚构的ISBN] 页数： [此处填写虚构的页数] --- 内容提要 《电子工程学导论：从微观到宏观的电学世界》是一本全面且深入的教材，旨在为初学者和希望系统性巩固基础知识的工程师提供一个坚实的理论框架和丰富的实践指导。本书不着眼于计算机网络的具体协议栈或布线标准，而是将视角聚焦于电子和电路层面的基本物理原理，探究电荷如何运动、能量如何转化以及复杂的电子系统是如何由最基本的元件搭建起来的。 本书的核心目标是建立读者对电磁学、电路分析、半导体物理以及基础电子器件工作机制的深刻理解。它强调的是信号的本质、能量的传输效率和元件的物理特性，而非信息如何在特定介质上传输的逻辑和结构。 章节详细概述 第一部分：电与磁的基础物理（奠定微观基础） 第一章：电荷、场与势 本章从物质的电性质出发，详细阐述了电荷的守恒性、库仑定律及其在不同介质中的表现。我们将深入探讨电场的概念，包括电场线、电势和电势差的定义。重点将放在电荷在宏观和微观尺度下的运动规律，以及电势能的概念如何过渡到电路中的电压概念。本章会使用严格的矢量分析来描述场强，并介绍电场在高斯定律下的应用，为理解电容器的工作原理打下坚实的理论基础。 第二章：电流、电阻与欧姆定律的物理根源 本章不再将欧姆定律视为一个经验法则，而是从载流子的漂移速度和碰撞机制的角度来探究其背后的物理机制。我们将分析导体内部载流子的统计行为，引入载流子迁移率的概念，并详细推导宏观电阻率与材料微观结构之间的关系。本章会涵盖霍尔效应的原理及其在测量磁场和载流子浓度中的应用，从而将电学现象与材料科学紧密联系起来。 第三章：磁场与电磁感应 本章专注于磁现象。从毕奥-萨伐尔定律和安培环路定律出发，系统地介绍稳恒磁场的产生与分布。随后，本章重点转向时变场，详细阐述法拉第电磁感应定律，并引入麦克斯韦方程组在静电学和稳恒磁场下的形式。通过对感应电动势的深入分析，为变压器、电感器等储能元件的工作原理做好铺垫。 第二部分：基本电路分析与元件特性（从概念到应用） 第四章：直流电路分析的拓扑学与网络定理 本章回归到电路的结构分析。我们强调对电路图的拓扑结构理解，区分节点、支路和回路。本章将详尽讲解基尔霍夫定律（KCL和KVL）的严格应用，并通过系统的方法，如节点电压法和网孔电流法，来求解复杂直流电路的电压和电流分布。同时，重要的网络化简工具——戴维南定理、诺顿定理、叠加定理和最大功率传输定理——将被用于简化实际工程中的等效电路模型。 第五章：电容器与电感器的动态行为 本章深入探讨储能元件的特性。电容器的物理结构（介质的极化）及其在电场中的储能机制被详尽解析。电感器的磁场耦合、自感和互感现象是本章的重点。随后，我们将分析一阶RL和RC电路在阶跃输入下的瞬态响应，计算时间常数，并讨论储能元件在直流稳态和交流稳态中的行为差异，这对于理解滤波器设计至关重要。 第六章：交流（AC）稳态分析与相量法 交流电是现代电力系统的基础。本章引入正弦波作为描述时变信号的数学工具，详细解释了频率、周期、相位和有效值（RMS）的物理意义。相量法的推导和应用是本章的核心，它将复杂的微分方程转化为代数运算，便于求解含电感和电容的交流电路。本章还将分析RLC串联和并联谐振现象，计算品质因数（Q值）及其在选择性电路中的意义。 第三部分：半导体与电子器件基础（实现控制与放大） 第七章：半导体物理基础 本章是理解现代电子学的基石。我们从晶体结构出发，解释本征半导体中电子和空穴的产生机制，引入费米能级概念。随后，通过掺杂（N型和P型）来控制载流子的浓度，并详细分析PN结在无偏、正偏和反偏条件下的势垒区和载流子扩散现象。这是对“电子”这个概念从微观物理到实际应用的关键桥梁。 第八章：二极管与基础开关电路 基于PN结的原理，本章详细分析了二极管的伏安特性曲线及其小信号模型。重点阐述二极管作为单向导通元件的特性，以及在整流（半波、全波、桥式）、限幅和钳位电路中的应用。我们还将探讨齐纳二极管在稳压电路中的工作原理。 第九章：双极性结型晶体管（BJT） 本章聚焦于BJT的工作机制，从载流子的注入、传输到集电极的完整过程。我们将详细分析共射极、共基极和共集电极三种基本组态的输入输出特性曲线。本章的重点放在BJT的放大作用上，包括跨导、电流增益（$eta$）的物理来源，以及如何利用小信号模型（如混合$pi$模型）来分析线性放大电路的电压和电流增益。 第十章：场效应晶体管（FET）及其应用 本章介绍MOSFET的基本结构和工作原理，包括阈值电压的确定、沟道调制效应。通过分析JFET和MOSFET的导通特性，读者将理解其高输入阻抗的优势。本章将对比BJT和FET的特性，并简要介绍它们在作为电子开关方面的应用优势。 总结与展望 《电子工程学导论》旨在培养读者“像工程师一样思考”的能力，即从最基本的物理定律出发，逐步构建复杂的系统模型。本书关注的是电荷的守恒、能量的转换和信号的物理放大，而非数据包的路由、协议的握手或网络拓扑的优化。通过对电磁理论和半导体物理的扎实学习，读者将具备分析和设计任何基于电学原理的系统（包括但不限于电源、模拟前端、传感器接口等）所需的核心能力。本书的知识体系独立于任何特定的通信技术或网络标准，是深入所有电子工程子领域的必备基石。
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目录信息
第一章 网络环境下的计算机和软件
· · · · · · (收起)
· · · · · · (收起)
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