《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：光电信息科学与工程课程类别：理论课课程性质：专业核心课先修课程：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、能利用网孔分析法、节点电位法对电阻电路或正弦稳态电路建立方程并求解。3、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。4、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。5、能解释阻抗、导纳以及正弦稳态电路有功功率、无功功率、视在功率的概念；能利用相量分析法对正弦稳态电路进行分析。6、能利用T形去耦等效方法分析含有互感的电路；能根据理想变压器的变压、变流和变换阻抗关系对含有理想变压器电路进行分析。7、能解释电路频率响应的概念；能对RLC串联谐振电路建立模型，并求解谐振频率、特性阻抗、品质因数、通频带等。8、能使用万用表、示波器等仪器仪表对电路进行测试；能利用实验室装置开展实验，并对实验数据进行分析和处理。2.2课程目标与培养环节对应矩阵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能利用网孔分析法、节点电位法对电阻电路或正弦稳态电路建立方程并求解。HL3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。HL4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。HL5能解释阻抗、导纳以及正弦稳态电路有功功率、无功功率、视在功率的概念；能利用相量分析法对正弦稳态电路进行分析。HL6能利用T形去耦等效方法分析含有互感的电路；能根据理想变压器的变压、变流和变换阻抗关系对含有理想变压器电路进行分析。HL7能解释电路频率响应的概念；能对RLC串联谐振电路建立模型，并求解谐振频率、特性阻抗、品质因数、通频带等。HL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章电路的基本概念[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章电阻电路分析[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章动态电路时域分析[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电感元件和电容元件（支撑课程目标4）3.2动态电路方程及其解（支撑课程目标4）3.3一阶动态电路的零输入响应、零状态响应和全响应（支撑课程目标4）3.4阶跃函数与阶跃响应（支撑课程目标4）[本章重点]：1、直流作用下一阶动态电路的三要素法2、阶跃函数与阶跃响应[本章难点]：零输入响应、零状态响应的概念第4章正弦稳态电路分析[教学目的与要求]：理解正弦交流电的周期、频率、角频率、瞬时值、振幅、有效值、相位和相位差等概念；掌握正弦量的相量表示法；熟练掌握基尔霍夫定律的相量形式，基本元件电压-电流关系的相量形式；掌握阻抗和导纳的概念，熟练使用阻抗和导纳的串并联等效；能够应用相量法对正弦稳态电路进行分析；掌握平均功率、功率因数、视在功率、无功功率、复功率；掌握正弦稳态电路的最大功率传输定理。[本章主要内容]：4.1正弦交流电的基本概念（支撑课程目标5）4.2正弦交流电的相量表示法（支撑课程目标5）4.3基本元件VCR的相量形式和KCL、KVL的相量形式（支撑课程目标5）4.4阻抗与导纳（支撑课程目标5）4.5正弦稳态电路相量法分析（支撑课程目标5）4.6正弦稳态电路的功率（支撑课程目标5）4.7正弦稳态电路中的功率传输（支撑课程目标3）[本章重点]：1、正弦量的相量表示2、KCL、KVL相量形式及相量分析方法3、阻抗与导纳[本章难点]：1、正弦量的相量表示形式2、平均功率、视在功率、无功功率、复功率概念的区别与联系第5章互感与理想变压器[教学目的与要求]：熟练掌握耦合电感的电压-电流关系、同名端的概念；掌握耦合电感的去耦等效方法；掌握互感电路的分析计算方法；了解理想变压器的特点，掌握理想变压器的变压、变流和变换阻抗关系。[本章主要内容]：5.1耦合电感元件5.2耦合电感的去耦等效（支撑课程目标6）5.3理想变压器（支撑课程目标6）[本章重点]：1、耦合电感的去耦等效2、理想变压器的变压、变流、变换阻抗关系[本章难点]：理想变压器的变换阻抗关系第6章电路频率响应[教学目的与要求]：掌握正弦稳态的网络函数；掌握电路的频率响应、滤波的概念；熟练掌握RLC串联电路的频率响应、谐振函数、特性阻抗和品质因数的概念。[本章主要内容]：6.1网络函数与频率响应（支撑课程目标7）6.2常用RC一阶电路的频率特性（支撑课程目标7）6.3常用RLC串联谐振电路的频率特性（支撑课程目标7）[本章重点]：1、幅频特性与相频特性的概念2、一阶RC电路的频率特性3、RLC串联电路的频率响应、谐振函数、特性阻抗和品质因数[本章难点]：RLC串联电路的频率响应、谐振函数、特性阻抗和品质因数五、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实际电路组成与功能；电路模型；集总参数电路；电流、电压、电功率理论课22欧姆定律；理想电压源、理想电流源；电路术语、基尔霍夫电流定律理论课23基尔霍夫电压定律；电路等效的一般概念；电阻串联与并联等效；理想电源的串联与并联等效理论课2４实际电源的模型；实际电压源、电流源模型互换等效；受控源定义及其模型；含受控源电路的分析理论课25支路电流法；网孔电流的概念；网孔电流法理论课26网孔分析法举例；节点电位法理论课27叠加定理、齐次定理、替代定理；戴维宁定理理论课28诺顿定理；最大功率传输定理理论课29习题课理论课210电感的定义、电感的VAR、电感元件的吸收功率与储能；电容元件一般定义、电容的VAR、电容元件的吸收功率与储能；电感、电容的串、并联等效理论课211动态电路方程；初始值的计算；微分方程经典解法理论课212直流电源作用一阶动态电路的三要素法理论课213一阶电路的零输入响应；一阶电路的零状态响应理论课214一阶电路的全响应；单位阶跃函数定义；理论课215单位阶跃函数的应用；单位阶跃响应理论课216习题课理论课217正弦交流电的三要素；相位差；有效值理论课218正弦交流电的相量表示法；理论课219R、L、C的电压-电流关系的相量形式；KCL、KVL的相量形式理论课220阻抗与导纳的概念；阻抗和导纳的串联与并联等效；理论课221阻抗串联模型和并联模型的等效互换理论课222正弦稳态电路相量法分析；基本元件的功率和能量理论课223一端口网络的功率：瞬时功率、平均功率、视在功率、无功功率、复功率；理论课224正弦稳态电路中的功率传输；耦合电感的基本概念；理论课225耦合电感线圈上的电压电流关系；耦合电感的串联等效理论课226耦合电感的T形等效；含互感电路的相量法分析理论课227理想变压器；理论课228习题讲解理论课229网络函数与频率响应；理论课230网络频率特性；常用一阶电路的频率响应理论课231常用RLC串联谐振电路的频率特性；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