电路原理课程教学大纲

PAGEPAGE14电路原理课程教学大纲课程编码：AL042500课程性质：专业基础课程适用专业：电子信息工程学时学分：80学时5学分所需先修课：高等数学、大学物理编写单位：机电工程学院一、课程说明1.课程简介《电路原理》是电子信息工程专业的一门专业基础课。通过本课程的学习，使学生具备后续课程所必须的电路的基本理论、基本知识、基本技能；培养学生综合分析、解决和处理电路问题的能力；培养学生学习科学知识的兴趣和能力。为学习模拟电子技术、数字电子技术等后续课程奠定必要的理论基础。在学习本课程前，学生应学过“高等数学”、“大学物理”等课程。2.教学目标要求（l）了解电路、电路图概念，掌握电流、电压参考方向及功率概念，能够判断电流、电压实际方向及判断吸收、发出功率方法；理解电阻、电容、电感、电压源、电流源和受控源的概念，掌握这些元件的伏安特性；掌握基尔霍夫定律的内容和应用。（2）掌握电阻电路的化简方法；掌握电源的等效变换、化简方法和应用；理解输入电阻的概念，掌握求解输入电阻的方法。（3）了解电路的图的内容，理解KCL、KVL的独立方程个数，掌握支路电流法、节点电压法、网孔电流法、回路电流法。（4）掌握替代定理、叠加原理、戴维南定理的应用，理解互易定理、特勒根定理和对偶原理。（5）了解运算放大器的电路模型，理解虚短路和虚断路，掌握含有理想运算放大器的电阻电路的分析方法。（6）理解电容元件的库伏特性和电感元件的韦安特性，掌握电容、电感的伏安关系的微分形式和积分形式，能够计算它们的储能和吸收能量。（7）了解动态过程，掌握初始条件计算方法，理解三要素的概念，掌握一阶电路的零输入响应、零状态响应、全响应求解方法，掌握一阶电路的阶跃响应，了握一阶电路的冲击响应，了解一阶电路的正弦激励的响应，能够了解电路的任意激励的响应、二阶电路的零输入响应、二阶电路的阶跃响应。（8）了解正弦交流电，理解正弦量的三要素，熟练掌握电阻、电感、电容伏安关系的相量形式，掌握基尔霍夫定律的相量形式。（9）掌握复阻抗、导纳计算方法和复阻抗、复导纳相互转换方法，掌握正弦交流电路的有功功率、无功功率、视在功率计算方法；熟练灵活地掌握正弦稳态电路的计算方法。3.教学重点难点（1）掌握电流、电压参考方向及功率概念；掌握电阻、电容、电感、电压源、电流源和受控源的的伏安特性；掌握基尔霍夫定律的应用。（2）理解电源的等效变换、掌握化简方法和应用；掌握求解输入电阻的方法。（3）掌握支路电流法、节点电压法、网孔电流法、回路电流法。（4）掌握叠加原理、戴维南定理的应用。（5）理解虚短路和虚断路，掌握含有理想运算放大器的电阻电路的分析方法。（6）掌握电容、电感的伏安关系的微分形式和储能计算。（7）掌握初始条件计算方法，理解三要素的概念，掌握应用三要素法求解一阶电路的响应。（8）理解正弦量的三要素和相量概念，熟练掌握电阻、电感、电容伏安关系的相量形式，掌握基尔霍夫定律的相量形式。（9）掌握复阻抗、导纳计算方法，掌握正弦交流电路有功功率、无功功率、视在功率计算方法；熟练灵活地掌握正弦稳态电路的计算方法。（l0）理解互感，同名端和耦合系数概念，熟练掌握互感电压符号确定方法，掌握含互感电路的计算方法，掌握求解消去互感等效电路方法，掌握空心变压器和理想变压器的分析方法。（11）了解串联谐振和并联谐振电路的概念、特点和应用，掌握发生谐振的频率计算方法。（12）了解三相电路的结构特点；掌握线电压和相电压关系，掌握线电流和相电流关系；掌握对称三相电路的计算方法，理解不对称三相电路的分析方法；理解三相电路功率的测量和计算方法。（13）理解非正弦周期信号，并且了解其频率特性，掌握平均值、有效值、平均功率的概念及计算。（14）掌握拉普拉斯变换的定义、性质及反变换，并掌握运算法。（15）理解网络函数、极点和零点的定义，掌握极点、零点与冲激响应、频率响应的关系。（16）理解关联矩阵、回路矩阵、割集矩阵的概念，掌握电路方程的系统列写方法及方程的矩阵形式。（17）理解一端口、二端口、多端口元件的概念，掌握参数方程形式、参数的含义及求法，转移函数和特性阻抗的求法，二端口的等效电路及连接，了解回转器和负阻抗变换器。（18）了解非线性元件及电路两种分析方法。（19）理解分布参数电路和均匀传输线的概念，掌握列写均匀传输线方程的方法及求其正弦稳态解，并掌握均匀传输线的原参数和副参数、特性阻抗、传播常数的概念。（20）了解磁场的基本物理量和基本性质，理解磁路及其基本定律，理解恒定磁通磁路的计算，了解交变磁通磁路的分析方法。4.学时分配表次序教学内容理论课学时数第一部分电路模型和电路定律6第二部分电阻电路的等效变换6第三部分电阻电路的一般分析8第四部分电路定理6第五部分含有运算放大器的电阻电路2第六部分储能元件2第七部分一阶电路和二阶电路的时域分析8第八部分相量法4第九部分正弦稳态电路的分析8第十部分含有耦合电感的电路4第十一部分电路的频率响应2第十二部分三相电路4第十三部分非正弦周期电流电路和信号的频谱2第十四部分拉普拉斯变换6第十五部分网络函数4第十六部分电路方程的矩阵形式4第十七部分二端口网络4总计805.主要教法、学法本课程以课堂讲授为主、导学、讨论和自学为辅的方式开展教学，课堂讲授可采用多媒体教学与传统教学相结合的教学方法。着重培养学生的分析问题、解决问题能力，教学中要理论联系实际，充分利用现代化教学手段，将相关的新技术、新产品和新的前沿知识传授给学生。课后要留有一定的作业，要求学生按时完成，并交教师批改。教师对学生作业中出现的普遍问题及时给予辅导、解答。并进一步督促学生利用课余时间自学。6.考核方式及标准（1）考核目的：考核学生对电路原理的基本知识、基本理论、分析计算方法等的理解和掌握程度，促进学生提高分析和解决问题的能力。（2）考核形式：闭卷笔试。（3）主要考核内容：直流电路的基本知识、重要定理的应用和直流电路的分析计算；交流电路的基本知识、重要定理的应用和交流电路的分析计算；暂态电路初始值的计算，一阶电路的响应的求解；含有运算放大器电阻电路的分析等。（4）考核题型：填空，选择，分析，计算。（5）成绩评定：考试成绩占总成绩的70%，其他（包括考勤、作业、课堂提问等）成绩占总成绩的30%。二、各部分教学纲要第一部分电路模型和电路定律（6学时）教学目标了解电路，电路图概念，掌握电流、电压参考方向及功率概念，能够判断电流、电压实际方向及判断吸收、发出功率方法；理解电阻、电容、电感、电压源、电流源和受控源的概念，掌握这些元件的伏安特性；掌握基尔霍夫定律的内容和应用。本部分重点电压和电流参考方向；元件的伏安特性；基尔霍夫定律的内容和应用。本部分难点含有受控源电路的分析。教学内容1电路和电路模型1.1电路1.2电路模型2电流和电压的参考方向2.1电流参考方向2.2电压参考方向2.3关联参考方向3电功率和能量4电路元件5电阻元件5.1电阻元件概念和分类5.2电阻元件的伏安关系6电压源和电流源6.1电压源6.2电流源7受控电源7.1受控源的概念和分类7.2含有受控源电路分析8基尔霍夫定律8.1基尔霍夫定律电流定律8.2基尔霍夫定律电压定律第二部分电阻电路的等效变换（6学时）教学目标掌握电阻的串联、并联、混联化简方法；理解电阻Y、Δ转换；掌握电源的等效变换、化简方法和应用；理解输入电阻的概念，掌握求解输入电阻的方法；了解受控源的概念、类型，掌握含有受控源电路求解方法。本部分重点电阻、电源的等效变换；输入电阻的求法；应用电源的等效变换求解简单电路。本部分难点电阻的Y形连接和△形连接的等效变换。教学内容1电路的等效变换2电阻的串联和并联2.1电阻的串联2.2电阻的并联2.3混联电阻的计算3电阻的Y形连接和△形连接的等效变换3.1电阻的Y形连接和△形连接的概念3.2电阻的Y形连接和△形连接的等效变换4电压源、电流源的串联和并联4.1电压源串联和并联4.1.1电压源并联4.1.2电压源串联4.2电流源的串联和并联4.2.1电流源的串联4.2.2电流源的并联5实际电源的两种模型及其等效变换6输入电阻第三部分电路的一般分析（8学时）教学目标深刻理解电路图论的概念；熟悉独立节点、独立回路数目的确立与选取；熟练掌握支路电流法、网孔和回路电流法、节点电压法。本部分重点支路电流法、网孔和回路电流法、节点电压法。本部分难点回路电流法。教学内容1电路的图2KCL和KVL的独立方程数3支路电流法4网孔电流法5回路电流法6节点电压法第四部分电路定理（6学时）教学目标理解替代定理和应用；熟练灵活地掌握叠加原理计算方法和应用；熟练灵活地掌握戴维南定理的内容和应用；了解互易定理和应用；了解特勒根定理和应用；理解对偶原理和应用。本部分重点叠加原理计算方法和应用；戴维南定理的内容和应用。本部分难点叠加原理计算应用；戴维南定理的应用。教学内容1叠加定理2替代定理3戴维南定理和诺顿定理3.1戴维南定理3.2诺顿定理3.3戴维南定理和诺顿定理的应用4最大功率传输定理5特勒根定理6互易定理7对偶定理第五部分含有运算放大器的电阻电路（2学时）教学目标理解运算放大器的电路模型；掌握虚短路、虚断路概念；熟练掌握含有运算放大器的电阻电路的分析方法。本部分重点含有运算放大器的电阻电路的分析方法。本部分难点含有运算放大器的电阻电路的分析方法。教学内容1运算放大器的电路模型2比例电路的分析3含有理想运算放大器的电路的分析第六部分储能元件（2学时）教学目标理解电容元件的库伏特性和电感元件的韦安特性；掌握电容、电感的伏安关系的微分形式和积分形式；能够计算它们的储能和吸收能量。本部分重点电容、电感的伏安关系的微分形式和积分形式。本部分难点电容、电感的伏安关系的微分形式和积分形式。教学内容1电容元件2电感元件3电容、电感元件的串联与并联4理解电容元件、电感元件的计算方法第七部分一阶电路和二阶电路的时域分析（8学时）教学目标了解动态过程和换路概念；掌握初始条件计算方法；掌握一阶电路的零输入响应求解方法；掌握一阶电路的零状态响应求解方法；理解一阶电路三要素的概念；掌握求解一阶电路全响应的方法；掌握一阶电路的阶跃响应；了解一阶电路的冲击响应；了解一阶电路的正弦激励的响应；能够了解电路的任意激励的响应；了解二阶电路的零输入响应；了解二阶电路的阶跃响应。教学重点初始条件计算方法；掌握列写动态电路方程并求解及典型电路的分析；一阶电路三要素。教学难点二阶电路的响应。教学内容1动态电路的方程及其初始条件2一阶电路的零输入响应2.1RC一阶电路的零输入响应2.2RL一阶电路的零输入响应3一阶电路的零状态响应3.1RC一阶电路的零状态响应3.2RC一阶电路的零状态响应4一阶电路的全响应5一阶电路的阶跃响应6一阶电路的冲击响应7二阶电路的零输入响应8二阶电路的零状态响应和阶跃响应9二阶电路的冲击响应第八部分相量法（4学时）教学目标了解正弦交流电，理解正弦量的三要素；深刻理解相量法的概念；熟练掌握电阻、电容、电感伏安关系的相量形式；掌握电路定律的相量形式。教学重点相量法；电阻、电容、电感伏安关系的相量形式；电路定律的相量形式。教学难点相量法，电路定律的相量形式。教学内容1复数2正弦量3相量法的基础4电路定律的相量形式第九部分正弦稳态电路的分析（8学时）教学目标掌握复阻抗、复导纳的概念和计算方法；掌握复阻抗、复导纳变换方法；掌握正弦交流电路中的有功功率、无功功率、视在功率的概念和计算方法；理解有功功率、无功功率、视在功率之间关系及复功率，了解瞬时功率；熟练灵活地掌握正弦稳态电路的计算方法；掌握最大功率传输定理。教学重点正弦稳态电路的分析；功率计算和最大传输功率的求法。教学难点正弦稳态电路的分析；功率计算和最大传输功率的求法。教学内容1阻抗和导纳1.1阻抗1.2导纳1.3阻抗和导纳的相互转换1.4阻抗和导纳的串并联2电路的相量图3正弦稳态电路的分析4正弦稳态电路的功率5复功率6最大功率传输第十部分含有耦合电感的电路（4学时）教学目标理解互感，同名端和耦合系数概念，熟练掌握互感电压符号确定方法；掌握含互感电路的计算方法；掌握求解消去互感等效电路方法。教学重点互感电路的分析；理想变压器的阻抗变换特性。教学难点互感电路的分析；理想变压器的阻抗变换特性。教学内容1互感1.1互感1.2耦合电感的电压电流关系2含有耦合电感电路的计算2.1耦合电感的串联2.2耦合电感的并联3空心变压器4理想变压器4.1变压比4.2变流比4.3阻抗变换第十一部分电路的频率响应（2学时）教学目标了解串联谐振和并联谐振电路的概念、特点和应用；掌握发生谐振的频率计算方法。教学重点RLC串联电路的谐振的谐振频率计算；谐振的特点及应用。教学难点谐振的特点及应用。教学内容1网络函数2RLC串联电路的谐振2.1串联谐振2.2串联谐振的特点和应用3RLC并联电路的频率响应4RLC并联谐振电路第十二部分三相电路（4学时）教学目标了解三相电路的结构特点；掌握对称三相电路的计算方法；掌握线电压和相电压关系，掌握线电流和相电流关系；理解不对称三相电路的分析方法；理解三相电路功率的测量和计算方法。教学重点对称三相电路中相电压（流）和线电压（流）的关系及计算。教学难点不对称三相电路的分析方法。教学内容1三相电路2线电压（电流）与相电压（电流）的关系3对称三相电路的计算4不对称三相电路的概念5三相电路的功率第十三部分非正弦周期电流电路和信号的频谱（2学时）教学目标理解非正弦周期信号，并且了解其频率特性；掌握平均值、有效值、平均功率的概念及计算。教学重点非正弦周期信号的平均值、有效值、平均功率的概念及计算。教学难点非正弦周期信号的平均值、有效值、平均功率的概念及计算。教学内容1非正弦周期信号2周期函数分解为傅里叶级数3有效值、平均值和平均功率4非正弦周期电流电路的计算第十四部分线性动态电路的复频域分析（6学时）教学目标理解拉普拉斯变换及其重要性质；理解拉普拉斯反变换；掌握元件约束条件的复频域形式；掌握基尔霍夫定律的的复频域形式；掌握复频域分析法。教学重点用拉普拉斯变换法分析线性电路。教学难点用拉普拉斯变换法分析线性电路。教学内容1拉普拉斯变换的定义2拉普拉斯变换的基本性质2.1线性性质2.2微分性质2.3积分性质2.4延迟性质2.5拉氏变换的卷积定理3拉普拉斯反变换的部分分式展开3.1单根3.2共轭复根3.3重根4运算电路5用拉普拉斯变换法分析线性电路第十五部分网络函数（4学时）教学目标使学生理解网络函数、极点和零点的定义；掌握极点、零点与冲激响应、频率响应的关系。教学重点极点、零点与冲激响应、频率响应的关系。教学难点极点、零点与冲激响应、频率响应的关系。教学内容1网络函数的定义2网络函数的极