超圖解電學知識入門:從電的特性、運作原理到技術應用,一次完整學會! (電子書)

超圖解電學知識入門:從電的特性、運作原理到技術應用,一次完整學會! (電子書) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

田沼和夫
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具体描述

詳盡解說×豐富圖解×實用範例
跟著電學專家輕鬆讀懂基礎知識、定律和應用,
從生活醫療、交通娛樂到產業發展,解鎖電的奧祕!
 
  試著想像一下你一天的生活。
  早上搭上大眾交通工具,開啟藍芽連上耳機播放音樂,
  接著拿起智慧型手機滑幾下回覆工作郵件,
  到了辦公室則連上網路與國外客戶舉行視訊會議。
  晚上一回到家,智慧家電便自動幫你開燈、調節冷氣溫度……
 
  不管是5G行動通訊、IoT物聯網,
  甚至是各種電子裝置必備的半導體等等,
  推動所有現代科技的基礎正是「電」。
  然而我們平常生活中不自覺使用的電,
  到底是在哪裡、如何產生的,
  又是透過什麼方式送到我們的手上呢?
 
  手機電池可以隨用隨充嗎?
  人體感應器是透過什麼原理運作的?
  將萬物連上網路的IoT是什麼?
  本書結合了淺顯易懂的文字說明和完整豐富的插圖,
  讓不懂電學的零基礎讀者也能輕鬆閱讀,
  並理解各種使用電力的機器的運作機制和原理。
 
  既然你我每天的生活都脫離不了電,
  認識電的基本原理就是每個現代人必備的科學素養。
  如果大家對電的性質有基本認識,
  也能防止漏電、短路等引發的火災和觸電意外。
  而在全球都在講求永續發展和環保的現代,
  更需要了解電、能源與我們的生活和環境的關係,
  不妨現在就翻開本書,一起進入有趣的電學世界吧!
 
本書特色
 
  ★電學專家親自講解,內容深入淺出,一本掌握從方方面面影響我們的「電」!
  ★從5大面向解說79個與生活相關的電學知識,超好懂的電力基礎入門書!
  ★沒有艱澀的專業術語與計算公式,完整圖解說明,輕鬆易讀,零概念也不用擔心!
揭秘宇宙的宏大叙事:从量子到星系的演化之旅 宏观与微观的交织:现代物理学的核心脉络 本书并非探讨基础电路或电子器件的实用手册,而是一部带领读者深入探索宇宙基本规律、跨越时间与空间尺度的综合性物理学著作。我们聚焦于现代科学的两个核心支柱:量子力学与广义相对论,并追溯它们如何共同构建起我们对物质、能量和时空认知的图景。 全书伊始,我们将从经典物理学的基石——牛顿力学与麦克斯韦电磁学——回顾其成就与局限性,为理解后续的革命性理论打下坚实基础。随后,我们进入20世纪物理学的黎明。量子力学的引入,颠覆了我们对确定性的传统观念。我们将详细解析黑体辐射、光电效应等关键实验,解释普朗克常数、波粒二象性、不确定性原理等核心概念。我们不会停留在对概念的罗列,而是深入探讨薛定谔方程的数学结构,以及它如何描述微观粒子的概率行为。从氢原子能级到量子隧穿效应,我们将展现量子世界令人惊叹的复杂性与内在和谐。 时空结构与宇宙的命运:广义相对论的深刻洞察 如果说量子力学描述了微小的尺度,那么广义相对论则重塑了我们对时空的理解。本书将以爱因斯坦的等效原理为起点,逐步构建起弯曲时空的概念。我们将剖析黎曼几何在描述引力场中的应用,解释引力如何不再是牛顿所描述的“超距作用力”,而是物质和能量对时空几何结构的扭曲。 核心章节将集中于爱因斯坦场方程的意义,以及由此推导出的重要预测。我们将详细考察引力透镜效应的观测证据,讨论黑洞的形成机制、事件视界(Event Horizon)的特性,以及奇点(Singularity)的数学描述。对于那些对极端物理现象着迷的读者,本书将提供关于引力波的深入介绍,从其理论预测到LIGO等探测器的实现过程,展现人类如何“聆听”宇宙中最剧烈的事件,如双黑洞的并合。 从大爆炸到结构形成:宇宙学的史诗 离开了地球和恒星的范畴,本书将视角拉伸至宇宙学的宏大尺度。我们将以标准宇宙学模型——Lambda-CDM 模型为骨架,系统梳理现代宇宙学的核心发现。 宇宙的起源部分,我们将还原大爆炸理论的证据链:宇宙微波背景辐射(CMB)的发现及其各向异性;星系红移的线性关系(哈勃定律)所揭示的宇宙膨胀;以及轻元素(氢、氦、锂)的丰度如何精确地验证了暴胀初期的核合成过程。 随后,我们将深入探讨驱动宇宙演化的两大神秘成分:暗物质和暗能量。暗物质的间接证据,如星系旋转曲线、星系团的动力学以及宇宙大尺度结构的形成,将被细致分析,同时介绍各种候选粒子(如WIMPs)的实验搜寻进展。对于占据宇宙能量密度约70%的暗能量,我们将探讨其作为宇宙加速膨胀驱动力的本质,介绍宇宙学常数、托斯卡纳标量场等理论模型,以及未来观测计划(如詹姆斯·韦伯太空望远镜的深空巡天)如何试图揭示其真实面貌。 粒子世界的深度探索:标准模型及其超越 回到物质的根基,本书的后半部分将专注于粒子物理学。我们将详细介绍描述除引力外所有基本相互作用的粒子物理学标准模型(Standard Model)。读者将清晰理解夸克(上、下、奇、魅、底、顶)和轻子(电子、中微子等)的家族结构,以及传递力的玻色子(光子、胶子、W/Z玻色子)。 关键在于对希格斯机制的阐释。我们将解释自发对称性破缺如何赋予基本粒子质量,并回顾2012年LHC发现希格斯玻色子的历史性意义。 然而,标准模型并非终点。本书将探讨其显著的局限性:无法解释中微子质量、暗物质、暗能量,以及引力无法量子化的问题。因此,我们引入了超越标准模型(Beyond the Standard Model, BSM)的探索方向,包括超对称理论(Supersymmetry, SUSY)如何尝试统一作用力并提供暗物质候选者,以及弦理论(String Theory)试图将所有基本粒子和力统一于更高维度的几何框架下的深刻构想。 结论:未竟的探索与科学的未来 全书在对物理学前沿研究的展望中收尾。我们将讨论量子引力研究的挑战,例如如何统一量子力学与广义相对论,以及对时空最小尺度的探索。我们还将审视宇宙学的最新进展,包括对系外行星宜居性的评估,以及人类对地外生命的持续探索。 本书旨在提供一个全面、连贯的现代物理学知识体系,让读者领略人类智慧在理解时间和空间、物质和能量这两个终极谜题上的伟大成就,并体会到科学探索永无止境的魅力。它需要的不是对特定电学元件的熟练操作,而是对宇宙规律的深刻敬畏和逻辑思维的严谨训练。

著者信息

作者簡介
 
田沼和夫
 
  1975年從工學院大學工學部畢業。同年4月進入日本水道公司就職,從事水處理設施的規劃設計。1988年加入財團法人北海道電氣保安協會,從事技術開發及技術教育工作。2014年起擔任北海道科學技術大學兼任講師。2017年起就任田沼技術士事務所代表。擁有第一種電氣主任技術者、能源管理士(電力領域和熱領域)及技術士(電力、電子部門)等執照。著有《寫給建築、工廠的節能教科書(ビル.工場で役立つ 省エネルギーの教科書)》、《大寫解 高壓用電設備 設施標準與構成機材基本解說(大写解 高圧受電設備:施設標準と構成機材の基本解説)》、《彩色版 家用電器設備的維護及管理 深入淺出的測定實務(カラー版 自家用電気設備の保守.管理 よくわかる測定実務)》等作(皆由Ohmsha社出版)。

图书目录

前言
 
Chapter 1 電是什麼?
1 電燈是文明開化的起點
2 電是如何從電線桿送到住家
3 電費是怎麼計算的?
4 電很方便,但也很危險!
專欄 接地線義務化的首起高壓電觸電意外
5 「短路」和「接地」到底是什麼意思?
6電動吸塵器的原理
7微波爐「只」加熱食物的原理
8冷氣降溫的原理就跟灑水一樣!?
9為什麼被靜電電到會痛,卻不會死人?
10人類發現靜電後花了2000年才弄清它的真面目
11賭命實驗揭開雷的真面目
12青蛙腿與電密不可分的關係
13所有電池的起點
14極光和日光燈的原理相同?
15質子(電子)數決定原子的性質
16「電流」就是電子的移動
17電流可通過的導體與不可通過的絕緣體
18電的通道「電線」分解後長什麼樣子?
專欄 能自己發電的電鰻
 
Chapter 2 讓電力得以被充分運用的電路
19停在高壓電線上的鳥為什麼不會觸電?
20讓電流通過的電路也有符號表?
21電壓是什麼?
22大家都聽過的「歐姆定律」
232種連接法「串聯」和「並聯」
24愛迪生和特斯拉的電流戰爭
25電壓會改變的「交流電」有多大?
26會阻礙電流的作用統稱「阻抗」
27交流電路的「相位差」是什麼?
專欄 插座有左右之分!?
 
Chapter 3 認識如何把電應用在我們的生活中!電的作用
28用空氣燒開水
29靠電子加速和碰撞發熱的家電產品
30電流與光的關係
31磁鐵中存在很多小磁鐵
32用電產生的「電磁鐵」
33利用電磁鐵發出聲音的揚聲器
34為什麼MRI能用強力磁鐵掃描人體內部?
專欄 電阻突然變成零的「超導」
35線圈的「搗蛋鬼」性質和電
36如何讓線圈產生的電壓增強?
37從線圈和磁鐵認識發電機的原理
38把電的電壓轉換成適合居家使用的變壓器
39電動機能平滑轉動的原理
40利用電波分析天氣的氣象雷達
41電波是什麼?
42天線能發送電波也能接收電波
43在太空中收發電波的衛星通訊
44鐵會生鏽的原因
45鏽的本質就是電
46利用化學方式取出電力的電池
47在物體表面覆上金屬材料的電鍍
專欄 電力小偷和法律
 
Chapter 4 用電方法與電的生產和運作內幕
48從使用到充電都不需要插電!?
49認識乾電池的內部結構
50汽車用的鉛蓄電池
51智慧型手機也用到的鋰電池
52燃料電池不是電池?
專欄 總能源效率優秀的家用燃料電池
53被喻為超大型蓄電池的抽蓄發電
54利用自然水循環發電的水力發電
55原理跟燒水推動風車一樣的火力發電
56發電原理類似火力發電的核能發電
57我們身邊可用來發電的能源
58以半導體為要角的太陽能發電
59結構比外表看來更加複雜的風力發電
60掘井取得發電源的地熱發電
61每天都會看到的電線桿和電線
62從發電到把電送到家裡
63電源頻率可以改變嗎?
64日本東西部電源頻率不同的歷史背景
65停電有3種
專欄 鋰電池與諾貝爾獎 
 
Chapter 5 各種運用電力的技術
66生活隨處可見的半導體
67認識半導體的原理!
68LED的優點與發光原理
69令家電產品達到省電功效的逆變器
70如何解釋類比訊號和數位訊號的差別?
71為什麼網路線改用光纖取代電線?
725G等行動通訊系統
73設置伺服器提供服務的資料中心
74將萬物連上網路的IoT
75車子的引擎、方向盤、煞車等都是用電腦控制
76為什麼不用觸摸身體就能測量體溫?
77偵測到人就會開燈的人體感應器
78血壓計等壓力偵測器是怎麼測量壓力的?
79照相機等電子產品的感光元件可將光線轉換成電子訊號
 
INDEX

图书序言

  • ISBN:9786263790513
  • EISBN:9786263791459
  • 規格:普通級 / 初版
  • 出版地:台灣
  • 檔案格式:EPUB固定版型
  • 建議閱讀裝置:平板
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:93.4MB

图书试读

前言
  
  在二戰後的經濟高度成長時代,有三種家電神器(電視、電冰箱、洗衣機)開始在日本家庭中普及。當時,使用電力的家電產品主要只有這幾種,但如今我們的生活除了這三種家電神器之外,還充斥著冷氣、微波爐、電子鍋、電腦等各種電器產品。另外,工廠的大型機具也是由電力驅動。不僅如此,鐵路、自來水、下水道等基礎設施亦然,如果沒電的話就只是普通的鐵塊和水泥。然而,正因為電太過貼近我們的生活,而且又是肉眼看不見的東西,所以我們平時幾乎不會意識到它的存在。可以說,電的存在就跟空氣一樣。
 
  在以前的時代,每個人都很了解自己所用的機器的運作原理。但隨著時代演進,機器變得愈來愈複雜,運作原理也變得難以理解。這種不曉得內部結構和運作原理的狀態俗稱黑箱化,但原則上只要能正常使用,黑箱化也不會有什麼問題。然而,近年有不少事故正是因為家電黑箱化所導致的。
 
  舉例來說,在微波爐導致的火災中,很大一部分是因為使用者把鋁箔紙(金屬)放進微波爐中加熱導致。然而,如果大家知道微波爐的加熱原理並理解其危險性,就能大幅減少這種事故的發生。除此之外,如果大家對電的性質有基本認識,也能防止延長線插太多電器引發的火災和觸電意外。由此可見,認識電的基本原理是每個人在現代生活所需的重要素養。
 
  本書將帶領各位讀者認識電,並解說各種使用電力的機器的運作機制和原理。
 
  我們平常不自覺使用的電,到底是在哪裡、如何產生的,又是透過什麼方式送到我們的手上呢?能讓室內溫度保持涼爽舒適的冷氣又是如何轉移熱氣的?還有,為什麼智慧型手機可以讓我們跟遠方的人通話呢?本書將分成以下5個章節為大家解答這些疑問。
 
  Chapter 1 電是什麼?
  Chapter 2 讓電力得以被充分運用的電路
  Chapter 3 認識如何把電應用在我們的生活中!
  電的功用
  Chapter 4 用電方法與電的生產和運作內幕
  Chapter 5 各種運用電力的技術
 
  在以上各章中,本書將結合淺顯易懂的文章和豐富的插圖仔細地解說,讓不懂電學的讀者也能輕鬆理解。雖然電是肉眼看不到的東西,但在腦中具體想像電力的狀態,對於理解電所引發的各種現象非常重要。因此本書的目標是讓讀者在看完插圖和文章後,腦中可以自然地浮現電的具體形象。
 
  希望大家在讀完本書後,都能理解現代生活中不可或缺的電的本質和功用。此外,如果本書能讓各位對電產生更深的興趣,那就再好不過了。
 
  最後,由衷感謝執筆本書時,為筆者提供指導和協助的Ohmsha社的諸位工作人員。
 
2022年9月 田沼和夫

用户评价

评分

这本《超圖解電學知識入門:從電的特性、運作原理到技術應用,一次完整學會!》的书名听起来就让人充满期待,它似乎承诺了一场从零开始的电学探索之旅。我一直觉得物理学里最迷人也最神秘的领域之一就是电学,它无形却又无处不在,深刻地影响着我们现代生活的方方面面。市面上很多入门书籍往往要么过于理论化,充斥着晦涩的公式和抽象的概念,让人望而却步;要么又过于浅显,只停留在表面现象的描述,无法满足读者对“为什么”的好奇心。这本书的“超圖解”三个字尤其吸引我,我希望它能用清晰、生动的视觉语言,将那些看不见摸不着的电子运动、电场分布,甚至是复杂的电路逻辑,用图示的方式变得直观易懂。我非常期待它能构建一个坚实的知识框架,从最基础的电荷、电流、电压概念出发,逐步深入到欧姆定律、基尔霍夫定律等核心原理,并且能够将这些理论知识与实际生活中的电子设备应用场景巧妙地结合起来,真正实现“一次完整学会”的目标,而不是学完后知识点散落不成体系。如果这本书真能做到这一点,那它无疑会成为我书架上不可或缺的工具书。

评分

这本书的书名承诺“一次完整學會”,这背后蕴含的雄心壮志让我充满好奇。对于任何一个想系统掌握电学基础的人来说,我们需要的不仅仅是知识点的罗列,更重要的是对整个电学领域宏观认识的建立——比如电磁学与电学理论是如何互相支撑的,以及这些基础理论是如何催生了现代电力系统和信息技术。我希望这本书的收尾部分,能够提供一个视野开阔的展望,也许是简要介绍一下半导体物理、电磁兼容性(EMC)的初步概念,或者现代电力电子学的发展趋势。这能让读者在学完基础后,知道未来还可以往哪个方向深入探索,避免学习结束后的空虚感。如果它能在结语处,像一位经验丰富的导师那样,指明通往更深层次学习的路径,并激发我们持续探索的热情,那么这本书就不仅仅是一本教科书,更像是一张通往专业领域的导航图。

评分

对于一个对电子产品拆解和基础电路设计抱有浓厚兴趣的业余爱好者来说,我最看重的就是实用性和深度之间的平衡。很多所谓的“入门”书籍,读完之后我还是搞不清楚为什么一个简单的串联电路和并联电路在电流和电压分配上会有本质的区别,更不用提那些关于电感和电容的动态特性描述了,简直像是天书。我期望这本书的“技術應用”部分能真正接地气,不仅仅是简单地介绍电阻器、电容器这些元器件的符号,而是要深入剖析它们在实际电路中如何扮演关键角色,比如在滤波、定时、振荡等电路结构中是如何发挥作用的。更重要的是,我希望它能提供足够多的、带有详细标注的示意图和流程图,最好能结合一些现代的低功耗技术或者常见的微控制器外围电路进行案例分析。如果能用一种叙事性的方式,引导读者一步步建立起对复杂系统的宏观认知,而不是简单地堆砌知识点,那这本书的价值就远远超出了普通教材的范畴,达到了工具书的标准。

评分

我个人对学习材料的编排结构非常挑剔,一本好的技术书籍应该像是一部精心设计的阶梯,每一步都让你感到自己更进一步,而不是毫无预兆地把你抛向高空。我非常期待这本书能够采用一种模块化的学习路径,确保每一章的基础知识点都能够在后续章节中得到巩固和应用,形成一个闭环。例如,基础的直流电路知识学完后,应该立即紧接着有小型直流电机或LED驱动电路的实践案例,用即时反馈来强化学习效果。此外,对于“入門”级别的书籍,往往在安全性和实验操作规范上容易被忽略,我希望它能在适当的地方穿插关于安全用电的警示和基础的实验操作步骤指导,即便只是简单的提示,也体现了作者的严谨态度和对读者的责任心。如果能做到逻辑严密、循序渐进,并且能在关键概念处设置“知识回顾”或“易错点辨析”的小节,那阅读体验无疑会大大提升。

评分

坦白说,我在学习电学时最大的障碍永远是那些抽象的数学表达,尤其是涉及到交流电的相位差和波形分析时,常常会感到力不从心。我希望这本书的“電的特性”和“運作原理”的讲解能够最大程度地采用类比和视觉化的方式来弥补数学上的难度。比如,能否用生动的比喻将电势差比作水流的压力梯度,将电阻比作管道的粗细?如果能用大量的时间和篇幅来打磨这些类比,让读者在大脑中形成清晰的物理图像,那么后续公式的学习就会变得顺理成章,而不是死记硬背。我特别关注它如何处理感性负载和容性负载在交流电路中的行为差异,如果能通过动态的时域图或者简化的矢量图,把阻抗的概念解释得深入浅出,我就敢断言这本书是精品中的精品。这种“润物细无声”的教学方法,才是真正高级的知识传递。

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