电路本科教学大纲.doc

课程教学设计 （电气工程系） 课程编号：T050602 课程名称：电路/Electric Circuit 开课单位：电工基础教研室 本课程的学时和学分：50学时，3.5学分 本课程的主要内容及内容间的关系图： 主要内容： 基尔霍夫定律及电路元件：主要包括三部分内容电路变量的定义、参考方向的概念；然后是基尔霍夫定律方程；最后是电路课程中先用到的几个电路元件。 线性直流电路：主要包括三部分内容：一、等效的概念，其中包括电阻的串联与并联化简、星形与三角形联接的等效变换、电源的等效变换；二、线性直流电路的一般分析方法，包括支路电流法、回路电流法、节点电压法；三、含运算放大器的电路分析。电路定理的理解：置换定理、叠加定理、齐性定理、互易定理、对偶原理；等效变换的运用：戴维南定理和诺顿定理，星形和三角形联接的等效变换。 电路定理：主要讲述电路中的定理，包括置换定理、齐性定理、叠加定理、等效电源定理、特勒根定理、互易定理、对偶原理。 非线性电阻电路：非线性电阻的分类；非线性电阻电路方程的列写方法；非线性电阻电路方程的求解方法（图解分析法、折线分析法、数值分析法）。 电容元件和电感元件：掌握电容元件、电感元件、互感元件的元件方程、能量计算及各种等效变换。重点是各元件的端口电压与电流的关系及其物理意义。 正弦电流电路：正弦量的三要素；正弦电流电路的相量分析法，包括正弦量的相量形式、电路定律的相量形式、阻抗和导纳、电路的相量图，正弦稳态电路的分析；正弦稳态电路的功率、复功率；最大功率传输。 三相电路：三相电路的基本概念，对称三相电路的电压、电流、功率，对称三相电路的计算，不对称三相电路的概念。 非正弦周期电流电路：傅里叶级数的三角形式，非正弦周期量有效值及平均功率，非正弦周期电流电路的分析方法，非正弦周期信号的频谱为简单了解内容。 频率特性和谐振：频率特性及滤波，串联谐振电路，并联谐振电路。 教学设计 自从19世纪末古典电子理论建立之后，电子技术科学得以迅猛发展，可以说20世纪是电气化世纪。那么21世纪大学生如何推动电子科学迈上一个新台阶？最基本的要求就是熟练掌握其基本理论——电路理论。作为一名电路老师如何教授好电路理论，是我们不断探求的课题。笔者结合几年来电路教学经验，以电路理论基础的入门部分——线性直流电路为例，进行了教学设计，以供商讨。 1、 区别于物理学中电路基本概念 物理学中电压u、电流i不考虑参考方向与实际方向的区分，而电路理论中的u、i 值均是建立在预先约定参考方向下的相对值；物理学中电压u不言而喻地代表某一元件的端对电压，而电路理论中要区别好节点电压、节偶电压、支路电压u；物理学中电流i多指流经某一元件的电流大小，而电路理论中不但有支路电流i、还有网孔电流、回路电流；物理学电路中电源只有一个且多指理想独立电压源，而电路理论中独立源激励往往不止局限于一个，还存在某一时刻输出为确定源电流值的电流源，同时介绍了以前从没接触过的另一类源电压和源电流并不独立存在，而是受电路中另一处的电压或电流控制的受控电源等等。通过对上述等一些相近内容的比较，使同学们认识到，大学电类专业的电路理论不是对初中、高中及大学物理电学部分的简单重复，而是对它们的扩充和深入。 2、基尔霍夫电路定律贯穿始末 基尔霍夫电流定律KCL()、电压定律KVL()是集中参数电路理论中任一时刻都遵守的两个基本定律。它们是对电路互联方式的结构约束，从数学图论的观点，只要对电路元件抽象而联成的电路的线图相同，就可以列写相同的KCL、KVL 方程，与元件VCR特性无关。因此在线性直流电路的列解方程分析法中，从电路完备的数学模型2b方程法，到支路电流法、回路电流分析法，再到节点电压分析法，实质都离不开对KCL、KVL定律的透彻理解和熟练应用。 3、 注意电路定理适用范围 电路理论主要对电路模型进行电路分析，求解电路响应。一般来讲，电路分析的方法可分为两类：一类是以KCL、KVL和元件VCR方程为理论基础的网络方程分析法；另一类可通过定理、定律从电路等效的观点去变换电路或等效替代元件以求解响应。这就要求我们必须明确定理、定律的应用条件、适用范围。 看这样一个例子，如图(a)、（b）所示，求解各支路电流。 对图（a）列回路电流方程 对图（b）列回路电流方程 对比 (a) 与 (b) 图可以看出，(b)图只是将（a）图中AB支路的电阻等效替换成与其支路电流（）相等的电流源， 而变换之后，电路中各支路响应不变，也就是说此时替代定理适用。同样对（a）图，若用一电压源（）替换AB支路，如图（c）所示 列回路方程 整理得 这是个相依方程，有无穷多个解，可见置换后的电路的解与原电路不同。这便证实了“置换前后的电路必须有唯一解”这一必要条