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《电路理论》教 学 大 纲

《电路理论》教 学 大 纲

课程编号:161006 、162006 开课学期:3

适用专业:自动化 、通信工程 编写教师:张美英

学 时: 64 学 分: 4

审 核:王文虎

第 一 部 分 说 明

一、课程的性质、作用

本课程是自动化专业、通信工程专业、以及其它电类专业的重要基础课,是自动化专业的必修课程。本课程主要介绍电路的基本概念,电路的基本分析方法,是进入专业学习的入门课程。通过学习电路理论这门课程,能使学生掌握电路的基本概念,掌握电路中各元件的特性,掌握电路的基本定律和定理,掌握一般电路的分析计算,进一步培养学生分析问题和解决问题的能力,为学习后续课程及从事实际工作奠定坚实的基础。

二、课程的任务与基本要求

本课程的任务是给定电路的结构及元件的参数,在掌握电路基本概念、性质和规律的基础上,对电路进行分析和计算。本课程的基本要求:

1、掌握基尔霍夫定律,掌握电阻、电感、电容、电压源、电流源、受控源的伏安特性,理解电压、电流的参考方向的含义。

2、掌握等效电路的概念与等效电阻的计算,掌握实际电源两种模型及其等效变换,熟悉电阻的星形连接与三角形连接的等效变换。

3、掌握电路的基本分析方法:支路电流法、网孔分析法、节点分析法,了解含理想运算放大器的电路分析。

4、掌握电路定理:戴维南定理、诺顿定理、置换定理、叠加定理、互易定理、最大功率传输定理。

5、掌握动态电路的时域分析法,理解强制分量、固有分量,暂态和稳态,时间常数等概念,会用三要素法求一阶电路的响应。

6、掌握正弦电路的基本概念:周期、频率、角频率、有效值、相位及相位差;掌握正弦电路的分析方法,即相量法,理解阻抗、导纳、平均功率、无功功率、视在功率、复功率及功率因数等概念。

7、掌握谐振频率及品质因数的概念。

8、掌握含有耦合电感电路的分析方法。

9、掌握对称三相电路的电压、电流、功率的计算。

10、掌握非正弦周期电流电路的有效值、平均值、平均功率的概念,了解非正弦周期电流电路的计算方法。

11、掌握线性动态电路复频域分析方法。

12、掌握网络函数的概念,了解极点、零点与响应的关系。

13、掌握电路的图、树的概念,了解关联矩阵、回路矩阵、割集矩阵及电路方程的矩阵形式。

14、理解两端口的含义,会计算两端口的参数。

三、教学方法建议

1、本课程为专业基础课,又是本专业考研究生的课程,采用讲授为主、自学为辅的方法,突出重点,深入浅出,难点分析透彻。

2、讲授中注重电路的基本概念,基本分析方法。要理论和实践相结合,培养学生分析问题、解决问题的能力。

3、采用启发式和互动式的教学方法,通过回忆式提问、理解式提问、应用式提问等方法,积极引导学生主动思考。

1、 讲授中注重电路的相似性和对偶性,重视电路理论中的对偶关系,启发学生进行对比分析,以利于深入理解,举一反三,增强学生的自学能力。

2、 每一章的作业批改后集中进行讲评。

四、本课程与其他课程的关系

本课程是以高等数学、工程数学和大学物理等课程为基础知识,为后续课程模拟电子技术等课程打下必备的基础,是学好专业课的前提。要学好这门课程,还要求学生具备基本的分析问题和解决问题的能力。

第 二 部 分 本 文

一、基本内容与学时分配

(一)电路模型和电路定律……………………………………………………………………(6学时)

1、电路和电路模型 ……………………………………………………………………(1学时)

教学内容要点:(1)实际电路和电路模型的概念

(2)实际器件与电路元件的区别

2、电流变量:电压、电流及功率………………………………………………………(1学时)

教学内容要点:(1)电压和电流参考方向

(2)功率的计算公式

3 、电路元件:电阻、电压源、电流源及受控源………………………………………(2学时)

教学内容要点:(1)电阻元件的定义、分类及伏安特性

(4)电压源、电流源、受控源的特性及独立源与受控源的区别

4、基尔霍夫定律 …………………………………………………………………………(2学时)

教学内容要点:(1)基尔霍夫电压(KVL)和基尔霍夫电流定律(KCL)

(2)用基尔霍夫定律分析简单的电阻电路

(二)电阻电路的等效变换 ……………………………………………………………………(4学时)

1、元件的串联与并联 ………………………………………………………………(2学时)

教学内容要点:(1)电路的等效概念

(2)电阻元件的串联与并联

(3)电压源、电流源的串联与并联

(4)电阻的Y形和△形连接的等效变换

2、实际电源的两种模型及其等效变换 ………………………………………………(1学时)

教学内容要点:(1)实际电源的两种模型及等效变换

(2)用等效变换法分析电路

4、输入电阻 ……………………………………………………………………………(1学时)

教学内容要点:(1)输入电阻的概念

(2)求输入电阻的方法

(三)电阻电路的一般分析……………………………………………………………………(4学时)

1、支路电流法…………………………………………………………………………(1学时)

教学内容要点:(1)电路的图的概念,确定KCL、KVL的独立方程数

(2)用支路电流法分析电路

2、网孔电流法 ………………………………………………………………………(1学时)

教学内容要点:(1)网孔电流法的一些概念

(2)用网孔电流法分析电路

3、回路电流法 ………………………………………………………………………(1学时)

教学内容要点:(1)回路电流法的一些概念

(2)选独立回路的原则

(3)用回路电流法分析电路

4、节点电压法…………………………………………………………………………(1学时)

教学内容要点:(1)节点电压法的一些概念

(2)用节点电压法分析电路

(3)比较支路电流法、网孔电流法、回路电流法及节点电压法

(四)电路定理 ………………………………………………………………………………(5学时)

1、叠加定理、替代定理………………………………………………………………(2学时)

教学内容要点:(1)线性电路的特性

(2)用叠加定理分析线性电路

(3)用齐性定理分析线性电路

(4)用替代定理化简电路

3、戴维南定理和诺顿定理……………………………………………………………(2学时)

教学内容要点:(1)戴维南定理和诺顿定理的内容、等效电路及参数的确定

(2)用戴维南定理和诺顿定理分析线性含源两端网络。

4、最大功率传输定理…………………………………………………………………(1学时)

(五)含有运算放大器的电阻电路 …………………………………………………………(2学时)

1、运算放大器的电路模型……………………………………………………………(1学时)

教学内容要点:(1)运算放大器的概念

(2)理想运算放大器的两个特性

2、含有理想运算放大器的电路的分析方法…………………………………………(1学时)

(六)储能元件 ………………………………………………………………………………(2学时)

1、电容元件……………………………………………………………………………(1学时)

教学内容要点:电容元件的库伏特性及伏安特性

2、电感元件及电容电感的串并联……………………………………………………(1学时)

教学内容要点:电感元件的韦安特性及伏安特性

(七)一阶电路和二阶电路的时域分析 ……………………………………………………(8学时)

1、动态电路的方程及其初始条件……………………………………………………(1学时)

教学内容要点:(1)动态电路的方程

(2)计算初始条件的方法及步骤

2、一阶电路的零输入响应、零状态响应、完全响应………………………………(2学时)

教学内容要点:(1)零输入响应的概念及计算方法

(2)零状态响应的概念及计算方法

(3)完全响应的概念及计算方法

(4)用三要素法计算直流一阶电路的响应

3、二阶电路的零输入响应……………………………………………………………(2学时)

教学内容要点:(1)二阶电路的方程

(2)响应的三种形式:非振荡放电、振荡放电、临界非振荡放电

4、二阶电路的零状态响应、全响应…………………………………………………(1学时)

5、一阶电路和二阶电路的阶跃响应…………………………………………………(1学时)

6、一阶电路和二阶电路的冲激响应…………………………………………………(1学时)

(八) 相量法 ………………………………………………………………………………(2学时)

3、 复数、正弦量的复习…………………………………………………………………(自学)

4、 相量法的基础 ………………………………………………………………………(2学时)

教学内容要点:(1)相量法的基本概念

(2)相量的运算

(3)元件VCR的相量形式

(4)电路定律的相量形式

(九) 正弦稳态电路的分析…………………………………………………………………(8学时)

1、阻抗和导纳…………………………………………………………………………(2学时)

教学内容要点:(1)元件阻抗和导纳的概念

(2)一端口阻抗和导纳的概念及求解方法

(3)阻抗、导纳的串联、并联

(4)用阻抗和导纳判断网络的性质

3、正弦稳态电路的分析 ………………………………………………………………(3学时)

教学内容要点:(1)网孔电流法分析正弦稳态电路

(2)节点电压法分析正弦稳态电路

(3)戴维南定理分析正弦稳态电路

(4)相量图法(几何方法)分析电路

4、正弦稳态电路的功率…………………………………………………………………(2学时)

教学内容要点:(1)瞬时功率、平均功率、视在功率及功率因数的概念及计算方法

(2)提高功率因数的方法

(3)复功率

5、最大功率传输 ………………………………………………………………………(1学时)

(十)含有耦合电感的电路 …………………………………………………………………(3学时)

1、含有耦合电感电路的计算 ……………………………………………………………(2学时)

教学内容要点:(1)互感

(2)耦合电感的定义式及VCR

(3)含有耦合电感电路的计算方法

2、理想变压器 ……………………………………………………………………………(1学时)

教学内容要点:(1)理想变压器的实现及VCR

(2)含理想变压器电路的计算方法

(十一)电路的频率响应 ……………………………………………………………………(2学时)

1、RLC串联电路的谐振及频率响应………………………………………………………(1学时)

教学内容要点:(1)网络函数的概念

(2)谐振现象及特性

(3)频率响应的计算

2、RLC并联谐振电路………………………………………………………………………(1学时)

教学内容要点:利用对偶理解RLC并联谐振电路的相关内容

2、波特图、滤波器 ………………………………………………………………………(自学)

(十二)三相电路 ……………………………………………………………………………(4学时)

1、对称三相电路………………………………………………………………………(2学时)

教学内容要点:(1)三相电路的概念

(2)线电压(电流)与相电压(电流)的关系

(3)对称三相电路的分析方法

2、不对称三相电路……………………………………………………………………(1学时)

3、三相电路的功率……………………………………………………………………(1学时)

(十三)非正弦周期电流电路和信号的频谱 ………………………………………………(2学时)

教学内容要点:(1)非正弦周期信号及频谱的概念

(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

(十四)线性动态电路的复频域分析 ………………………………………………………(6学时)

1、拉普拉斯变换………………………………………………………………………(1学时)

教学内容要点:(1)拉普拉斯变换的定义

(2)拉普拉斯变换的基本性质

(3)拉普拉斯反变换的部分分式展开

2、运算电路 ………………………………………………………………………(1学时)

教学内容要点:(1)基尔霍夫定律的运算形式

(2)电阻、电容、电感、受控源的运算电路

3、应用拉普拉斯变换法分析线性电路…… …………………………………………(1学时)

4、网络函数……………………………………………………………………………(1学时)

教学内容要点:(1)网络函数的定义及分类

(2)网络函数的极点和零点

5、极点、零点与冲激响应、频率响应………………………………………………(2学时)

(十五)电路方程的矩阵形式 ………………………………………………………………(2学时)

1、关联矩阵、回路矩阵、割集矩阵…………………………………………………(2学时)

教学内容要点:(1)割集的概念

(2)关联矩阵、回路矩阵、割集矩阵的建立

2、电路方程的矩阵形式 ……………………………………………………………(自学)

教学内容要点:(1)回路电流方程的矩阵形式

(2)结点电压方程的矩阵形式

(3)割集电压方程的矩阵形式

(十六)二端口网络 …………………………………………………………………………(2学时)

1、二端口的方程和参数…………………………………………………………………(2学时)

教学内容要点:(1)二端口网络的概念

(2)二端口的方程、参数及各参数之间的关系

2、二端口的等效电路、转移函数………………………………………………………(自学)

3、回转器和负阻抗变换器………………………………………………………………(自学)

总复习……………………………………………………………………………………(2学时)

二、课程实验

本课程的理论课和实验课分开设立,实验课单独考试、单独记学分。详见《电路测试技术》(课程编号161007)

三、习题与大作业

每两节课讲完之后,根据相关内容布置一定数量的作业,要求学生按时独立完成;每章完成后交作业,尽可能全批全改,并分A、B、C三等记录每次作业的成绩;另外,对学生在作业中出现的主要问题集中进行讲评。

四、考核方式

考试

第 三 部 分 附 录

教学参考书

1、教材

邱关源,电路[M],北京:高等教育出版社,2006,第五版

2、参考书

李瀚荪,电路分析基础[M],北京:高等教育出版社,1992,第三版,2000年第11次印刷

沈元隆,电路分析[M],北京:人民邮电出版社,2001