《電路原理》教學(xué)大綱

《電路原理》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05133031課程性質(zhì)：學(xué)科基礎(chǔ)必修課學(xué)分：5學(xué)分學(xué)時(shí)：理論80學(xué)時(shí)先修課程：大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)等后續(xù)課程：電機(jī)學(xué)、電力系統(tǒng)分析等適用專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化開課單位：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院一、課程說明《電路原理》是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)必修課。本課程以分析電路中的電磁現(xiàn)象，研究電路的基本規(guī)律及電路的分析方法為主要內(nèi)容，理論嚴(yán)謹(jǐn)、邏輯性強(qiáng)，有廣闊的工程背景。通過本課程的學(xué)習(xí)，對(duì)樹立學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)和理論聯(lián)系實(shí)際的工程觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、分析計(jì)算能力、實(shí)驗(yàn)研究能力和科學(xué)歸納能力都有重要作用。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握電路的基本理論知識(shí)和電路的基本分析方法，為學(xué)習(xí)電氣類專業(yè)的后續(xù)課程準(zhǔn)備必要的電路知識(shí)。課程目標(biāo)2：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生樹立嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)和理論聯(lián)系實(shí)際的工程觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、分析計(jì)算能力和科學(xué)歸納能力，培養(yǎng)工科學(xué)生的科學(xué)精神、批判性思維和工程思維，提升學(xué)生的工程師使命感、責(zé)任感。課程目標(biāo)3：通過對(duì)各種電路分析，幫助學(xué)生建立用數(shù)學(xué)思維模式來描述和解決工程問題的工程意識(shí)，將學(xué)習(xí)的知識(shí)體系做到前后貫通，立體關(guān)聯(lián)，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《電路原理》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識(shí)1.3能夠利用專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)復(fù)雜電氣工程問題進(jìn)行分析、計(jì)算并提出解決方案。課程目標(biāo)1：掌握電路的基本理論知識(shí)和電路的基本分析方法，為學(xué)習(xí)電子與電氣類專業(yè)的后續(xù)課程準(zhǔn)備必要的電路知識(shí)。H2.問題分析2.1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)別和判斷復(fù)雜電氣工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。課程目標(biāo)2：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生樹立嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)和理論聯(lián)系實(shí)際的工程觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、分析計(jì)算能力和科學(xué)歸納能力，培養(yǎng)工科學(xué)生的科學(xué)精神、批判性思維和工程思維，提升學(xué)生的工程師使命感、責(zé)任感。H3.設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案3.2能夠根據(jù)特定需求，完成對(duì)復(fù)雜電氣工程系統(tǒng)與單元（部件）的設(shè)計(jì)、調(diào)試與優(yōu)化。課程目標(biāo)3：通過對(duì)各種電路分析，幫助學(xué)生建立用數(shù)學(xué)思維模式來描述和解決工程問題的工程意識(shí)，將學(xué)習(xí)的知識(shí)體系做到前后貫通，立體關(guān)聯(lián)，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.電路模型和電路定律1.1電路模型、基本物理量、參考方向及關(guān)聯(lián)和非關(guān)聯(lián)參考方向1.2電路元件，獨(dú)立電源和受控源1.3基爾霍夫定律教學(xué)要求：使學(xué)生理解理想元件與電路模型概念，線性與非線性的概念，集總參數(shù)電路和分布參數(shù)電路的概念；掌握電壓、電流及其參考方向的概念，關(guān)聯(lián)和非關(guān)聯(lián)參考方向的概念；掌握電阻元件，電壓源、電流源和受控源的伏安關(guān)系，歐姆定律，功率的計(jì)算及實(shí)際功率的判別方法；掌握基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律。重點(diǎn)：參考方向及關(guān)聯(lián)和非關(guān)聯(lián)參考方向、基爾霍夫定律。難點(diǎn)：受控源。61、2、32.電阻電路的等效變換2.1等效變換的概念，電阻元件的聯(lián)接（串并聯(lián)，星形和三角形聯(lián)接），Y-Δ之間的等效變換2.2理想電壓源和理想電流源的串并聯(lián)，實(shí)際電壓源和實(shí)際電流源的等效變換2.3輸入電阻的概念及計(jì)算方法教學(xué)要求：使學(xué)生理解并掌握等效與等效變換的概念、Y-Δ之間的等效變換；理解并掌握實(shí)際電源的兩種模型及其等效變換；掌握輸入電阻的概念及計(jì)算。重點(diǎn)：等效變換及等效電路的化簡(jiǎn)；實(shí)際電壓源、電流源的等效互換。難點(diǎn)：輸入電阻的計(jì)算。61、2、33.電阻電路的一般分析3.1KCL和KVL的獨(dú)立方程數(shù)，支路電流法3.2網(wǎng)孔電流法3.3回路電流法3.4結(jié)點(diǎn)電壓法教學(xué)要求：使學(xué)生理解與熟練掌握支路電流法、回路電流法和結(jié)點(diǎn)電壓法。重點(diǎn)：KCL和KVL的獨(dú)立方程數(shù)、回路電流法，結(jié)點(diǎn)電壓法。難點(diǎn)：含受控源電路的分析。61、2、34.電路定理4.1疊加定理4.2替代定理4.3戴維寧定理和諾頓定理4.4最大功率傳輸定理教學(xué)要求：使學(xué)生理解并掌握疊加定理、替代定理、最大功率傳輸定理。理解并熟練掌握戴維寧定理和諾頓定理。重點(diǎn)：戴維寧定理和諾頓定理。難點(diǎn)：最大功率傳輸定理。41、2、35.含有運(yùn)算放大器的電阻電路5.1運(yùn)算放大器的特點(diǎn)、應(yīng)用、兩個(gè)典型特性5.2比例電路的分析及含有運(yùn)算放大器的電路分析教學(xué)要求：使學(xué)生了解理想運(yùn)算放大器的特點(diǎn)、應(yīng)用；理解并能夠應(yīng)用兩個(gè)典型特性分析比例電路和含有運(yùn)算放大器的電路。重點(diǎn)：兩個(gè)典型特性：虛短、虛斷。難點(diǎn)：虛短、虛斷的理解。21、2、36.儲(chǔ)能元件6.1電容元件6.2電感元件6.3電容、電感元件的串并聯(lián)教學(xué)要求：使學(xué)生了解電容、電感動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能元件的特性并能夠分析該類元件電路的串并聯(lián)等效方法。重點(diǎn)：電容、電感動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能元件的特性。難點(diǎn)：電容、電感元件的電壓、電流、功率計(jì)算。21、2、37.一階電路的時(shí)域分析7.1電路的初始條件，換路定則7.2RC、RL電路的零輸入響應(yīng)，零狀態(tài)響應(yīng)7.3一階動(dòng)態(tài)電路全響應(yīng)，時(shí)間常數(shù)；三要素法7.4單位階躍函數(shù)，單位沖激函數(shù)，階躍響應(yīng)及沖激響應(yīng)二者的關(guān)系教學(xué)要求：使學(xué)生掌握電路的初始條件，換路定則；熟練掌握RC、RL電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)、一階動(dòng)態(tài)電路全響應(yīng)和三要素法；了解單位階躍函數(shù)，單位沖激函數(shù)，階躍響應(yīng)及沖激響應(yīng)二者的關(guān)系。重點(diǎn)：換路定則；一階動(dòng)態(tài)電路響應(yīng)的三要素法。難點(diǎn)：二階動(dòng)態(tài)電路計(jì)算。81、2、38.相量法8.1復(fù)數(shù)和復(fù)變量的表示方法，正弦量的三要素，有效值和相位差的概念8.2電路定律的相量表示法教學(xué)要求：使學(xué)生掌握電路的初始條件，換路定律；熟練掌握RC、RL電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)、一階動(dòng)態(tài)電路全響應(yīng)和三要素法；了解單位階躍函數(shù)，單位沖激函數(shù)，階躍響應(yīng)及沖激響應(yīng)二者的關(guān)系。重點(diǎn)：正弦量的相量表示。難點(diǎn)：正弦量和相量的對(duì)應(yīng)原理。41、2、39.正弦電路的穩(wěn)態(tài)分析9.1阻抗、導(dǎo)納、相量圖9.2穩(wěn)態(tài)電路分析；9.3功率、功率因數(shù)、復(fù)功率9.4最大功率傳輸條件教學(xué)要求：了解復(fù)數(shù)的概念和復(fù)變量的表示方法；理解相量的含義；掌握電路定律的相量表示法。重點(diǎn)：阻抗、導(dǎo)納、穩(wěn)態(tài)電路分析。難點(diǎn)：相量圖輔助分析、復(fù)功率。61、2、310.含有耦合電感的電路10.1互感，含有耦合電感電路的計(jì)算10.2變壓器原理、理想變壓器教學(xué)要求：掌握互感、同名端的概念；熟練掌握互感電壓正方向的確定；了解含有空心變壓器和理想變壓器的電路分析。重點(diǎn)：互感及同名端的概念，含有耦合電感電路的計(jì)算。難點(diǎn)：含有耦合電感電路的計(jì)算。41、2、311.電路的頻率響應(yīng)11.1網(wǎng)絡(luò)函數(shù)、RLC串聯(lián)電路的諧振11.2RLC并聯(lián)諧振電路教學(xué)要求：使學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的概念、分類；掌握RLC串聯(lián)并聯(lián)諧振電路，理解諧振時(shí)電路的特點(diǎn)，掌握品質(zhì)因數(shù)、特性阻抗的概念；理解頻率響應(yīng)。重點(diǎn)：RLC串聯(lián)、并聯(lián)電路諧振的條件、諧振頻率，諧振時(shí)電路特點(diǎn)。難點(diǎn)：諧振電路的分析。41、2、312.三相電路12.1三相電源、三相電路的聯(lián)結(jié)方式、對(duì)稱三相電路12.2線電壓（電流）與相電壓（電流）的關(guān)系，不對(duì)稱三相電路及其計(jì)算方法12.3對(duì)稱三相電路的功率、瞬時(shí)表達(dá)、相量表達(dá)教學(xué)要求：使學(xué)生掌握三相電源、三相電路的聯(lián)結(jié)方式、對(duì)稱三相電路概念；熟練掌握線電壓（電流）與相電壓（電流）的關(guān)系，對(duì)稱三相電路的功率；了解不對(duì)稱三相電路及其計(jì)算方法。重點(diǎn)：線電壓（電流）與相電壓（電流）的關(guān)系。難點(diǎn)：對(duì)稱三相電路的功率、瞬時(shí)表達(dá)、相量表達(dá)。61、2、313.非正弦周期電流電路13.1非正弦周期信號(hào)及其分解；13.2有效值、平均值和平均功率；13.3非正弦周期電流電路的計(jì)算教學(xué)要求：熟悉非正弦周期電源的傅里葉分解；掌握非正弦周期電流電路中有效值、平均值的計(jì)算；了解疊加定理在非正弦周期電流電路中的應(yīng)用；了解非正弦周期電流電路功率的計(jì)算。重點(diǎn)：有效值、平均功率的計(jì)算。難點(diǎn)：疊加定理在非正弦周期電流電路中的應(yīng)用。21、2、314.線性動(dòng)態(tài)電路的復(fù)頻域分析14.1拉普拉斯變換的定義、基本性質(zhì)14.2拉普拉斯反變換的部分分式展開14.3KCL和KVL的運(yùn)算形式、運(yùn)算電路14.4網(wǎng)絡(luò)函數(shù)教學(xué)要求：使學(xué)生熟練掌握拉普拉斯變換的定義及基本性質(zhì)；掌握KCL和KVL的運(yùn)算形式、運(yùn)算阻抗、運(yùn)算導(dǎo)納及運(yùn)算電路；熟悉網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的基本概念及其在電路分析中的應(yīng)用。重點(diǎn)：拉普拉斯變換與反變換、運(yùn)算電路。難點(diǎn)：應(yīng)用拉普拉斯變換法分析線性電路、網(wǎng)絡(luò)函數(shù)在電路分析中的應(yīng)用。61、2、315.電路方程的矩陣形式15.1割集15.2關(guān)聯(lián)矩陣、回路矩陣、割集矩15.3用矩陣表示的電路方程教學(xué)要求：使學(xué)生理解割集的概念；掌握電路方程的主要矩陣；掌握KCL、KVL矩陣方程。重點(diǎn)：割集，電路方程的主要矩陣。難點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)方程的列寫與求解。61、2、316.二端口網(wǎng)絡(luò)16.1二端口網(wǎng)絡(luò)的定義、特性方程和參數(shù)、等效電路、轉(zhuǎn)移函數(shù)、連接16.2回轉(zhuǎn)器和負(fù)阻抗變換器教學(xué)要求：使學(xué)生理解二端口網(wǎng)絡(luò)，掌握二端口網(wǎng)絡(luò)的特性方程和參數(shù)；掌握二端口等效電路及各參數(shù)的相互關(guān)系；掌握二端口的轉(zhuǎn)移函數(shù)及連接方式；了解回轉(zhuǎn)器和負(fù)阻抗變換器。重點(diǎn)：二端口網(wǎng)絡(luò)的特性方程和參數(shù)、等效電路、轉(zhuǎn)移函數(shù)。難點(diǎn)：二端口等效電路及各參數(shù)的相互關(guān)系，回轉(zhuǎn)器和負(fù)阻抗變換器。61、2、317.非線性電路17.1非線性電阻、非線性電容、非線性電感、非線性電路的方程17.2小信號(hào)分析法教學(xué)要求：使學(xué)生理解非線性元件，理解非線性電路方程的建立方法；掌握用小信號(hào)分析分析非線性電路。難點(diǎn)：非線性電路分析方法。難點(diǎn)：列寫非線性電路方程。21、2、3合計(jì)80五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、測(cè)試、作業(yè)、視頻資源共享等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。使學(xué)生掌握電路分析的基本原理和基本方法，獲得分析電路的思維能力與計(jì)算能力，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，并為以后解決復(fù)雜工程問題奠定電學(xué)理論基礎(chǔ)。六、課程資源1.推薦教材：（1）邱關(guān)源.電路(第六版)[M].北京:高等教育出版社,2022.2.參考書：（1）李麗敏.電路分析基礎(chǔ)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2019.（2）李瀚蓀.電路分析基礎(chǔ)(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2006.（3）陳曉平.電路原理(第三版)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2018.3.期刊：（1）電工技術(shù)學(xué)報(bào),中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)主辦（2）電工電能新技術(shù),中國(guó)科學(xué)院電工研究所主辦（3）電測(cè)與儀表,中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)電磁測(cè)量信息處理儀器分會(huì)主辦（4）IEEETransactionsonSmartGrid,US,IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,電氣與電子工程師學(xué)會(huì))主辦（5）河南工學(xué)院學(xué)報(bào),河南工學(xué)院4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）愛課程網(wǎng)./home/（2）中國(guó)大學(xué)慕課網(wǎng)/七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過程性考核成績(jī)和期末考核成績(jī)兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題和討論問題情況進(jìn)行考核，滿分100分；（2）以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?42階段測(cè)試15（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次階段測(cè)試單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)；（3）以階段測(cè)試成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?63作業(yè)15（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)；（3）以作業(yè)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?63期末考核60（1）卷面成績(jī)100分，以卷面成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)；（2）主要考核電路模型和電路定律、電阻電路的等效變換、電阻電路的一般分析、電路定理、一階電路和二階電路的時(shí)域分析、相量法、正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析、含有耦合電感的電路、電路的頻率響應(yīng)、三相電路等內(nèi)容；（3）考試題型為：填空題、選擇題、計(jì)算題和分析題等類型?！獭獭?52510合計(jì)：100分414118八、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、階段測(cè)試、作業(yè)和期末考試等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽?jī)由期末試卷成績(jī)和過程性考核成績(jī)組成。其中：期末試卷成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重60%），試題類型為填空題、選擇題、計(jì)算題和分析題等類型，試卷中基本知識(shí)、基本理論、基本技能的試題分值不超過50%，綜合應(yīng)用題、分析題不低于50%；課堂表現(xiàn)、作業(yè)和測(cè)試等過程性考核成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過程性考核和考試試題分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例。2.過程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表4。表4過程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)25無缺課現(xiàn)象，積極參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。無缺課現(xiàn)象，認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，回答問題準(zhǔn)確率大于80%。無無辜缺課現(xiàn)象，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，回答問題準(zhǔn)確率大于70%。出勤率高，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)。缺課超過三次，不參與教學(xué)活動(dòng)。作業(yè)37.5作業(yè)完整