《电工与电子技术72学时》课程教学大纲

《电工与电子技术72学时》课程教学大纲课程代码：ABJD0647课程中文名称:电工与电子技术课程英文名称：ElectricalandElectronicEngineering课程性质：必修课程学分数：4.5学分课程学时数：72学时（56+16)授课对象：材料学院专业本课程的前导课程：高等数学、大学物理一、课程简介电工与电子技术课程是我校本科材料类专业的一门专业基础课。目前电工电子技术应用十分广泛，发展迅速，日益渗透到其他学科领域，并促进其发展。对于材料类专业的大学生来说，学习电工与电子技术课程，掌握电学基础理论知识，提高电学应用能力，以适应本专业对电学的需求，是非常重要的。课程主要内容包含电工技术与电子技术两大部分，电工技术的内容主要有：电路的基本概念与基本定律，电路的分析方法，电路的暂态分析，正弦交流电路，三相电路，磁路与铁心线圈电路，交流电动机，继电接触器控制系统等；电子技术的主要内容有：二极管和晶体管，基本放大电路，集成运算放大器，电子电路中的反馈，直流稳压电源，门电路和组合逻辑电路，触发器和时序逻辑电路，存储器和可变成逻辑器件，模拟量和数字量的转换等。本课程是是一门实践性很强的课程。课程的任务是使学生通过本课程的学习获得电工与电子技术必要的基本理论、基本知识和基本技能，了解电工电子技术应用和电工电子事业发展的概况，培养学生具有将电学知识应用于本专业和发展本专业的能力，为学习后续课程以及将来从事工程技术工作和科学研究工作打下理论基础和实践基础。二、教学基本内容和要求（一）直流电路课程教学内容：基本概念；欧姆定律；基尔霍夫定律；电源的等效变换；支路电流法；叠加原理；戴维宁定理；电功率；非线性电路。课程的重点、难点：重点：电压、电流参考方向的意义；基尔霍夫定律、支路电流法、叠加原理和戴维宁定理。难点：非线性电阻元件的伏安特性及动态电阻的概念。非线性电阻电路的图解分析法。课程教学要求：掌握：电路模型及理想电路元件电压电流的关系；电压、电流参考方向的意义；基尔霍夫定律、支路电流法、叠加原理和戴维宁定理。理解：电源的两种模型及其等效变换；电功率和额定值的意义。了解：非线性电阻元件的伏安特性及静态电阻、动态电阻的概念。简单非线性电阻电路的图解分析法。（二）正弦交流电路课程教学内容：正弦量的三要素；相量表示法；RLC元件；交流电路分析；功率因数提高；电路的谐振课程的重点、难点：重点：相量表示法；用相量法计算简单正弦交流电路的方法；提高功率因数的方法；难点：相量图；电路基本定律的相量计算；电路的谐振。课程教学要求：掌握：正弦量的三要素；相量表示法；用相量法计算简单正弦交流电路的方法；有功功率、功率因数的概念和计算理解：电路基本定律的相量形式和相量图；提高功率因数的方法及其经济意义。了解：正弦交流电路瞬时功率的概念，无功功率和视在功率的概念，正弦交流电路串联谐振和并联谐振的条件及特点。（三）三相电路课程教学内容：三相四线制电路分析与计算；三相功率。课程的重点、难点：重点：三相四线制电路中电源及三相负载的正确联接，对称三相交流电路电压、电流和功率的计算。难点：非对称三相交流电路电压、电流和功率的计算。课程教学要求：掌握：三相四线制电路中电源及三相负载的正确联接，对称三相交流电路电压、电流和功率的计算。理解：中线的作用；了解：非对称三相交流电路电压、电流和功率的计算。（四）非正弦交流电路（选修）课程教学内容：非正弦周期信号线性电路的基本概念，非正弦周期信号线性电路电压电流有效值及平均功率的计算方法；课程的重点、难点：重点：非正弦周期信号线性电路电压电流有效值及平均功率的计算；难点：非正弦周期信号的傅里叶级数展开。课程教学要求：掌握：非正弦周期信号线性电路的基本概念；理解：非正弦周期信号线性电路电压电流有效值及平均功率的计算方法；了解：非正弦周期信号的傅里叶级数展开。（五）电路的暂态分析（选修）课程教学内容：电路的暂态、换路定律和时间常数的基本概念，一阶电路的结构特点及分析计算方法，三要素法。课程的重点、难点：重点：电路的暂态、换路定律和时间常数的基本概念。难点：一阶电路暂态分析的三要素法。课程教学要求：掌握：电路的暂态、换路定律和时间常数的基本概念。理解：一阶电路暂态分析的三要素分析法。了解：暂态电路的一般分析法。（六）磁路与铁芯线圈电路课程教学内容：磁路及其分析方法；交流铁心线圈电路；变压器结构；工作原理；额定值的意义；外特性及绕组的同极性端；电磁铁。课程的重点、难点：重点：变压器的基本结构、工作原理，变压器的电压电流阻抗变换；难点：变压器外特性，损耗与效率；交直流电磁铁吸力的计算。课程教学要求：掌握：交流铁心线圈电路分析方法，变压器的基本结构、工作原理；理解：变压器额定值的意义、外特性、损耗与效率及绕组的同极性端。了解：交直流电磁铁工作原理。（七）交流电动机（选修）课程教学内容：三相异步电动机的基本结构；转动原理、转距特性和机械特性；三相异步电动机起动、调速、制动和铭牌数据的意义；单相异步电动机的工作原理和起动方法。课程的重点、难点：重点：三相异步电动机的基本结构、转动原理。难点：三相异步电动机的转距特性和机械特性，三相异步电动机的起动、调速、制动。课程教学要求：掌握：三相异步电动机的基本结构、转动原理。理解：三相异步电动机的转距特性和机械特性，三相异步电动机的起动、调速、制动。了解：三相异步电动机铭牌数据的意义，单相异步电动机的工作原理和起动方法。（八）继电接触器控制系统（选修）课程教学内容：常用控制电器；继电接触器控制系统与基本控制电路。课程的重点、难点：重点：常用控制电器；直接启动控制电路；正反转控制电路；难点：行程控制；时间控制；复杂应用。课程教学要求：掌握：常用控制电器；直接启动控制电路；正反转控制电路；理解：行程控制电路；时间控制电路；了解：其他复杂控制电路。（九）安全用电（选修）课程教学内容：安全用电的常识和重要性；接零、接地、静电保护的作用和使用条件；电器防火防爆的基本常识。课程的重点、难点：重点：安全用电的常识和重要性；接零、接地保护的作用；难点：接零、接地保护的使用条件；静电保护和电器防火、防爆的常识。课程教学要求：掌握：安全用电的常识和重要性；理解：接零、接地保护的作用和使用条件；了解：静电保护和电器防火、防爆的常识。（十）半导体元件参考学时：2学时课程教学内容：半导体二极管、稳压二极管、双极型晶体管和MOS场效应管的工作原理和主要参数。课程的重点、难点：重点：半导体二极管、稳压二极管、双极型晶体管的工作原理和主要参数。难点：MOS场效应管的工作原理和主要参数。课程教学要求：掌握：半导体二极管、稳压二极管、双极型晶体管的工作原理；理解：半导体二极管、稳压二极管、双极型晶体管的主要参数；了解：MOS场效应管的工作原理和主要参数。（十一）基本放大电路课程教学内容：放大电路的基本性能指标；静态工作点的作用；简化微变等效电路的分析方法；放大电路的频率特性；互补对称功率放大电路工作原理；差分放大电路的工作原理；场效应管放大电路。课程的重点、难点：重点：放大电路的基本性能指标、共射极、共集电极单管放大电路静态工作点的作用和简化微变等效电路的分析方法；难点：微变等效电路的分析方法，频率特性，差分放大电路，场效应管放大电路。课程教学要求：掌握：放大电路的基本性能指标、共射极、共集电极单管放大电路静态工作点的作用和简化微变等效电路的分析方法；理解：基本的互补对称功率放大电路工作原理；了解：放大电路的频率特性，差分放大电路，场效应管放大电路。（十二）集成运算放大器课程教学内容：集成运算放大器基本概念、电压传输特性和主要参数；集成运算放大器组成的比例、加法、减法、积分、微分运算的工作原理及分析方法；单门限电压比较器的工作原理；滞回比较器的工作原理；有源滤波器电路的原理。课程的重点、难点：重点：集成运算放大器基本概念、电压传输特性；用集成运算放大器组成的比例、加法、减法运算的工作原理；单门限电压比较器的工作原理；难点：积分、微分运算电路，滞回比较器，有源滤波器电路。课程教学要求：掌握：集成运算放大器基本概念、电压传输特性；用集成运算放大器组成的比例、加法、减法运算的工作原理；单门限电压比较器的工作原理。理解：用集成运算放大器组成的积分、微分运算的工作原理；滞回比较器的工作原理；了解：集成运算放大器主要参数；有源滤波器电路的原理。（十三）放大电路中的反馈课程教学内容：反馈的基本概念；放大电路中的负反馈；振荡电路中的正反馈。课程的重点、难点：重点：反馈的基本概念；放大电路中的负反馈；难点：振荡电路中的正反馈。课程教学要求：掌握：反馈的基本概念与判断方法；负反馈的类型。理解：负反馈对放大电路工作性能的影响；了解：正弦波振荡电路。（十四）直流稳压电源课程教学内容：整流电路，滤波电路，直流稳压电路的基本组成及工作原理。课程的重点、难点：重点：单相整流电路；电容滤波电路；稳压二极管稳压电路；串联型稳压电路；难点：LC滤波电路；π型滤波电路；集成稳压电路。课程教学要求：掌握：单相整流电路；电容滤波电路；稳压二极管稳压电路；串联型稳压电路；理解：LC滤波电路；π型滤波电路；集成稳压电路；了解：开关型稳压电路。（十五）门电路和组合逻辑电路课程教学内容：基本门电路及其组合，TTL门电路，CMOS门电路，逻辑代数，组合逻辑电路的分析与综合，加法器，编码器，译码器和数字显示，数据分配器和数据选择器。课程的重点、难点：重点：与门、或门、非门、与非门、异或门的逻辑功能；逻辑代数的基本运算法则和逻辑函数的化简；简单组合逻辑电路的分析和设计方法；难点：加法器、8421编码器、二进制译码器及数据选择器的工作原理；七段LED显示译码驱动器的功能。课程教学要求：掌握：与门、或门、非门、与非门、异或门的逻辑功能；逻辑代数的基本运算法则和逻辑函数的化简；简单组合逻辑电路的分析和设计方法；理解：三态门的概念；加法器、8421编码器、二进制译码器及数据选择器的工作原理；了解：七段LED显示译码驱动器的功能；分配器与选择器的功能。（十六）时序逻辑电路课程教学内容：RS触发器、JK触发器、D触发器的逻辑功能；寄存器的工作原理；二进制计数器和十进制计数器的工作原理；555集成定时器的工作原理；用555集成定时器组成的单稳态触发器和多谐振荡器的工作原理。课程的重点、难点：重点：RS触发器、JK触发器、D触发器的逻辑功能；难点：寄存器的工作原理；二进制计数器和十进制计数器的工作原理；555集成定时器的工作原理及用555集成定时器组成的单稳态触发器和多谐振荡器的工作原理。课程教学要求：掌握：RS触发器、JK触发器、D触发器的逻辑功能；理解：寄存器的工作原理；二进制计数器和十进制计数器的工作原理；了解：555集成定时器的工作原理及用555集成定时器组成的单稳态触发器和多谐振荡器的工作原理。（十七）存储器和可编程逻辑器件（选修）课程教学内容：只读存储器、随机存取存储器、可编程逻辑器件。课程的重点、难点：重点：只读存储器、随机存取存储器；难点：可编程逻辑器件。课程教学要求：掌握：只读存储器、随机存取存储器工作原理；理解：只读存储器结构图、阵列图；随机存取存储器的分类；了解：RAM芯片，RAM扩展，可编程逻辑器件。（十八）数/模与模/数转换电路（选修）课程教学内容：R-2R型数/模转换器和逐次逼近型模/数转换器的工作原理，主要技术指标。课程的重点、难点：重点：R-2R型数/模转换器和逐次逼近型模/数转换器的工作原理；难点：R-2R型数/模转换器和逐次逼近型模/数转换器的主要技术指标。课程教学要求：理解：R-2R型数/模转换器和逐次逼近型模/数转换器的工作原理；了解：R-2R型数/模转换器和逐次逼近型模/数转换器的主要技术指标。三、实验教学内容及基本要求从以下实验中选做16学时实验：（一）认识实验（仪器设备的使用）（2学时）掌握交流电流表、交流电压表、功率表的使用，学习和掌握电子实验室常规仪器的使用和操作。（二）叠加原理（2学时）验证叠加原理（三）戴维南定理（2学时）验证戴维南定理（四）单相交流电路（2学时）掌握交流电流表、交流电压表、功率表的使用，了解日光灯工作原理、各部件的作用及安装，理解感性负载并联电容器提高功率因数的原理。（五）三相交流电路（2学时）掌握负载星形及三角形接线的方法，了解对称三相电路的各电压电流的关系，了解不对称三相电路的工作情况及中线的作用。（七）单管放大电路（2学时）掌握单级放大电路静态工作点的调整方法，掌握电压放大倍数的测量方法、了解负载变化对放大倍数的影响，研究负载和信号源内阻对放大倍数的影响以及静态工作点对动态性能的影响。（八）负反馈放大电路（2学时）了解多级阻容耦合放大电路静态工作点的调整方法，了解多级放大电路电压放大倍数与各级放大倍数之间的关系，了解电压串联负反馈对放大电路性能的影响。（九）集成运算放大器（2学时）了解集成运算放大器的使用方法，掌握集成运算放大器的比例、加法、减法运算方式。（十）正弦波振荡电路（2学时）学习振荡器电路的工作原理和电路结构特性，了解一般自激振荡器的基本原理及其调试方法。（十一）功率放大电路（2学时）加深对功率放大器的工作原理和性能的理解，学会对互补对称功率放大器的调试方法。（十二）门电路与组合逻辑电路（2学时）掌握实验箱的使用；了解基本门的逻辑功能；了解简单组合逻辑电路的功能。（十三）时序逻辑电路（2学时）掌握J-K触发器和D触发器逻辑功能的测试方法；了解七段译码驱动器功能测试方法；了解由J-K触发器组成异步二──十进制加法计数器方法。（十四）综合性设计性实验（选择1个）1、RLC串联电路的频率特性及谐振研究（2学时）熟悉函数发生器和交流伏安表的使用方法；学会用实验的办法测量交流电路的阻抗与频率的关系；学会观察串联谐振现象，加强对电压谐振特点的了解。2、直流稳压电源特性的实验研究（2学时）用实验的办法，对给定的直流电源电路的特性进行研究，并获取该电路在工作时的各项指标。3、组合逻辑电路设计（2学时）学会用集成门芯片设计电路；用实验来验证所设计的电路的逻辑功能。实验教学要求：1、实验开始前指导老师应首先检查出勤情况并检查实验预习完成情况。2、实验开始后指导教师利用板书或多媒体讲解实验原理和实验相关问题，现场指导实验操作，及时解答学生实验中遇到的问题。3、实验结束后指导教师需告知撰写实验报告的要求，并布置下次实验预习要