《电工学》教学大纲

1、电工学教学大纲一、课程基本情况英文名称：Electrical and Electronic Technology课程编号：F071720006064总 学 时：64 讲课学时：54 实践学时：10总 学 分：4课程性质：必修考核方式：考试适用对象：机械设计制造及其自动化先修课程：高等数学参考文献：1 秦曾煌.电工学简明教程（第三版）M.北京：高等教育出版社，20152 唐介.电工学（少学时）第五版M. 北京：高等教育出版社，2020 3 江蜀华.电工电子学M. 北京：清华大学出版社，2016二、课程简介与目标电工学课程是机械设计制造及其自动化等非电类专业必修的工程技术基础课程，课程内容包括电路

2、及其分析方法、正弦交流电路、电机及控制、模拟电子技术、数字电子技术、电工测量等基础知识。通过本课程的学习，掌握电工与电子技术的基础知识、基本理论和基本技能，了解电工和电子技术的应用及发展概况，具备分析和解决电工相关问题的能力及实验操作的能力、具有诚实守信的职业素养和精益求精的工匠精神。为学习后续课程打好基础，具有将电工和电子技术应用于本专业和发展本专业的能力。通过本课程的学习，达到如下目标：目标1：能够掌握电路的基本理论和分析方法，能对交直流电路的参数进行分析与计算。掌握变压器及电机的相关知识、常用半导体器件的工作原理及典型应用、组合逻辑电路、时序逻辑电路相关知识，能够利用上述知识对相关电路的

3、参数、特性进行分析，并获得有效结论。目标2：能够将电工技术、电子技术中的相关理论和电路的分析、设计方法应用于本专业复杂工程问题的相关电路的设计中。目标3：能够基于电工、电子技术工作原理和仪器的调节与使用方法，考虑相关影响因素，设计涉及电工、电子技术的实验方案，并加以实施获得准确的实验数据。目标4：能够通过实验数据计算、分析和信息综合，研究涉及电工和电子技术的本专业复杂工程问题，得到有效的结论。三、课程教学目标与毕业要求关系矩阵 课程目标毕业要求目标1目标2目标3目标4指标点1-3 掌握力学、热流体、电工电子学、材料科学等工程基础知识，能够将相关知识和数学模型方法用于本专业复杂工程问题的推演和分

4、析。指标点2-2 能够运用力学、热流体、电工电子学等基本原理和数学模型方法，对本专业复杂工程问题进行正确表达。指标点4-2 能够基于科学原理和方法，针对复杂工程问题，分析和选择研究路线，设计实验方案。指标点4-4 能对实验结果进行分析和解释，通过信息综合得到合理有效的结论。四、教学内容、教学方法和手段、学时分配（一）教学内容知识单元1：电路及其分析方法（支撑课程教学目标1）（建议11+2学时）教与学要求：能描述电路模型及理想电路元件的电压-电流关系，掌握电压和电流参考方向、电源的开路和短路，掌握直流稳态电路的分析方法和电路定理，并能灵活运用。能描述电阻、电感及电容的元件特性；能解释电路的暂态、

5、换路定则和时间常数的基本概念，能应用三要素法对一阶电路进行暂态分析。教学内容：1-1电路的基本概念与基本定律1-1-1电路模型，电压、电流参考方向，电源的开路和短路1-1-2 欧姆定律、基尔霍夫定律1-2 电路的分析方法1-2-1电阻的串并联的等效变换1-2-2 两个电源模型的等效变换1-2-3 支路电流法1-2-4 节点电压法1-2-5 叠加定理1-2-6 戴维宁定理1-2-7 电位的计算1-3 一阶线性电路的暂态分析1-3-1 电阻元件、电感元件及电容元件1-3-2 换路定则及RC电路的零输入响应、零状态响应、全响应1-3-3 三要素法1-3-4 RL电路的响应重点：基尔霍夫定律；电源和负

6、载的判别；电源模型的等效变换；叠加原理；戴维宁定理；一阶暂态电路的分析的三要素法；难点：戴维宁定理；换路定则及电压与电流初始值的确定；知识单元2：正弦交流电路（支撑课程教学目标1）（建议12+4学时）教与学要求：能描述正弦交流电路的电路特性、提高功率因数的方法及其意义。会采用相量法分析正弦交流电路及对称三相交流电路。能描述安全用电、接零保护、接地保护及不同接地系统的安全特性等。能陈述非正弦周期信号作用下线性电路的计算方法。教学内容：2-1 单相正弦交流电路2-1-1 正弦交流量及其表示方法2-1-2 R、L、C元件的交流电路分析2-1-3 RLC串联的交流电路2-1-4 阻抗的串联与并联2-1

7、-5 正弦交流电路的串联谐振2-1-6 功率因数提高2-2 三相交流电路2-2-1 电源及三相负载的联接2-2-2 三相交流电路的功率2-2-3 安全用电2-2-4 非正弦周期电压和电流重点：相量法，功率因数的提高；三相电路的分析。难点：交流电路的分析；知识单元3：电机及控制（支撑课程教学目标1，2）（建议6学时）教与学要求：掌握变压器的工作原理，掌握电动机的旋转原理及机械特性。掌握变压器及电动机的参数计算及电动机的起动、调速方法。教学内容：3-1 变压器3-1-1 变压器结构及工作原理 3-1-2 变压器的额定值、外特性及绕组的同极性端。3-2 三相异步电动机3-2-1 三相异步电动机的基本

8、结构及工作原理。 3-2-2 三相异步电动机的转矩与机械特性 3-2-3 三相异步电动机的起动、调速、制动和铭牌数据。 重点：变压器及电动机的参数计算；电动机的起动、调速方法。难点：三相异步电动机的转动原理。知识单元4：模拟电子技术（支撑课程教学目标1，2）（建议13+2学时）教与学要求：掌握常用电子器件的元件特性、基本放大电路的性能指标；会对集成运算放大器电路进行分析；能判别反馈的类型和领会负反馈对放大电路性能影响；能描述直流稳压电源的基本组成及工作原理。教学内容4-1 半导体二极管、稳压管、晶体管及其应用 4-1-1 半导体、PN结及其单向导电性4-1-2 稳压二极管4-1-3 双极型晶体

9、管4-2 放大电路的基本性能指标及多级放大的概念4-3 集成运算放大器及其应用4-3-1 运算放大器的基本概念、电压传输特性和主要参数，理想运算放大器的基本分析方法（重点）。4-3-2 放大电路中的负反馈4-3-3 集成运算放大器在信号运算方面的应用 4-3-4 电压比较器 4-3-5 RC正弦波振荡器4-4 直流稳压电源重点：PN结的单向导电性；晶体管的电流分配及放大条件；常用运算电路的分析；反馈类型的判别；桥式整流电路。难点：晶体管的电流放大原理。知识单元5：数字电子技术（支撑课程教学目标1，2）（建议12+2学时） 教与学要求：熟悉数字电路的特性；会对逻辑函数进行化简；能对组合逻辑电路进

10、行分析或按要求设计逻辑电路；领会时序逻辑电路的分析方法。教学内容：5-1 门电路和组合逻辑电路5-1-1 常用的逻辑门电路5-1-2 逻辑代数和逻辑函数及其化简5-1-3 组合逻辑电路的分析和设计5-1-4 典型组合逻辑电路5-2 触发器和时序逻辑电路5-2-1 双稳态触发器5-2-2 时序逻辑电路的分析与典型的时序逻辑电路重点：逻辑函数的化简；组合逻辑电路的分析和设计难点：组合逻辑电路的应用，时序逻辑电路的分析 综合训练项目综合训练项目1：日光灯电路功率因数的提高（支撑课程教学目标1） 目的：理解感性负载并联电容器提高功率因数的原理；用Multisim软件对所设计的电路进行分析。要求：根据给

11、定参数采用并联电容器的方法提高日光灯线路功率因数。可取不同容量的电容值，进行实验仿真，进行方案比较。成果形式：实现方案，绘制电路图，原理说明，分析功率因数的提高原理，提交仿真报告。综合训练项目2： 四人表决器电路的设计 （支撑课程教学目标2）目的：熟悉中、小规模集成电路功能，掌握不同类型门电路或集成电路实现“四人表决器电路”方法和工作原理。要求：设计一个四人表决器，按少数服从多数规则，利用绿红两种颜色灯代表是否通过，并用数码管显示同意人数；用门电路或中规模集成电路译码器或数选器完成控制任务；有研究方案比较，能够应用相关仿真软件绘制逻辑电路图。成果形式：实现方案比较，绘制原理图，提交具有仿真结果

12、的仿真报告。（二）学时分配教学内容学时课堂教学学时自主学习教与学方式、方法讲授实验上机作业训练教学单元1-13311讲授，多媒体课件教学单元1-275222讲授，多媒体课件，实验教学单元1-33311讲授，多媒体课件教学单元2-1119213310讲授，多媒体课件，实验，综合训练教学单元2-253211讲授，多媒体课件，实验教学单元3-12211讲授，多媒体课件教学单元3-24422讲授，多媒体课件教学单元4-144422讲授，多媒体课件，综合训练教学单元4-211讲授，多媒体课件教学单元4-386222讲授，多媒体课件，实验教学单元4-42211讲授，多媒体课件教学单元5-19721138讲

13、授，多媒体课件，实验，综合训练教学单元5-25511讲授，多媒体课件学时合计645410402020讲授，多媒体课件五、实践教学环节实验目的：加深并巩固相关课程的理论知识。通过规范的实验训练，能按实验电路图接线、查线和排除简单的线路故障，能正确选择和使用常用电工仪表对实验电路的电量进行测量，能整理分析实验数据、绘制曲线并写出规范的、条理清楚的、内容完整的实验报告。实验内容与要求见下表：（支撑课程教学目标3、4）（建议10学时）序号实验项目名称实验目的主要内容实验学时实验类型开出要求1戴维宁定理的验证验证戴维宁定理，掌握简单实验线路及数据表格的设计方法。连接有源一端口网络电路，调节可变电阻器测得

14、五组数据。计算等效电源和等效电阻，连接戴维宁等效电路，验证戴维宁定理的正确性。2验证必做2日光灯电路及功率因数提高掌握日光灯电路的接线，研究感性负载提高功率因数的方法。连接电路，进一步理解交流电路中各部分电压、各支路电流之间的关系；了解改善电路功率因数的意义,掌握日光灯电路的接线方法和提高功率因数的方法。2设计必做3三相电路的测量掌握三相电路负载的联接方法；了解中线在接电路中的作用。通过实验验证三相电路中负载做接和接时，负载的线相电压，线相电流之间的关系；通过实验数据了解中线在接电路中起到均压的作用。2验证必做4集成运算放大器应用熟悉由集成运放组成的比例、加法、减法等基本运算电路的功能；掌握集

15、成运算放大器的使用方法1.反向比例运算电路2.反向加法运算电路3.减法运算电路2验证必做5组合逻辑电路的设计与测试掌握组合逻辑电路的设计与测试方法设计三人无弃权表决电路设计全加器设计水泵启动优化方案2综合必做六、成绩构成和评价方法（一）考核方式说明1.以试卷、综合训练、作业（包含网络平台学习及平时课堂测验等）、实验等形式考核。2.采用闭卷考试，试卷成绩占总成绩50%，平时成绩占总成绩50%：其中综合训练占20%，作业（包含网络平台学习及平时课堂测验等 ）占10%，课内实验（含报告）占20%。（二）考核权重分配 考核方式及权重教学内容考试作业综合训练实验备注50%10%20%20%教学单元1教学

16、单元2教学单元3教学单元4教学单元5七、成绩评价标准1.平时成绩评价标准（1）作业成绩评价标准基本要求评价标准完成情况得分课程目标1：能够掌握电路的基本理论和分析方法，能对交直流电路的参数进行分析与计算。掌握变压器及电机的相关知识、常用半导体器件的工作原理及典型应用、组合逻辑电路、时序逻辑电路相关知识，能够利用上述知识对相关电路的参数、特性进行分析，并获得有效结论毕业要求指标点1-3能准确运用电工与电子技术的基础知识解答相关的问题，公式准确；计算、分析、设计步骤完整，结果正确；准时上交；作业整洁、书写工整。90100能较准确运用电工与电子技术的基础知识解答相关的问题，公式准确；计算、分析、设计

17、步骤较完整，结果正确；按时上交、作业有涂改、书写较工整。8089能较准确运用电工与电子技术的基础知识解答相关的问题，公式准确；计算、分析、设计步骤较完整，结果较正确；按时上交、作业有涂改、书写较一般。7079所表述的知识、公式基本正确，个别有误；计算、分析、设计步骤较完整，结果不准确；按时上交、作业有涂改、书写潦草。6069所表述的知识、公式错误较多；结果不正确；未准时上交、书写潦草。059课程目标2：能够将电工技术、电子技术中的相关理论和电路的分析、设计方法应用于本专业复杂工程问题的相关电路的设计中。毕业要求指标点2-2运用所需概念和理论正确，分析、设计准确，解决措施正确合理；准时上交；作业

18、整洁、书写工整。 90100运用所需概念和理论较正确，分析、设计较准确，解决措施较合理；准时上交；作业有涂改、书写较工整。 8089运用所需概念和理论较正确，分析、设计存在明显瑕疵，解决措施较合理；准时上交；作业有涂改、书写一般。7079运用所需概念和理论基本正确，分析、设计基本准确，解决措施基本合理；准时上交；作业有涂改、书写潦草。6069运用所需概念和理论不太透彻，分析、设计存在一定问题，解决措施不合理；未准时上交、书写潦草。059（2）综合训练成绩评价标准基本要求评价标准完成情况得分课程目标1：能够掌握电路的基本理论和分析方法，能对交直流电路的参数进行分析与计算。掌握变压器及电机的相关知

19、识、常用半导体器件的工作原理及典型应用、组合逻辑电路、时序逻辑电路相关知识，能够利用上述知识对相关电路的参数、特性进行分析，并获得有效结论。毕业要求指标点1-3按要求很好的完成任务。感性负载提高功率因数的基本原理阐述清楚，如何选取补偿电容思路清晰，方案及原理图接线正确，能熟练地使用仿真软件对设计的电路进行仿真分析，并且结果准确。原始数据（数据、波形、现象、结果）记录完整，结果分析正确合理，讨论和总结内容充实。图表规范，文笔流畅，字迹工整。90100能够按要求较好完成任务。感性负载提高功率因数的基本原理阐述较清楚，如何选取补偿电容思路清晰，方案及原理图接线正确，能熟练使用仿真软件对设计的电路进行

20、仿真分析，原始数据（数据、波形、现象、结果）记录完整，结果分析合理，有讨论和总结。图表较规范，文笔较流畅，字迹工整。8089能够按要求完成大部分任务。感性负载提高功率因数的基本原理阐述较清楚，如何选取补偿电容思路较清晰，方案及原理图接线基本正确，能较熟练使用仿真软件对电路进行仿真分析，原始数据（数据、波形、现象、结果）记录较完整，结果分析基本合理。图表规范性一般。7079能够按要求完成基本任务。感性负载提高功率因数的基本原理阐述基本清楚，如何选取补偿电容思路基本正确，方案基本完整正确，原理图接线基本正确，能使用仿真软件对电路进行仿真分析。原始数据（数据、波形、现象、结果）记录基本完整，结果基本

21、合理。图表规范性稍差。6069不能按要求完成主要任务。感性负载提高功率因数的基本原理阐述不清楚，设计补偿电路任务及概念模糊，设计思路不清晰，方案及原理图错误，不会使用仿真软件。无图表，无原始数据（数据、波形、现象、结果）记录。059课程目标2：能够将电工技术、电子技术中的相关理论和电路的分析、设计方法应用于复杂机械工程问题的相关电路的设计中。毕业要求指标点2-2按要求很好的完成四人表决器电路的设计任务。基本原理阐述清楚，设计思路清晰，有设计方案比较，各方案及原理图接线正确，能熟练地使用仿真软件对设计的电路进行仿真分析、调试，并且结果准确。原始数据（数据、现象、结果）记录完整，结果分析正确合理，

22、讨论和总结内容充实。图表规范，文笔流畅，字迹工整。90100能够按要求较好完成四人表决器电路的设计任务。基本原理阐述较清楚，设计思路清晰，电路实现方案的比较不充分，采用的方案及原理图接线正确，能熟练使用仿真软件对设计的电路进行仿真分析、调试，原始数据（数据、现象、结果）记录完整，结果分析合理，有讨论和总结。图表较规范，文笔较流畅，字迹工整。8089能够按要求完成四人表决器电路的大部分任务。基本原理阐述较清楚，设计思路较清晰，无方案比较，实施方案及原理图接线基本正确，能较熟练使用仿真软件对电路进行仿真分析调试，原始数据（数据、现象、结果）记录较完整，结果分析基本合理。图表规范性一般。7079能够

23、按要求完成四人表决器电路的基本任务。基本原理阐述基本清楚，设计思路基本正确，无方案比较，实施方案基本完整正确，原理图接线基本正确，能使用仿真软件对电路进行仿真分析调试。原始数据（数据、现象、结果）记录基本完整，结果基本合理。图表规范性稍差。6069不能按要求完成四人表决器电路的主要任务。基本原理阐述不清楚，设计任务及概念模糊，设计思路不清晰，方案及原理图错误，不会使用仿真软件。无图表，无原始数据（数据、现象、结果）记录。059注：共2个综合训练项目（任课教师可根据需要自拟题目），每个训练10分，共计20分。实验成绩评价标准基本要求评价标准完成情况得分实验过程课程目标3：能够基于电工、电子技术工

24、作原理和仪器的调节与使用方法，考虑相关影响因素，设计涉及电工、电子技术的实验方案，并加以实施获得准确的实验数据。毕业要求指标点4-2认真遵守实验室的各项规章制度。能熟练正确地连接实验电路，能熟练正确使用实验仪器仪表进行实验数据测量和读取，能熟练处理实验中遇到的问题，圆满地完成整个实验任务。90100认真遵守实验室的各项规章制度。能较熟练正确地连接实验电路，能正确使用实验仪器仪表进行实验数据测量和读取，能处理实验中遇到的一些问题，很好地完成整个实验任务。8089遵守实验室的各项规章制度。能正确地连接实验电路，能正确使用实验仪器仪表进行实验数据测量和读取，处理实验中遇到的一些问题，较好地完成整个实

25、验任务。7079遵守实验室的各项规章制度。经提示能正确连接实验电路，能正确使用实验仪器仪表进行实验数据测量和读取，完成整个实验任务。6069有违反实验室规章制度的现象。不会连接实验电路，不能正确使用实验仪器仪表进行实验数据测量和读取，拼凑实验数据，未完成实验任务。059实验报告：课程目标4：能够通过实验数据计算、分析和信息综合，研究涉及电工和电子技术的本专业复杂工程问题，得到有效的结论。毕业要求指标点4-4课前能正确理解实验目的和要求，认真书写预习报告。实验报告中测试数据准确，能对获得的数据信息进行认真整理分析，获取正确的结论。认真书写讨论题和心得体会。书写字迹工整，条理清楚，图表齐全、规范。

26、90100课前能正确理解实验目的和要求，认真书写预习报告。实验报告中测试数据准确，能对获得的数据信息进行整理分析，获取正确的结论。较认真书写讨论题和心得体会。书写字迹较工整，条理清楚，图表齐全、规范。8089课前能正确理解实验目的和要求，较认真书写预习报告。实验报告中测试数据较准确，能对获得的数据信息能进行整理分析得出结论。能书写讨论题和心得体会。书写字迹较工整，条理较清楚，图表较齐全、规范。7079能书写预习报告。实验报告中测试数据较准确，能对获得的数据信息能进行整理分析得出结论。书写字迹较工整，条理较清楚，图表较齐全、规范。6069没有课前预习，不能正确理解实验目的和要求。实验报告中测试数

27、据不够准确、完整，不能据此得出合理结论。059注：1、共5个实验，共计20分。2、每个实验的成绩中，课前预习10%，遵守实验室规章制度（含迟到早退）及团队协作能力10%，实验过程包括动手能力20%、实验测试数据准确10%，实验报告中实验数据分析处理20%、实验报告内容完整及规范30%3、各个实验所占实验总成绩比例：戴维宁定理的验证 10%， 日光灯电路及功率因数提高 30% 三相电路的测量 20% 集成运算放大器应用 20% 组合逻辑电路的设计与测试 20%2.期末考试评价与评分标准期末考试试卷的评分标准和评价标准的制定见下表，其中评价标准决定评分标准，依据评价标准制定的详细评分标准见考试试卷

28、“标准答案及评分标准”。基本要求评价标准知识掌握情况得分课程目标1：能够掌握电路的基本理论和分析方法，能对交直流电路的参数进行分析与计算。掌握变压器及电机的相关知识、常用半导体器件的工作原理及典型应用、组合逻辑电路、时序逻辑电路相关知识，能够利用上述知识对相关电路的参数、特性进行分析，并获得有效结论。毕业要求指标点1-3对所学的电工与电子技术的概念、理论、公式等基本知识认知清晰，理解正确；计算、分析步骤完整，计算、分析结果正确。90100对所学的电工与电子技术的概念、理论、公式等基本知识认知较清晰，理解较正确；计算、分析步骤较完整，计算、分析结果正确。8089对所学的电工与电子技术的概念、理论、公式等基本知识认知较清晰，理解较正确；计算、分析步骤较完整，计算、分析结果较正确。7079对所学的电工与电子技术的概念、理论、公式等基本知识认知基本清晰，计算、分析步骤不完整，计算、分析结果基本正确。6069不能理解和记忆所学电工与电子技术的概念、理论、公式等基本知识；计算、分析结果不正确。059课程目标2：能够将电工技术、电子技术中的相关理论和电路的分析、设计方法应用