《电路分析基础》课程教学大纲

《电路分析基础》课程教学大纲课程名称：电路分析基础课程编号：F098091571英文名称：FundamentalsofCircuitAnalysis学时：64学时 学分：4学分开课学期：第2学期适用专业：应用物理学、光电信息科学与工程课程类别：理论课课程性质：选修课程先修课程：高等数学、大学物理一、课程的性质及任务《电路分析基础》是应用物理学专业和光电信息科学与工程专业的一门主要专业核心课，是一门理论性和实践性都很强的综合性课程本课程从电路模型出发，着重讨论集总参数、线性非时变电路的基本概念、基本理论、基本分析方法。通过本课程的学习，使学生理解电路的基本概念，掌握电阻电路、正弦稳态电路、互感电路的工作原理以及电路时域、频域分析方法。通过本课程，培养学生严谨的科学态度和分析问题的逻辑性与条理性、精益求精的工匠精神以及奋发图强的科技报国精神；培养学生从实际出发，在理论指导下灵活处理问题的能力，为学习后续课程打下基础。依据河北工程大学应用物理学专业和光电信息科学与工程专业培养计划，本课程需要培养学生的能力是：1、能对电子类复杂工程问题建立合适的模型并求解2、能够应用工程科学和数学模型方法正确表达电子类复杂工程问题3、能选用装置或搭建模块，制定并实施科学的实验方案二、课程目标与要求2.1课程目标1、能解释电路的基本概念；能利用基尔霍夫定律、电源互换等效定理、叠加定理等电路基本定律分析简单电路。2、能使用串并联电阻的规律，分析求解星形联接和三角形联接之间的等效变换；理解电压源和电流源之间的等价转换。3、能熟练使用支路电流法、回路电流法和节点电压法求解电路。4、了解能应用戴维宁定理或诺顿定理对线性有源二端电路进行等效，并用于解决功率传输、系统级联等问题。5、了解运算放大器的静态特性，并能分析含运算放大器的电阻电路。6、能求解电容、电感等电路的等效电容和等效电感。7、能利用三要素法求解直流电源作用下的一阶动态电路方程。8、能理解并求解二阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应。

序号课程目标理论教学课后作业课内实验1能解释电路的基本概念；能利用基尔霍夫定律、电源互换等效定理、叠加定理等电路基本定律分析简单电路。HL2能使用串并联电阻的规律，分析求解星形联接和三角形联接之间的等效变换；理解电压源和电流源之间的等价转换。HL3能熟练使用支路电流法、回路电流法和节点电压法求解电路。HL4了解能应用戴维宁定理或诺顿定理对线性有源二端电路进行等效，并用于解决功率传输、系统级联等问题。HL5了解运算放大器的静态特性，并能分析含运算放大器的电阻电路。HL6能求解电容、电感等电路的等效电容和等效电感。HL7能利用三要素法求解直流电源作用下的一阶动态电路方程。HL8能理解并求解二阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应。HL2.2课程目标与培养环节对应矩阵注：H表示该能力的在此环节重点培养；L表示该能力在此环节有所涉及。2.3目标达成度的评价1、课程目标1、3、5、6主要通过理论教学环节进行培养，在课后作业中有所涉及。通过期末考试和课后作业中概念性、应用或分析计算等综合性题目进行考核，目标达成综合以上内容进行评价。2、课程目标2、4、7、8主要通过理论教学环节进行培养，在课后作业中有所涉及。主要通过期末考试和课后作业中计算性题目进行考核。目标达成综合以上内容进行评价。三、教学方法及手段1、理论教学以课堂讲授为主，采用板书和PPT、雨课堂相结合的教学方法，贯彻理论联系实际的原则，并注意学生逻辑思维能力、工程观点和分析与解决问题能力的培养。根据本课程的特点，必须严格要求学生独立完成一定数量的习题。2、课程强调学生的自主学习，通过学生自行查阅文献或书籍的方式，掌握一种电路仿真工具，能够实现电路的仿真、分析，加强学生独立思考、独立分析、独立解决典型问题的能力。四、课程的基本内容与教学要求第1章电路元件和电路定律[教学目的与要求]：了解实际电路与电路模型的关系，理解集总参数电路的概念；掌握电压、电流及其参考方向、电功率、能量的概念；熟练掌握基尔霍夫定律及欧姆定律；理解电路等效的概念；掌握理想电压源、电流源及受控源的概念与特点，熟练应用实际电源模型的互换等效定理。[本章主要内容]：1.1电路模型1.2电路变量（支撑课程目标1）1.3欧姆定律（支撑课程目标）1.4理想电源（支撑课程目标1）1.5基尔霍夫定律（支撑课程目标1）1.6电路等效（支撑课程目标1）1.7实际电源的模型及其互换等效（支撑课程目标1）1.8受控源与含受控源电路的分析（支撑课程目标1）[本章重点]：1、基尔霍夫定律2、电阻的串并联等效、理想电源的串并联等效3、实际电压源、电流源模型的互换等效4、含受控源电路的分析[本章难点]：1、电路等效的概念2、受控源及含受控源电路的分析第2章简单电路的分析方法[教学目的与要求]：熟练掌握支路电流法、网孔分析法和节点电位法；掌握叠加定理、齐次定理和替代定理；熟练掌握戴维宁定理和诺顿定理；了解最大功率传输的含义，能够应用最大功率传输定理。[本章主要内容]：2.1支路电流法2.2网孔分析法（支撑课程目标2）2.3节点电位法（支撑课程目标2）2.4叠加定理、齐次定理和替代定理（支撑课程目标1）2.5等效电源定理（支撑课程目标3）2.6最大功率传输定理（支撑课程目标3）[本章重点]：1、网孔分析法2、节点电位法3、叠加定理、替代定理4、戴维宁定理和诺顿定理5、最大功率传输定理[本章难点]：1、替代定理2、戴维宁定理、诺顿定理第3章线性电阻电路的一般分析方法[教学目的与要求]：熟练掌握电容元件、电感元件及其电压-电流关系、电容、电感的储能，掌握电容元件、电感元件的串并联等效；熟练掌握直流作用下一阶动态电路的三要素法；理解零输入响应、零状态响应和全响应，以及暂态和稳态的概念；掌握阶跃函数与阶跃响应的概念。[本章主要内容]：3.1支路电流法（支撑课程目标4）3.2回路电流法（支撑课程目标4）3.3节点电压法（支撑课程目标4）[本章重点]：1、支路电流法2、回路电流法3、节点电压法[本章难点]：节点电压法第4章电路的若干定理[教学目的与要求]：理解几个重要的电路定理，包括叠加定理、替代定理、戴维南定理、诺顿定理、特勒根定理、互易定理和对偶原理。深入理解这些定理的含义对深入理解电路的性质和简化电路分析都是重要的。[本章主要内容]：4.1叠加定理（支撑课程目标5）4.2替代定理（支撑课程目标5）4.3戴维南定理和诺顿定理（支撑课程目标5）4.4特勒根定理（支撑课程目标5）4.5互易定理（支撑课程目标5）4.6对偶电路与对偶原理（支撑课程目标5）[本章重点]：1、戴维南定理2、叠加定理3、特勒根定理[本章难点]：1、戴维南定理2、特勒根定理第5章含运算放大器的电阻电路[教学目的与要求]：了解运算放大器的静态特性，继而了解并掌握运算放大器的电路模型，最后结合几个实例研究含有运算放大器的线性电阻电路的分析方法。[本章主要内容]：5.1运算放大器和它的静态特性（支撑课程目标6）5.2含运算放大器的电阻电路分析（支撑课程目标6）[本章重点]：1、含运算放大器的电阻电路分析[本章难点]：含运算放大器的电阻电路分析第6章电容元件和电感元件[教学目的与要求]：了解并掌握电容、电感元件的基本特性，导出元件的特性方程，即电压与电流的关系，并给出电容、电感的储能表达式。对电容、电感的串、并联电路，分析了等效电容、电感的计算方法。[本章主要内容]：6.1电容元件（支撑课程目标7）6.2电容的串联与并联电路（支撑课程目标7）6.3电感元件（支撑课程目标7）6.4电感的串联与并联电路[本章重点]：1、电容的串联与并联电路2、电感的串联与并联电路[本章难点]：电感的串联与并联电路第7章一阶电路[教学目的与要求]：了解并掌握仅包含一个电感或电容的线性非时变电路，这样的电路可以用一阶线性常系数微分方程来描述，称其为一阶电路。了解并掌握应用微分方程理论，从微分方程出发研究一阶电路的动态规律，同时掌握零输入响应、零状态响应和全响应等概念。在此基础上掌握在一些特定激励下一阶电路的简便解法——三要素法。[本章主要内容]：7.1动态电路概述（支撑课程目标7）7.2电路中起始条件的确定（支撑课程目标7）7.3一阶电路的零输入响应（支撑课程目标7）7.4一阶电路的零状态响应7.5一阶电路的全响应7.6求解一阶电路的三要素法7.7脉冲序列作用下的RC电路[本章重点]：1、电路中起始条件的确定2、一阶电路的零状态响应3、一阶电路的全响应4、求解一阶电路的三要素法[本章难点]：一阶电路的全响应、求解一阶电路的三要素法第8章二阶电路[教学目的与要求]：了解并掌握用解微分方程的经典分析线性非时变二阶电路，阐明二阶电路的基本分析方法，并分析其中的零输入响应、零状态响应和全响应等暂态现象。[本章主要内容]：8.1线性二阶电路的微分方程及其标准形式（支撑课程目标7）8.2二阶电路的零输入响应（支撑课程目标7）8.3二阶电路的零状态响应和全响应（支撑课程目标7）8.4一个线性含受控源电路的分析[本章重点]：1、二阶电路的零输入响应2、二阶电路的零状态响应和全响应[本章难点]：二阶电路的零输入响应、二阶电路的零状态响应和全响应五、课程学时分配教学课次教学内容教学环节与计划时数教学环节计划时数1电路模型、电路变量理论课22欧姆定律、理想电源理论课23基尔霍夫定律、电路等效理论课2４实际电源的模型及其互换等效、受控源与含受控源电路的分析理论课25支路电流法、网孔分析法理论课26节点电位法理论课27叠加定理、齐次定理和替代定理理论课28等效电源定理、最大功率传输定理理论课29支路电流法理论课210回路电流法理论课211节点电压法理论课212习题课理论课213叠加定理、替代定理理论课214戴维南定理和诺顿定理理论课215特勒根定理、互易定理理论课216对偶电路与对偶原理理论课217运算放大器和它的静态特性理论课218含运算放大器的电阻电路分析理论课219电容元件、电容的串联与并联电路理论课220电感元件、电感的串联与并联电路理论课221习题课理论课222动态电路概述、电路中起始条件的确定理论课223一阶电路的零输入响应、一阶电路的零状态响应理论课224一阶电路的全响应理论课225求解一阶电路的三要素法理论课226脉冲序列作用下的RC电路理论课227习题课理论课228线性二阶电路的微分方程及其标准形式理论课229二阶电路的零输入响应理论课230二阶电路的零状态响应和全响应理论课231一个线性含受控源电路的分析理论课232复习与总结理论课2六、课程考核与成绩评定6.1考核方式考核环节包括课程学习过程考核和期末考试，其中课程过程考核占总成绩的30%，分别由课堂表现、课后作业情况进行评定；期末考试成绩占总成绩的70%。各环节的比重如下。考核环节比重合计过程考核（平时成绩）课堂表现15%30%作业15%期末成绩期末测试70%70%总计100%100%总成绩=平时成绩+期末成绩×70%6.2考核内容及要求本课程为考试课。考核内容及分值分配如下：考核方式考核内容分值课程目标总分值期末考试70%电压、电流、功率计算；替代定理、叠加定理等线性电路的定理10~25目标1100分理想电源、受控源的概念及相关定理5~15目标1利用网孔法或节点法分析电路5~15目标2戴维宁、诺顿定理及最大功率传输问题5～15目标3一阶动态电路相关概念及三要素法10～20目标4正弦交流电的概念、正弦稳态电路相量法分析10～25目标5含互感电路的分析、理想变压器5～15目标6RLC串联谐振电路计算5~15目标7过程考核30%课堂表现课堂测试、出勤情况15目标1~730分课后作业作业完成情况15目标1~76.3成绩评定1.课堂表现课堂表现总分15分，主要由课堂测试情况评定，出勤情况为参考。课堂测试以客观题（填空、选择、判断）为主，每学期随堂测试10~15次，每次测试1~2道题目，每题1分，总分15分；课堂出勤情况作为参考，缺勤一次扣0.5分。2.课后作业课后作业总分15分，由作业完成情况评定。每次作业以10分满分，最后按总分折算到15分，评分标准如下：评分标准分值标准描述课后作业9~10能够按时认真完成作业、作业态度认真、书写清楚，分析正确。7~8能够按时完成作业、作业态度较好、书写较清楚、计算、分析基本正确4~6能够按时完成作业、字迹潦草、计算、分析有部分错误1~3能够按时完成作业、作业态度一般、字迹潦草、分析计算错误较多0不交作业或作业态度不认真、抄袭他人作业3.期末考试采用闭卷考试形式进行，期末成绩为百分制，计入总成绩时乘以70%，由教务处安排考试流程，考试内容须覆盖支撑全部毕业要求指标的授课内容，考试完成后在综合教务系统中按照设定的占比系数录入成绩。七、课程评价与持续改进7.1课程评价课程评价周期定为每1年评价一次，采用成绩分析法进行评价。课程达成评价根据应用物理学专业和光电信息科学与工程专业课程达成评价方法进行计算，评价结果用于持续改进。应用物理系负责人组织教师实施课程评价，制定持续改进措施，监督持续改进过程。课程负责人负责撰写课程考核总结报告，实施课程评价持续改进。7.2持续改进1）日常教学：根据学生学习情况，教师采取座