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电路(二)(王洋)
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—— 课程团队
课程概述

1.本课程的教学目标

    通过本课程的学习,使学生掌握电路的基本知识、电路分析的基本方法,包括掌握参考方向,等效二端网络等基本概念;掌握直流线性电路的分析方法;掌握线性电路瞬态过程的分析方法;掌握交流线性稳态电路的分析方法;掌握二端口网络以及含多端元件电路的分析方法;掌握网络图论的基本知识;掌握非线性电阻电路的一般分析方法。通过本课程的学习,能正确地使用常用电工测量仪表和仪器,掌握电工测量和误差分析的基本方法,具有初步的实验技能。


2.课程性质及在专业培养目标中的定位

    电路课程是电子信息、电气、自动化类各专业的一门专业基础核心课程,是研究电网络的基本规律及其计算的一门技术学科,它不同于工程科学直接为改造自然服务,而是解决科学物化为技术过程中产生的问题,是适用于电类及相关科学的应用基础理论。它理论性强,有完整的系统性和严密的逻辑性;它难度大,所研究的对象是从电工实践中高度抽象出来的理论化教学模型,具有很强的物理概念,涉及众多的数学知识;它工程背景强,是电气信息类学生由通识基础课学习向专业课学习过渡的桥梁。该课程旨在为电气信息类学生打下扎实的电路理论基础,培养科学的归纳综合能力,提高发散的科学思维能力、训练娴熟的实践动手能力,其作用是其它任何电类课程不能替代的,其教学质量和水平的高低将直接对后续课程的学习和人才培养质量产生重大而深远的影响。


3.人才培养目标

    通过本课程的学习,培养学生科学思维和分析、解决工程实际电路问题的基本能力和素质,为后续专业课程的学习打下坚实的理论基础。


4.课程设计思路

    电路课程承担着为电子信息、电气、自动化类各专业的学生打下电网络理论坚实基础核的重任,是他们由基础课学习向专业课学习过渡的桥梁。为此,在理论课教学过程中除了阐述清楚电路的基本概念、基本定律、基本方法外,要注重对知识点的综合和分析方法的优化,可以通过举例、讨论、实践等方法,以培养学生的工程素养。

    电路课程具有较强的工程背景,在电路课程的教学过程中,实验教学是培养学生电学实验技能和基本创新能力的一种重要途径。贯彻现代工程教育的理念,达成 “让学生自主完成实验”的共识,注重实验内容的基础性、技术性、综合性和创新性的有机结合。电路实验分为两大块:基本实验与理论课穿插进行,在实验台上完成几个传统实验,着力于培养学生的基本操作技能;综合设计型实验则安排在理论课结束后进行,单独设课,重点是培养学生对知识的综合能力和创新能力。在教学思想设计上,基础性实验由验证型和自拟实验组成,与课程理论教学内容相呼应。验证型实验指定内容,以熟悉电工测量和误差分析的方法;自拟实验可通过不同方法验证同一个理论,以提高实验的自主性。综合实验由综合型和设计性实验组成,采用专题式方法进行,通过选择专题、自行设计、虚拟仿真、模拟实现、撰写论文等过程完成。


4.课程与前后课程的关系

    在电路课程开设前,要求学生具备高等数学中微分方程的知识和大学物理中电磁学的知识,主要用于理解电路课程的基本概念和方法,而电路课程有其自身完整的体系,学生学习后仅需掌握电路课程的基本理论、方法。由于电路课程是电子信息、电气、自动化类各专业的首门专业基础课,对后续课程如模拟电子电路、信号与系统、控制工程基础等课程的学习将起到重要的基础作用。


5.课程特色

    电路课程是电子信息、电气、自动化类各专业的一门专业基础核心课程,具有较强的工程背景,在教学过程中要贯彻现代工程教育的理念,注重对知识点的综合和分析方法的优化,培养学生电学实验技能和基本创新能力。


注:本课程是电路(一)的延续,很多内容其实是电路(一)在交流电作为激励的情况下,系统的响应,因此,电路(一)中电路分析的方法在电路(二)中也是可以用的,但是要使用相量和复数的思维。



授课目标

通过本课程的学习,使学生掌握电路的基本知识、电路分析的基本方法,包括掌握参考方向,等效二端网络等基本概念;掌握直流线性电路的分析方法;掌握线性电路瞬态过程的分析方法;掌握交流线性稳态电路的分析方法;掌握二端口网络以及含多端元件电路的分析方法;掌握网络图论的基本知识;掌握非线性电阻电路的一般分析方法。     

通过本课程的学习,培养学生科学思维和分析、解决工程实际电路问题的基本能力和素质,为后续专业课程的学习打下坚实的理论基础。


成绩 要求

60分以上为合格。

80分以上为优秀。

课程大纲
预备知识

学完高等数学中微积分、微分方程等知识点和大学物理中电磁学部分的内容。

参考资料

[1] 邱关源原著,罗先觉修订.电路(第5版).北京:高等教育出版社,2006

[2] 吴锡龙.电路分析导论.北京:清华大学出版社,1987

[3] 江缉光.电路原理.北京:清华大学出版社,1996

[4] 范世贵.电路基础.西安:西北工业大学出版社,1993

[5] 徐光藻,陈洪亮.电路分析理论.合肥:中国科技大学出版社,1990

[6] 周长源.电路理论基础(2)(上、下).北京:高等教育出版社,1996

[7] 张永瑞,王松林,李晓萍.电路基础典型题解析及自测题.西安:西北工业大学出版社,2002

[8] Jamew.Nilssoin,Susan A.Riedel,Electric Circuits,sixth edition,电子工业出版社,

[9] James W.Nilsson,Susan A. Riedel,Electric Circuits,McGraw-Hill Companies,Inc.

[10] 张永瑞,陈生潭.电路分析基础.北京:电子工业出版社,2003

[11] 江泽佳,周守昌等.电路原理(3)(上、下册) .北京:高等教育出版社,1992

[12] 李翰荪.简明电路分析基础(3) .北京:高等教育出版社,2002

[13] 钱建平编.电路学习指导.北京:机械工业出版社,2002

[14] 周守昌主编.电路原理(面向21世纪课程教材) .北京:高等教育出版社,1999

[15] 吴大正,王松林,王玉华.电路基础(2) .西安:西安电子科技大学出版社,2000

[16] 刘景夏,孙建红等编.《电路基础》学习指导与习题全解.西安:西安电子科技大学出版社,2005

[17] 刘景夏,孙建红等编.电路分析基本教程.北京:清华大学出版社,2005

[18] 周庭阳,江维澄编.电路原理(2) .杭州:浙江大学出版社,1997

[19] 范承志等编.电路原理.北京:机械工业出版社,2001

[20] William H.Hayt,Jr,Jack  E.Kemmerly,Steven M.Durbin. Engineering Circuit Analysis,Sixth Edition.北京:电子工业出版社,2002.06


常见问题

7 正弦交流电路基础

重点:正弦量的三个要素,相量及相量法的基本概念;相量与正弦量的对应关系;相量图; KCL、KVL与R、L、C元件伏安关系的相量形式。

难点:相量,基尔霍夫定律与R、L、C元件伏安关系的相量形式。

解决办法:相量法的基本概念,掌握正弦量与对应相量之间的关系,

8 正弦稳态电路的分析

重点:阻抗和导纳;正弦稳态电路分析与计算的网孔法、节点法、戴维南定理的分析方法等;正弦稳态电路的功率(有功功率、无功功率、视在功率和复功率,功率因数);RLC串联谐振电路特点与谐振曲线。

难点:相量图作图;利用相量图分析正弦稳态电路。 

解决办法:重点讲授阻抗与导纳基本概念,掌握求取等效阻抗与导纳的分析思路与方法,利用相量图分析电路的方法,阐明时域与相量形式的对应关系;从基本元件的相位关系入手,阐述正弦稳态电路各种功率的计算方法及提高功率因数办法,分析最大平均功率传输的处理方法,借助相量图论证电路发生串联与并联谐振时特点,强化概念,熟练方法,帮助学习。

9 含耦合电感的电路

重点:同名端;互感线圈的伏安关系表达式;互感电路的去耦等效;空心变压器的等效电路;理想变压器。

难点:互感电压参考极性的确定;含有互感或理想变压器电路的计算。

解决办法:从同名端的基本概念着手,重点讲授互感电压极性的确定及去耦等效电路的应用;通过典型例题和习题,训练互感和理想变压器的伏安关系列写及电路计算。

10 三相电路的分析

重点:对称三相电源,对称三相电路在不同联接方式下的线电压(电流)与相电压(电流)的关系;对称三相电路的特点;不对称三相电路的概念;三相电路的功率计算及测量。

难点:对称三相电路的中性点概念;不对称三相电路中性点位移;二瓦计法功率的测量。

解决办法:借助相量图讲授对称三相电路的特点以及中性点电压特性;对于不对称三相电路,利用结点电压分析法说明不对称三相电路的分析方法;通过对相序仪的介绍加深对不对称三相电路概念的理解,联系实际工业、生活用电对三相电力系统的要求。

11.动态电路的复频域分析

重点:拉普拉斯变换的概念与性质及反变换;基尔霍夫定律及电路元件的复频域形式;应用拉普拉斯变换方法分析线性电路;网络函数;极点与零点的概念及其与冲激响应的对应关系。

难点:拉普拉斯反变换;储能元件的复频域模型;网络函数的频率特性。

解决办法:阐明储能元件的初始值与复频域模型中的附加电源的对应关系;讲授拉普拉斯变换的工程应用思想进行动态电路的复频域分析;利用部分分式法,从象函数极点的不同类型着手分别阐述拉普拉斯反变换的特点;阐述由已知的网络函数H(s)如何求取随频率变化的复数H(jω),采用图示法举例说明H(jω)的模值和辐角随频率的变化。