《电路原理》教学大纲

《电路原理》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：05133031课程性质：学科基础必修课学分：5学分学时：理论80学时先修课程：大学物理、高等数学等后续课程：电机学、电力系统分析等适用专业：电气工程及其自动化开课单位：电气工程与自动化学院一、课程说明《电路原理》是电气工程及其自动化专业的学科基础必修课。本课程以分析电路中的电磁现象，研究电路的基本规律及电路的分析方法为主要内容，理论严谨、逻辑性强，有广阔的工程背景。通过本课程的学习，对树立学生严肃认真的科学作风和理论联系实际的工程观点，培养学生的科学思维能力、分析计算能力、实验研究能力和科学归纳能力都有重要作用。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握电路的基本理论知识和电路的基本分析方法，为学习电气类专业的后续课程准备必要的电路知识。课程目标2：通过本课程的学习，使学生树立严肃认真的科学作风和理论联系实际的工程观点，培养学生的科学思维能力、分析计算能力和科学归纳能力，培养工科学生的科学精神、批判性思维和工程思维，提升学生的工程师使命感、责任感。课程目标3：通过对各种电路分析，帮助学生建立用数学思维模式来描述和解决工程问题的工程意识，将学习的知识体系做到前后贯通，立体关联，提升学生的科学素养。三、课程目标与毕业要求《电路原理》课程教学目标对电气工程及其自动化专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.3能够利用专业基础知识对复杂电气工程问题进行分析、计算并提出解决方案。课程目标1：掌握电路的基本理论知识和电路的基本分析方法，为学习电子与电气类专业的后续课程准备必要的电路知识。H2.问题分析2.1能够运用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别和判断复杂电气工程问题的关键环节和参数。课程目标2：通过本课程的学习，使学生树立严肃认真的科学作风和理论联系实际的工程观点，培养学生的科学思维能力、分析计算能力和科学归纳能力，培养工科学生的科学精神、批判性思维和工程思维，提升学生的工程师使命感、责任感。H3.设计/开发解决方案3.2能够根据特定需求，完成对复杂电气工程系统与单元（部件）的设计、调试与优化。课程目标3：通过对各种电路分析，帮助学生建立用数学思维模式来描述和解决工程问题的工程意识，将学习的知识体系做到前后贯通，立体关联，提升学生的科学素养。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时对应的课程目标1.电路模型和电路定律1.1电路模型、基本物理量、参考方向及关联和非关联参考方向1.2电路元件，独立电源和受控源1.3基尔霍夫定律教学要求：使学生理解理想元件与电路模型概念，线性与非线性的概念，集总参数电路和分布参数电路的概念；掌握电压、电流及其参考方向的概念，关联和非关联参考方向的概念；掌握电阻元件，电压源、电流源和受控源的伏安关系，欧姆定律，功率的计算及实际功率的判别方法；掌握基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。重点：参考方向及关联和非关联参考方向、基尔霍夫定律。难点：受控源。61、2、32.电阻电路的等效变换2.1等效变换的概念，电阻元件的联接（串并联，星形和三角形联接），Y-Δ之间的等效变换2.2理想电压源和理想电流源的串并联，实际电压源和实际电流源的等效变换2.3输入电阻的概念及计算方法教学要求：使学生理解并掌握等效与等效变换的概念、Y-Δ之间的等效变换；理解并掌握实际电源的两种模型及其等效变换；掌握输入电阻的概念及计算。重点：等效变换及等效电路的化简；实际电压源、电流源的等效互换。难点：输入电阻的计算。61、2、33.电阻电路的一般分析3.1KCL和KVL的独立方程数，支路电流法3.2网孔电流法3.3回路电流法3.4结点电压法教学要求：使学生理解与熟练掌握支路电流法、回路电流法和结点电压法。重点：KCL和KVL的独立方程数、回路电流法，结点电压法。难点：含受控源电路的分析。61、2、34.电路定理4.1叠加定理4.2替代定理4.3戴维宁定理和诺顿定理4.4最大功率传输定理教学要求：使学生理解并掌握叠加定理、替代定理、最大功率传输定理。理解并熟练掌握戴维宁定理和诺顿定理。重点：戴维宁定理和诺顿定理。难点：最大功率传输定理。41、2、35.含有运算放大器的电阻电路5.1运算放大器的特点、应用、两个典型特性5.2比例电路的分析及含有运算放大器的电路分析教学要求：使学生了解理想运算放大器的特点、应用；理解并能够应用两个典型特性分析比例电路和含有运算放大器的电路。重点：两个典型特性：虚短、虚断。难点：虚短、虚断的理解。21、2、36.储能元件6.1电容元件6.2电感元件6.3电容、电感元件的串并联教学要求：使学生了解电容、电感动态储能元件的特性并能够分析该类元件电路的串并联等效方法。重点：电容、电感动态储能元件的特性。难点：电容、电感元件的电压、电流、功率计算。21、2、37.一阶电路的时域分析7.1电路的初始条件，换路定则7.2RC、RL电路的零输入响应，零状态响应7.3一阶动态电路全响应，时间常数；三要素法7.4单位阶跃函数，单位冲激函数，阶跃响应及冲激响应二者的关系教学要求：使学生掌握电路的初始条件，换路定则；熟练掌握RC、RL电路的零输入响应、零状态响应、一阶动态电路全响应和三要素法；了解单位阶跃函数，单位冲激函数，阶跃响应及冲激响应二者的关系。重点：换路定则；一阶动态电路响应的三要素法。难点：二阶动态电路计算。81、2、38.相量法8.1复数和复变量的表示方法，正弦量的三要素，有效值和相位差的概念8.2电路定律的相量表示法教学要求：使学生掌握电路的初始条件，换路定律；熟练掌握RC、RL电路的零输入响应、零状态响应、一阶动态电路全响应和三要素法；了解单位阶跃函数，单位冲激函数，阶跃响应及冲激响应二者的关系。重点：正弦量的相量表示。难点：正弦量和相量的对应原理。41、2、39.正弦电路的稳态分析9.1阻抗、导纳、相量图9.2稳态电路分析；9.3功率、功率因数、复功率9.4最大功率传输条件教学要求：了解复数的概念和复变量的表示方法；理解相量的含义；掌握电路定律的相量表示法。重点：阻抗、导纳、稳态电路分析。难点：相量图辅助分析、复功率。61、2、310.含有耦合电感的电路10.1互感，含有耦合电感电路的计算10.2变压器原理、理想变压器教学要求：掌握互感、同名端的概念；熟练掌握互感电压正方向的确定；了解含有空心变压器和理想变压器的电路分析。重点：互感及同名端的概念，含有耦合电感电路的计算。难点：含有耦合电感电路的计算。41、2、311.电路的频率响应11.1网络函数、RLC串联电路的谐振11.2RLC并联谐振电路教学要求：使学生掌握网络函数的概念、分类；掌握RLC串联并联谐振电路，理解谐振时电路的特点，掌握品质因数、特性阻抗的概念；理解频率响应。重点：RLC串联、并联电路谐振的条件、谐振频率，谐振时电路特点。难点：谐振电路的分析。41、2、312.三相电路12.1三相电源、三相电路的联结方式、对称三相电路12.2线电压（电流）与相电压（电流）的关系，不对称三相电路及其计算方法12.3对称三相电路的功率、瞬时表达、相量表达教学要求：使学生掌握三相电源、三相电路的联结方式、对称三相电路概念；熟练掌握线电压（电流）与相电压（电流）的关系，对称三相电路的功率；了解不对称三相电路及其计算方法。重点：线电压（电流）与相电压（电流）的关系。难点：对称三相电路的功率、瞬时表达、相量表达。61、2、313.非正弦周期电流电路13.1非正弦周期信号及其分解；13.2有效值、平均值和平均功率；13.3非正弦周期电流电路的计算教学要求：熟悉非正弦周期电源的傅里叶分解；掌握非正弦周期电流电路中有效值、平均值的计算；了解叠加定理在非正弦周期电流电路中的应用；了解非正弦周期电流电路功率的计算。重点：有效值、平均功率的计算。难点：叠加定理在非正弦周期电流电路中的应用。21、2、314.线性动态电路的复频域分析14.1拉普拉斯变换的定义、基本性质14.2拉普拉斯反变换的部分分式展开14.3KCL和KVL的运算形式、运算电路14.4网络函数教学要求：使学生熟练掌握拉普拉斯变换的定义及基本性质；掌握KCL和KVL的运算形式、运算阻抗、运算导纳及运算电路；熟悉网络函数的基本概念及其在电路分析中的应用。重点：拉普拉斯变换与反变换、运算电路。难点：应用拉普拉斯变换法分析线性电路、网络函数在电路分析中的应用。61、2、315.电路方程的矩阵形式15.1割集15.2关联矩阵、回路矩阵、割集矩15.3用矩阵表示的电路方程教学要求：使学生理解割集的概念；掌握电路方程的主要矩阵；掌握KCL、KVL矩阵方程。重点：割集，电路方程的主要矩阵。难点：网络方程的列写与求解。61、2、316.二端口网络16.1二端口网络的定义、特性方程和参数、等效电路、转移函数、连接16.2回转器和负阻抗变换器教学要求：使学生理解二端口网络，掌握二端口网络的特性方程和参数；掌握二端口等效电路及各参数的相互关系；掌握二端口的转移函数及连接方式；了解回转器和负阻抗变换器。重点：二端口网络的特性方程和参数、等效电路、转移函数。难点：二端口等效电路及各参数的相互关系，回转器和负阻抗变换器。61、2、317.非线性电路17.1非线性电阻、非线性电容、非线性电感、非线性电路的方程17.2小信号分析法教学要求：使学生理解非线性元件，理解非线性电路方程的建立方法；掌握用小信号分析分析非线性电路。难点：非线性电路分析方法。难点：列写非线性电路方程。21、2、3合计80五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合讨论、测试、作业、视频资源共享等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。使学生掌握电路分析的基本原理和基本方法，获得分析电路的思维能力与计算能力，为后续专业课程的学习打下坚实的理论基础，并为以后解决复杂工程问题奠定电学理论基础。六、课程资源1.推荐教材：（1）邱关源.电路(第六版)[M].北京:高等教育出版社,2022.2.参考书：（1）李丽敏.电路分析基础[M].北京:机械工业出版社,2019.（2）李瀚荪.电路分析基础(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2006.（3）陈晓平.电路原理(第三版)[M].北京:机械工业出版社,2018.3.期刊：（1）电工技术学报,中国电工技术学会主办（2）电工电能新技术,中国科学院电工研究所主办（3）电测与仪表,中国仪器仪表学会电磁测量信息处理仪器分会主办（4）IEEETransactionsonSmartGrid,US,IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,电气与电子工程师学会)主办（5）河南工学院学报,河南工学院4.网络资源：（1）爱课程网./home/（2）中国大学慕课网/七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现10（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题和讨论问题情况进行考核，满分100分；（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√442阶段测试15（1）主要考核学生对各章节知识点的理解和掌握程度，满分100分；（2）每次阶段测试单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以阶段测试成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√663作业15（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√663期末考核60（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩；（2）主要考核电路模型和电路定律、电阻电路的等效变换、电阻电路的一般分析、电路定理、一阶电路和二阶电路的时域分析、相量法、正弦稳态电路的分析、含有耦合电感的电路、电路的频率响应、三相电路等内容；（3）考试题型为：填空题、选择题、计算题和分析题等类型。√√√252510合计：100分414118八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、阶段测试、作业和期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（权重60%），试题类型为填空题、选择题、计算题和分析题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%，综合应用题、分析题不低于50%；课堂表现、作业和测试等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现25无缺课现象，积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。无缺课现象，认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。无无辜缺课现象，偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。出勤率高，偶尔参与教学活动。缺课超过三次，不参与教学活动。作业37.5作业完整