《電路理論》課程教學(xué)大綱

《電路理論》教學(xué)大綱課程名稱：電路理論（CircuitTheory）課程編碼：1501XK0 課程類別：工程基礎(chǔ)—必修學(xué) 分：4.5分總學(xué)時(shí)：72學(xué)時(shí)適用專業(yè)：電氣工程及自動(dòng)化、自動(dòng)化先修課程：高等數(shù)學(xué)（A）上劉焰王昌杰一、課程性質(zhì)《電路理論》課程是電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)和自動(dòng)化專業(yè)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)必修課程，課程理論嚴(yán)密，邏輯性強(qiáng)，有廣闊的工程背景。本課程以基爾霍夫定律為基礎(chǔ)，電路分析方法及定理為核心，講述了直流電路，交流電路，動(dòng)態(tài)電路及其復(fù)頻率分析、雙口網(wǎng)絡(luò)。主要內(nèi)容包括基爾霍夫定律、電路元件、電阻等效變換、電源等效變換、電路分析方法及定理、交流電路及功率、三相電路、互感電路、動(dòng)態(tài)電路及其拉普拉斯變換分析、雙口網(wǎng)絡(luò)等章節(jié)。學(xué)生學(xué)習(xí)該課程后，能夠掌握電路分析的基本概念和基本理論，具備分析各種復(fù)雜電路能力，并為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和應(yīng)用打好基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)（一）育人目標(biāo)從培養(yǎng)學(xué)生由紅有專、德才兼?zhèn)淙姘l(fā)展的中國(guó)特色社會(huì)主義建設(shè)者和接班人出發(fā)，將育人要素和電路理論專業(yè)知識(shí)嵌入到課堂中教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生踏實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)、求真務(wù)實(shí)、精益求精。使學(xué)生成長(zhǎng)為心系社會(huì)并有時(shí)代擔(dān)當(dāng)?shù)募夹g(shù)性人才，凝聚學(xué)生對(duì)社會(huì)主義核心價(jià)值觀的共識(shí)。課堂上讓學(xué)生既學(xué)習(xí)基爾霍夫定律、戴維南和諾頓定理，同時(shí)也學(xué)習(xí)科學(xué)家Kirchhoff，Thevenin、Norton科學(xué)精神，教學(xué)中把馬克思主義哲學(xué)辯證法與電路發(fā)展聯(lián)系起來(lái)，提高學(xué)生正確認(rèn)識(shí)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；通過(guò)學(xué)習(xí)最終讓學(xué)生不僅具有專業(yè)知識(shí)，同時(shí)具備愛(ài)黨、愛(ài)國(guó)、愛(ài)家積極向上正能量。（二）知識(shí)和能力目標(biāo)1、掌握電路的基本概念、基本理論。熟練應(yīng)用公式，掌握電路基本計(jì)算方法，熟悉電路、模型及其變換，具備分析計(jì)算簡(jiǎn)單電路的能力，能建立雙口網(wǎng)絡(luò)特性方程。（畢業(yè)要求1.3）；2、掌握電路分析方法、電路定理，能夠分析并計(jì)算直流、交流及動(dòng)態(tài)電路中電流、電壓、功率等物理量，具備分析計(jì)算復(fù)雜電路的能力。（畢業(yè)要求2.1）；課程目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)11.3對(duì)所建立的數(shù)學(xué)模型和原理方程進(jìn)行推演，分析其是否能滿足電氣工程領(lǐng)域中復(fù)雜系統(tǒng)要求。課程目標(biāo)22.1能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別、描述和分析電氣設(shè)備與電力系統(tǒng)中的各單元電路組成和主要參數(shù)，并能對(duì)電氣設(shè)備與電力系統(tǒng)中的復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行表達(dá)和建模。三、基本要求本課程以基爾霍夫定律，歐姆定律為基礎(chǔ)、以電阻電路的基本方法及定理為重點(diǎn)、以相量分析為核心，主要介紹：無(wú)源網(wǎng)路等效電路、電源等效電路、電路基本分析法及定理、正弦交流電路及功率、三相交流電路、互感電路、動(dòng)態(tài)電路及其拉普拉斯變換分析，雙口網(wǎng)絡(luò)等，密切聯(lián)系電路的各種電路分析方法，做到知識(shí)的融會(huì)貫通。教學(xué)過(guò)程中要注意課程前后章節(jié)的聯(lián)系，掌握電路基本分析法及定理在電阻性電路及交流電路中的應(yīng)用、動(dòng)態(tài)元件構(gòu)成動(dòng)態(tài)電路。在電路分析的講述中，注意培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，對(duì)同一電路掌握電路不同的分析方法。四、課程教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配分章節(jié)說(shuō)明教學(xué)內(nèi)容，課時(shí)安排，并說(shuō)明教學(xué)重點(diǎn)、主要教學(xué)模式（包括授課、自學(xué)、課堂討論、作業(yè)等）。課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求章節(jié)內(nèi)容學(xué)時(shí)教學(xué)模式對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1電路分析的基本知識(shí)4課堂授課，每大節(jié)課后練習(xí)2~3題12簡(jiǎn)單電阻電路4課堂授課，每大節(jié)課后練習(xí)2~3題13等效變換與等效電路6課堂授課，每大節(jié)課后練習(xí)2~3題14電路分析的基本方法及定理10課堂授課，每大節(jié)課后練習(xí)2~3題1/25正弦穩(wěn)態(tài)電路10課堂授課，每大節(jié)課后練習(xí)2~3題1/26正弦穩(wěn)態(tài)功率4課堂授課，每大節(jié)課后練習(xí)2~3題1/27三相電路4課堂授課，每大節(jié)課后練習(xí)2~3題1/28互感電路6課堂授課，每大節(jié)課后練習(xí)2~3題1/29濾波器與多頻率電路6課堂授課，每大節(jié)課后練習(xí)2~3題1/210動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域分析10課堂授課，每大節(jié)課后練習(xí)2~3題1/211動(dòng)態(tài)電路的拉普拉斯變換分析4課堂授課，每大節(jié)課后練習(xí)2~3題1/212雙口網(wǎng)絡(luò)4課堂授課，每大節(jié)課后練習(xí)2~3題1第1章電路分析的基本知識(shí)主要內(nèi)容：1、電路和電路模型。2、電路變量及參考方向。3、基爾霍夫定律。4、電阻元件及歐姆定律。二極管的電路模型。5、電壓源與電流源及受控源。6、功率的計(jì)算?；疽螅航?shí)際電路與電路模型的概念。熟練掌握以下內(nèi)容：電路變量（電壓和電流）及其參考方向；電路元件及其約束關(guān)系；電功率的計(jì)算方法；基爾霍夫定律，并能正確應(yīng)用KCL和KVL列寫(xiě)電路方程。了解線性和非線性的概念。能力：能夠應(yīng)用基爾霍夫定律分析計(jì)算簡(jiǎn)單電路。第2章簡(jiǎn)單電阻電路主要內(nèi)容：1、串聯(lián)電路和單回路電路。2、并聯(lián)電路和單節(jié)點(diǎn)電路。3、電位的計(jì)算。4、串-并聯(lián)電路的等效電阻。5、分壓公式和分流公式的應(yīng)用。基本要求：熟練掌握以下內(nèi)容：電阻串聯(lián)和并聯(lián)；單回路電路和單節(jié)點(diǎn)電路的計(jì)算；電路中開(kāi)路和短路的概念。掌握電位的計(jì)算、分壓和分流公式的應(yīng)用。能力：能夠簡(jiǎn)化電路，且正確應(yīng)用分壓公式及分流公式。第3章等效變換與等效電路主要內(nèi)容：1、無(wú)源網(wǎng)絡(luò)等效變換。2、電源等效變換。3、含受控源的等效變換。4、電阻的Ｙ－△等效變換。5、電橋電路6、運(yùn)算放大器電路，含運(yùn)算放大器電路分析。基本要求：熟練掌握等效和等效變換概念；串聯(lián)和并聯(lián)電阻電路的計(jì)算；星形聯(lián)接與三角形聯(lián)接的等效變換；電橋電路與對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)；非理想電源的等效變換，含受控源的等效電阻的計(jì)算。能力：能夠?qū)o(wú)源網(wǎng)路計(jì)算等效電阻，特別是含受空源等效電阻的計(jì)算，有源電路等效變換。第4章電路分析的基本方法主要內(nèi)容：1、網(wǎng)孔分析法。2、節(jié)點(diǎn)分析法和彌爾曼定理。3、齊性原理與疊加定理。4、替代定理。5、戴維南和諾頓定理。7、最大功率傳輸定理。8、對(duì)偶原理?；疽螅豪喂陶莆站W(wǎng)孔法、節(jié)點(diǎn)法的原理、方程的列寫(xiě)和計(jì)算。掌握兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)方程（彌爾曼定理）。熟練掌握疊加定理；戴維南定理和諾頓定理的內(nèi)容、適用條件及應(yīng)用。理解匹配的概念和掌握最大功率傳輸定理及應(yīng)用。能力：能夠應(yīng)用網(wǎng)孔法、節(jié)點(diǎn)法、疊加定理；戴維南定理和諾頓定理、最大功率傳輸定理分析并計(jì)算復(fù)雜電阻性電路。第5章正弦穩(wěn)態(tài)電路主要內(nèi)容：1、正弦波與相量。2、頻域下的三個(gè)基本元件。3、頻域下的電路定律4、RLC串聯(lián)和RLC并聯(lián)電路。5、簡(jiǎn)單電路分析。6、復(fù)雜電路分析。7、相量圖分析基本要求：深刻理解下列概念：正弦波的振幅（最大值）、角頻率、相位和初相位，正弦波的瞬時(shí)值、有效值、相位差、超前、落后，正弦波的相量，相量圖，電壓三角形，電流三角形，感性、容性、阻抗、導(dǎo)納、電抗、電納。熟練掌握電路元件RLC的電壓-－電流關(guān)系的相量形式；阻抗、導(dǎo)納及其等效互換。深刻理解相量法的基本概念及其在正弦穩(wěn)態(tài)電路分析中的作用，并能熟練運(yùn)用相量法計(jì)算正弦穩(wěn)態(tài)電路。能力：相量形式下能夠分析簡(jiǎn)單交流電路及復(fù)雜交流電路，應(yīng)用相量圖分析簡(jiǎn)單電路。第6章正弦穩(wěn)態(tài)功率主要內(nèi)容：1、正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率及意義。2、功率因數(shù)及其提高。3、最大功率傳輸?；疽螅荷羁汤斫庀铝懈拍睿河泄β?、無(wú)功功率、視在功率、復(fù)功率和功率因數(shù)；功率三角形。熟練計(jì)算正弦穩(wěn)態(tài)電路的有功功率。了解功率因數(shù)及其提高和最大功率傳輸。能力：能夠計(jì)算交流電路各種功率，靈活應(yīng)用功率三角形分析計(jì)算功率因數(shù)及其提高。理解最大功率傳輸。第7章三相電路主要內(nèi)容：1、三相電路的基本概念2、對(duì)稱三相電路的計(jì)算3、不對(duì)稱三相電路的計(jì)算4、三相電路的功率及測(cè)量5、三相系統(tǒng)的配電方式基本要求：深刻理解三相電路的連接方式，對(duì)稱三相制的概念，相序、相電壓、相電流、線電壓、線電流、三相電路功率等概念。熟練掌握對(duì)稱三相電路的分析與計(jì)算。了解不對(duì)稱三相電路的分析與計(jì)算。能力：利用線電量與相電量的關(guān)系，分析并計(jì)算對(duì)稱三相電路。簡(jiǎn)單不對(duì)稱三相電路能夠計(jì)算。第8章互感電路主要內(nèi)容：1、耦合電感的伏安關(guān)系。2、含耦合電感電路的計(jì)算。3、空心變壓器電路分析。4、理想變壓器電路分析。5、特殊變壓器,實(shí)際變壓器的特性?；疽螅豪斫怦詈想姼械姆碴P(guān)系，同名端。熟練運(yùn)用相量法計(jì)算含耦合電感電路的電壓、電流及功率；掌握去耦等效電路的方法。了解空心變壓器電路的反映阻抗法。理解理想變壓器模型的伏安關(guān)系；掌握理想變壓器的阻抗變換作用以及含理想變壓器的分析方法。了解特殊變壓器,實(shí)際變壓器的特性。能力：能夠應(yīng)用耦合電感的伏安關(guān)系、去耦等效電路、空心變壓器電路的反映阻抗法分析并計(jì)算耦合電路；能夠應(yīng)用理想變壓器模型的伏安關(guān)系分析并計(jì)算含理想變壓器電路。第9章濾波器與多頻率電路主要內(nèi)容：1、電路頻率響應(yīng)。2、帶通網(wǎng)絡(luò)與串聯(lián)諧振。3、并聯(lián)諧振。4、諧振濾波器,有源濾波器5、多頻率電路的平均功率和有效值。6、多頻率電路的分析?；疽螅赫莆沾?lián)諧振、并聯(lián)諧振、諧振頻率、特性阻抗、品質(zhì)因素、通頻帶和選頻的概念；低通、高通和帶通的概念。熟練掌握有效值、平均值、平均功率和多頻電路的計(jì)算。了解濾波及濾波電路的概念。能力：能夠分析并計(jì)算諧振電路及多頻電路電路。第10章動(dòng)態(tài)電路的時(shí)域分析主要內(nèi)容：1、動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)與換路定律。2、RC電路的響應(yīng)。3、一階電路的三要素法。4、二階電路方程的建立。5、零輸入響應(yīng)的性質(zhì)。6、直流輸入的全響應(yīng)?；疽螅荷羁汤斫夂驼莆談?dòng)態(tài)元件、動(dòng)態(tài)電路、過(guò)渡過(guò)程、換路定則、初始條件和時(shí)間常數(shù)等概念。熟練掌握一階動(dòng)態(tài)電路微分方程的建立和求解；熟練計(jì)算零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)、全響應(yīng)、暫態(tài)分量和穩(wěn)態(tài)分量的計(jì)算。牢固掌握求解一階動(dòng)態(tài)電路的三要素法。深刻理解RLC電路有可能產(chǎn)生過(guò)阻尼、臨界阻尼、欠阻尼、自由振蕩的四種工作狀態(tài)的概念及產(chǎn)生的條件。了解二階RLC串聯(lián)與RLC并聯(lián)電路微分方程的建立與各類響應(yīng)的求解。能力：能夠分析并計(jì)算一階電路，深刻理解二階電路的四種工作狀態(tài)。第11章動(dòng)態(tài)電路的拉普拉斯變換分析主要內(nèi)容：1、拉普拉斯變換與反變換。2、單個(gè)元件的S域模型。3、動(dòng)態(tài)電路的S域模型。4、動(dòng)態(tài)電路S域計(jì)算。基本要求：掌握幾個(gè)基本常用函數(shù)的拉普拉斯變換，部分分式法的反變換方法。理解R、L、C單個(gè)元件的S域模型，幾種S域模型的關(guān)系。掌握一般動(dòng)態(tài)電路的S域模型的步驟，用拉普拉斯變換分析動(dòng)態(tài)電路的方法。能力：能夠有拉普拉斯變換及反變換分析動(dòng)態(tài)電路。第12章雙口網(wǎng)絡(luò)主要內(nèi)容：1、雙口網(wǎng)絡(luò)的基本概念。2、雙口網(wǎng)絡(luò)的Ｚ參數(shù)和Ｙ參數(shù)。3、雙口網(wǎng)絡(luò)的Ｔ參數(shù)和Ｈ參數(shù)。4、雙口網(wǎng)絡(luò)的等效電路。基本要求：掌握雙口不含獨(dú)立電源時(shí)的Z和Y方程及其參數(shù)。了解二端口的等效電路，具有端接二端口的分析方法。能力：能夠?qū)﹄娐方⑻匦苑匠?。五、教學(xué)方法本課程具有基本概念多、電路分析方法靈活等特點(diǎn)，是大學(xué)階段最難學(xué)的課程之一。是本專業(yè)第一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課，與先修課程相比，無(wú)論在基本概念還是分析方法等方面都有很大的不同，使得學(xué)生在初學(xué)階段極不適應(yīng)。因此，任課教師在上課期間應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)思維和學(xué)習(xí)方法的引導(dǎo)和轉(zhuǎn)變。其教學(xué)方法和手段如下：以“互動(dòng)式”方法為主導(dǎo)，實(shí)施“以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)”的基于探索和研究的教學(xué)模式。精選講課內(nèi)容，精講重點(diǎn)難點(diǎn)，精講電路分析方法，注重解題的靈活性。采用線上與線下教學(xué)及答疑形式，每次課后布置習(xí)題。為學(xué)生推薦與本課程相關(guān)的慕課，在課外觀看部分教學(xué)內(nèi)容的視頻，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，分享一流大學(xué)的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源。六、考核及成績(jī)?cè)u(píng)定方式1．考核標(biāo)準(zhǔn)與成績(jī)?cè)u(píng)定課程考核包括平時(shí)成績(jī)、期末考試兩個(gè)部分。平時(shí)成績(jī)（百分制），包括考勤課堂討論、作業(yè)等。平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)基本要求評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）掌握電路的基本概念、基本理全勤，作業(yè)中基本缺一次課，作業(yè)中缺課，作業(yè)中基本缺課，作業(yè)中基本論。熟練應(yīng)用公式，掌握電路概念清晰、公式應(yīng)基本概念清晰公式概念清晰、公式應(yīng)概念清晰、公式應(yīng)基本計(jì)算方法，熟悉電路、模用正確、應(yīng)用電路應(yīng)用正確、應(yīng)用電用正確、應(yīng)用電路用正確、應(yīng)用電路型及其變換，具備分析計(jì)算簡(jiǎn)分析方法、電路定路分析方法、電路分析方法、電路定分析方法、電路定單電路的能力。掌握電路分析理，正確分析并計(jì)定理，正確分析并理，分析并計(jì)算直理，分析并計(jì)算直方法、電路定理，能夠分析并算直流、交流及動(dòng)計(jì)算直流、交流及流、交流及動(dòng)態(tài)電流、交流及動(dòng)態(tài)電計(jì)算直流、交流及動(dòng)態(tài)電路中態(tài)電路中電流、電動(dòng)態(tài)電路中電流、路中電流、電壓、路中電流、電壓、電流、電壓、功率等物理量，壓、功率等物理量。電壓、功率等物理功率等物理量時(shí)出功率等物理量時(shí)錯(cuò)具備分析計(jì)算復(fù)雜電路的能量?，F(xiàn)錯(cuò)誤。誤較多。力。期末考試（百分制）閉卷，題型包括：選擇填空題、分析與計(jì)算題。課程期末考試考核內(nèi)容與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)基本要求評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)比例（%）優(yōu)秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）目掌握電路的基本概念、基本概念清晰、基本概念清晰、基本概念清晰基本概念、基本標(biāo)基本理論。熟練應(yīng)用公基本理論熟練、基本理論熟練、基本理論熟練、理論不太熟練、1式，掌握電路基本計(jì)算公式應(yīng)用正確、公式應(yīng)用正確、公式應(yīng)用正確、公式應(yīng)用模糊、方法，熟悉電路、模型熟悉電路、模型熟悉電路、模型電路、模型及其電路、模型及其及其變換，具備分析計(jì)及其變換，對(duì)簡(jiǎn)及其變換，對(duì)簡(jiǎn)變換不太熟練，變換出現(xiàn)較多錯(cuò)40算簡(jiǎn)單電路的能力，能單電路能很好單電路能較好地對(duì)簡(jiǎn)單電路分誤，對(duì)簡(jiǎn)單電路建立雙口網(wǎng)絡(luò)特性方地分析計(jì)算。分析計(jì)算。析計(jì)算比較模分析計(jì)算比較模程。糊。糊。目掌握電路分析方法、電應(yīng)用電路分析應(yīng)用電路分析方應(yīng)用電路分析應(yīng)用電路分析方標(biāo)路定理，能夠分析并計(jì)方法、電路定法、電路定理，方法、電路定法、電路定理，2算直流、交流及動(dòng)態(tài)電理，正確分析并正確分析并計(jì)算理，正確分析計(jì)分析并計(jì)算直路中電流、電壓、功率計(jì)算直流、交流直流、及動(dòng)態(tài)電算直流中電流、流、交流及動(dòng)態(tài)等物理量，具備分析計(jì)及動(dòng)態(tài)電路中路中電流、電壓、電壓、功率等物電路中電流、電60算復(fù)雜電路的能力。電流、電壓、功功率等物理量。理量。動(dòng)態(tài)電壓、功率等物理率等物理量。交流電路計(jì)算良路、交流電路計(jì)量時(shí)錯(cuò)誤較多。好。算一般。注：該表格中的比例為期末考試試卷成績(jī)比例。成績(jī)?cè)u(píng)定為：考試成績(jī)*70%+平時(shí)成績(jī)*30%。2．課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)表2《電路理論》課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)分析報(bào)告一、課程基本信息課程名稱電路理論課程性質(zhì)工程基礎(chǔ)，必修學(xué)時(shí)學(xué)分72/4.5開(kāi)課學(xué)期專業(yè)班級(jí)考核方式考試，閉卷任課教師：評(píng)價(jià)人員：課程組長(zhǎng)，命題教師，閱卷教師二、課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)估課程目標(biāo)支撐指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)源評(píng)價(jià)依據(jù)分值平均分達(dá)成度值KMi評(píng)價(jià)方式1.3對(duì)所建立的數(shù)學(xué)模型和原理方程進(jìn)行推演，分析其是否能滿足電氣工程領(lǐng)域中復(fù)雜系統(tǒng)要求。目標(biāo)1：掌握電路的基本概念、基本理論。熟練應(yīng)用公式，掌握電路基本計(jì)算方法，熟悉電路、模型及其變換，具備分析計(jì)算簡(jiǎn)單電路的能力，能建立雙口