《电路分析基础》教学大纲
一、课程基本情况
总学时:56 讲课学时:48 实验学时:8
总学分:3.5
课程类别:专业基础必修
考核方式:考试
适用对象:安全工程(安检方向)
先修课程:大学物理、高等数学、线性代数、工程数学
参考教材:《电路》第五版邱关源主编,高等教育出版社
二、课程的性质、任务与目的
本课程是电气工程及其自动化、自动化、测控技术与仪器专业必开设的一门重要的专业基础课程。
电路理论基础课程以分析电路中的电磁现象,研究电路的基本规律及电路的分析方法为主要内容。
电路理论基础课程理论严密、逻辑性强,有广泛的工程背景。
通过本课程的学习,对树立学生严肃认真的科学作风和理论联系实际的工程观点,培养学生的科学思维能力、分析计算能力、实验研究能力和科学归纳能力都有重要的作用。
通过本课程的学习,使学生掌握电路的基本理论知识、电路的基本的分析方法和初步的实验技能,为进一步学习电路理论打下初步的基础,为学习后续课程准备必要的电路知识。
三、课程内容、基本要求与学时分配
(一)电路模型和电路定律(6学时)
1.理解电源和负载、激励与响应、输入与输出、实际电路与电路模型、电路元件的基本概念;理解实际电路与电路模型的关系及建模的概念。
2.熟练掌握电流和电压的参考方向、关联参考方向和非关联参考方向的定义及其表示方法。
3.熟练掌握瞬时功率的定义、公式及其在不同参考方向下的含义。
4.了解集中参数元件的假定、集中电路的概念及电路元件的分类。
5.熟练掌握线性电路元件(R )的符号、欧姆定律及元件约束方程、伏安特性、在关联参考方向下吸收的功率和能量的公式、开路和短路的定义;了解无源元件的概念;了解
不同标尺时电阻的伏安特性。
6.掌握电压源和电流源的概念、符号、伏安特性、参考方向、功率及各自的特点。
7.掌握受控电源的概念、分类及其符号。
8.熟练掌握和应用基尔霍夫电流定律(KCL)、基尔霍夫电压定律(KVL)。
(二)电阻电路的等效变换(8学时)
1.理解线性电路。
电阻电路、直流电路的概念;掌握等效电阻、电路的等效、对外等效的概念。
2.掌握电阻串联(并联)的特点、等效电阻公式、分压(分流)公式;理解电阻的星形联接与角形联接的等效变换公式。
3.熟练掌握电压源(电流源)串联和并联的条件及其等效电源的计算、同一实际电源的两种模型;熟练掌握开路电压和短路电流的概念、有伴电压源和有伴电流源等效变换的条件及公式。
4.熟练掌握输入电阻的定义及其计算方法。
(三)电阻电路的一般分析(10学时)
1.理解电路的图、有向图、无向图的概念、移去一条支路与结点的意义。
2.理解连通图、树、树支、连支、单连支回路(基本回路)、基本回路组、独立回路组、网孔的概念以及树枝数、连支数、单连支回路数、独立KVL方程数。
3.理解2b法、支路电流法、支路电压法的概念以及列写支路电流法的电路方程的步骤。
4.理解网孔电流、网孔电流法、自阻、互阻的概念以及网孔电流法的方程
5.熟练掌握并应用回路电流、回路电流法、自阻、互阻的概念、回路电流方程。
6.熟练掌握并应用结点电压、结点电压法、自导、互导的概念、结点电压方程。
熟练掌握列写结点电压方程的步骤以及列写结点电压方程时遇到三种困难的解决方法。
(四)电路定理(10学时)
1.熟练掌握并应用叠加定理及其推论、替代定理、戴维南定理、诺顿定理、和最大功率传输定理;了解互易定理、特勒根定理。
(五)储能元件(2学时)
1. 熟练掌握线性电路元件(L C)的符号、元件约束方程、库伏特性(C)、韦安特性(L)、在关联参考方向下吸收的功率和能量的公式;理解无源元件、动态元件、记忆元件、储能元件的概念,掌握电容效应、电感效应定义。
2. 理解电容、电感元件的串联与并联的等效电路。
(六)一阶电路(8学时)
1.掌握一阶电路、过渡过程、换路的概念;熟练掌握三个时刻的含义、初始条件的概念及其求解方法。
2.掌握零输入响应概念、一阶电路方程的建立及求解、时间常数的概念、几何意义和物理意义。
3.掌握零状态响应、稳态分量、瞬态分量、强制分量、自由分量、全响应的概念以及全响应的两种分解形式;熟练掌握三要素法(时间常数、稳态分量、初始值求解方法)。
4.掌握单位阶跃函数的定义、作用及延迟阶跃函数的定义、一阶电路单位阶跃响应及阶跃响应的求解方法;了解单位冲击函数的定义、冲击函数定义及性质、理解一阶电路冲击响应的求解方法。
5.理解二阶电路的概念、方程的建立;掌握二阶电路固有频率公式;了解二阶电路方程的求解;理解非振荡放电过程、振荡放电过程、临界非振荡放电过程及三个过程满足的条件;掌握临界电阻、过阻尼电路、欠阻尼电路的概念;了解二阶电路的零状态响应、阶跃响应和冲击响应。
(七)正弦稳态电路的分析( 4学时)
1.理解复数的四种表示形式、四则运算及其几何意义;掌握正弦信号的周期、频率、角频率、瞬时值、振幅(最大值)、有效值、相位和相位差的概念;熟练掌握正弦信号的三角函数、波形图、相量和相量图的表示法;掌握基尔霍夫定律的相量形式、元件(R L C)的电压-电流关系的相量形式。
2.熟练掌握元件(R L C)的阻抗定义及阻抗模、阻抗角、电抗、感抗、容抗的定义;掌握元件(R L C)三者串联的等效复阻抗的定义、阻抗三角形及电压三角形;熟练掌握元件(R L C)三者并联的等效复导纳的定义、导纳角、导纳三角形、电流三角形及阻抗导纳等效变换的公式;掌握阻抗串联的等效阻抗及分压公式、导纳并联的等效导纳及分流公式;理解向量图的画法。
3.掌握基尔霍夫定律(KCL KVL)的相量形式;熟练应用等效变换法、网络方程法及网络定理法分析正弦稳态电路(采用相量法)。
4.熟练掌握正弦稳态电路一端口的瞬时功率p、平均功率P(有功功率)、功率因数Cosφ、无功功率Q、视在功率(表观功率)S、元件(R L C)的(P、Q、S及Cosφ)的定义及计
算方法,掌握功率三角形;掌握正弦稳态电路的复功率的定义及计算方法、功率因数提高的原理;熟练掌握最大功率传输定理(最佳匹配的定义、负载获得最大功率的条件及其计算公式)。
(八)实验内容与基本要求(8学时)
参见《电路实验教学大纲》
四、教学手段与教学方法
采用启发、举例等课堂授课方法,将该课程的基本定义、概念、定理及方法讲授明确、透彻,利用现有的软件进行部分章节的多媒体教学。
五、成绩评定
作业+平时成绩+考勤+期末考试=该课成绩
六、其他说明
1.建议课内外学时比为:1:2
2.授课时注意基本概念、基本分析方法、基本定理定律的讲授,注意少而精与启发式,做到多讲多练。
3.建议每两章安排一次习题课,重点讲解思路及方法,培养学生分析问题和解决问题的能力。
4.根据本课程的特点,必须严格要求学生独立完成一定数量的习题。
教学大纲撰写人:
电工理论与应用电子系主任:
电控学院教学院长(主任):。