上交《基本電路理論》課程教學大綱

《基本電路理論》課程教學大綱 課程代碼：F0403905 課程名稱：基本電路理論/Basic Circuit Theory 學時 / 學分：72 / 4 先修課程：《高等數(shù)學》、《普通物理》 適用專業(yè)：電類專業(yè) 開課院（系）：電子信息與電氣工程學院 中文教材：《基本電路理論》第三版，王藹主編，上?？茖W技術(shù)文獻出版社，2002 英文教材：《Fundamentals of Electric Circuits》Charles K. Alexander，清華大學出版社，2000 教學參考書：《簡明電路分析基礎》李翰蓀編，高等教育出版社，2002 《電路》邱關源編，高等教育出版社   一、本課程的性質(zhì)和任務   《基本電路理論》是電類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎理論課程。它的任務是：通過本課程的學習，使學生掌握電路的基本理論知識、分析計算電路的基本方法，并為學習后續(xù)有關課程準備必要的電路知識。     二、本課程的教學內(nèi)容和基本要求   1、  基本概念： 建立實際電路與電路模型、集總參數(shù)電路的概念； 牢固掌握基爾霍夫定律，能正確和熟練應用KCL和KVL列寫電路方程； 初步建立網(wǎng)絡圖論的基本概念：圖、連通圖和子圖的概念，樹、回路與割集的拓撲概念，關聯(lián)矩陣，基本回路，基本割集的概念，選取樹和獨立回路的方法； 了解特勒根定理以及它和KCL、KVL的關系； 熟練掌握電路變量（電壓、電流）及其參考方向；電壓源、電流源及其基本波形（直流、正弦、階躍、沖激、斜波等）； 熟練掌握電阻器、電容器、電感器的定義、分類、基本性質(zhì)及其電壓電流關系； 掌握雙口元件（受控電源、耦合電感器、回轉(zhuǎn)器、理想變壓器和理想運算放大器）的特性及其電壓電流關系； 掌握線性和非線性、非時變和時變的概念，等效的概念，端口的概念； 了解電功率與電能量的計算，有源與無源的概念。 2、  線性電阻網(wǎng)絡的分析： 牢固掌握簡單電阻電路的計算（含支路分析法），無源和含源（包括含受控源）電阻電路的等效變換； 熟練掌握用視察方法列寫網(wǎng)孔方程和節(jié)點方程，回路方程和割集方程（包括含矩陣形式）； 掌握替代定理，疊加定理，戴維南定理和諾頓定理，互易定理的適用條件、蘊含的內(nèi)容以及實際應用； 掌握最大功率傳遞定律。 3、  線性動態(tài)電路的分析： 深刻理解下列概念：動態(tài)電路，過渡過程，狀態(tài)、初始狀態(tài)，換路定則，固有頻率，時間常數(shù)，零輸入響應，零狀態(tài)響應，全響應，階躍響應，沖激響應，非時變特性，自由分量，強制分量，暫態(tài)分量，穩(wěn)態(tài)分量，三要素法； 熟練掌握一階電路微分方程的建立，初始條件的求取與微分方程的求解； 熟練掌握用戴維寧等效網(wǎng)絡定理結(jié)合三要素法直接求出一階電路的全響應； 掌握非時變特性和線性函數(shù)的概念在一階電路中的應用； 掌握階躍響應、沖激響應的求法； 深刻理解RLC電路有可能產(chǎn)生過阻尼、臨界阻尼、欠阻尼、自由振蕩的四種工作狀態(tài)的概念及產(chǎn)生的條件； 掌握二階RLC串聯(lián)與RLC并聯(lián)電路微分方程的建立與各類響應的求解； 會用卷積積分法求任意輸入的零狀態(tài)響應； 會用運算方法求解一階電路、二階電路的響應。 4、  正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析： 深刻理解下列概念：正弦量的振幅（最大值）、角頻率、相位和初相位，正弦量的瞬時值、有效值、相位差，正弦量的相量、相量圖，電壓三角形、電流三角形、超前、落后，感性、容性、阻抗、導納、電抗、電納、網(wǎng)絡函數(shù)，頻率響應，串聯(lián)諧振、并聯(lián)諧振，諧振頻率，特性阻抗和品質(zhì)因素，通頻帶和選頻的概念，低通、高通和帶通； 深刻理解正弦穩(wěn)態(tài)響應的概念； 深刻理解相量法變化的基本概念及其在正弦穩(wěn)態(tài)分析中的作用（基爾霍夫定律的相量形式，電路元件的電壓電流關系的相量形式，電路的相量模型等）； 能熟練運用相量法計算正弦穩(wěn)態(tài)電路（包括含耦合電感電路及其去耦方法）的電壓、電流及功率（平均功率（有功功率）、無功功率、視在功率，功率因數(shù)，復功率）； 掌握最大功率傳遞定律； 掌握電路諧振的基本概念； 了解三相制供電的基本概念，三相電路的連接方式，對稱三相制的概念，相序、相電壓、相電流、線電壓、線電流的概念，掌握對稱三相電路的分析與計算，掌握三相電路功率的計算與測量。 5、  雙口網(wǎng)絡： 牢固掌握雙口不含獨立電源時的方程及其參數(shù)，以及各種參數(shù)之間的換算關系和互易條件； 掌握雙口的相互連接的計算； 了解雙口的等效電路，具有端接雙口的分析方法。     三、實驗（上機）內(nèi)容和基本要求   1、   基本實驗內(nèi)容：基本元件伏安特性測量，運算放大器與受控電源，疊加定理和戴維寧定理，特勒根定理與互易定理，示波器的使用與一階電路的響應，二階電路的瞬態(tài)響應，交流電路的基本測量，感性負載功率因數(shù)的提高，RLC串并聯(lián)諧振，三相電路的電壓和電流，三相電路的功率測量，雙口網(wǎng)絡的頻域特性，雙口網(wǎng)絡的連接，變壓器等。 2、   選擇的設計性實驗內(nèi)容：萬用表設計和安裝，自動定時閃光燈，網(wǎng)絡函數(shù)有源綜合，電話撥號識別電路等。 3、   學會使用一些常用儀器儀表，如電流表、電壓表、萬用表、功率表、功率因數(shù)表、穩(wěn)壓電源、示波器、函數(shù)發(fā)生器和晶體管毫伏表等。 4、   學會一些常用的測試方法，如電壓、電流等物理量和電阻、電容、電感等元件參數(shù)的測量方法，信號波形的觀測方法和特性曲線的測定方法，功率的測量。 5、   會按照實驗電路圖正確連接實驗電路，分析并排除一些簡單故障，合理地讀取和記錄實驗數(shù)據(jù)。 6、   會整理實驗數(shù)據(jù)，繪制相關曲線，分析并解釋實驗結(jié)果，撰寫合格的實驗報告。 7、   學會用MATLAB、MULTISIM等軟件輔助分析電路的基本方法。 8、   實驗內(nèi)容中應穿插一些應用性、綜合性、設計性實驗。 9、   實驗中必須注意安全，不發(fā)生安全事故，特別是重大安全事故。     四、對學生能力培養(yǎng)的要求   1、   在教學過程中，應注意逐步提高學生在教師課堂講授的啟發(fā)和指引下，獨立鉆研教材、參考資料，從而吸取知識的能力、自學的能力。 2、   為了達到教學基本要求，保證基本教學質(zhì)量，應當嚴格要求學生做好一定數(shù)量的習題，以培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的作風和分析計算的能力。 3、   通過本課程的學習，應努力培養(yǎng)和提高學生嚴肅認真的科學作風和抽象思維能力、總結(jié)歸納能力等。 4、   通過與實驗課程相結(jié)合，應進一步培養(yǎng)和提高學生的實驗研究能力、計算機應用能力、分析和解決實際問題的能力。     五、學時分配   課程主要內(nèi)容 學時 第一部分 基本概念 12 第二部分 線性電阻網(wǎng)絡的分析 18 第三部分 線性動態(tài)電路的分析 16 第四部分 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析 16 第五部分 雙口網(wǎng)絡 8 注：1) 學時分配表中計劃總學時數(shù)為70學時，另有2學時的機動，總共72學時。 2)詳細進度與學時分配可參見“基本電路理論教學基本要求重點難點和進度（72學時）”     六、說 明   1、   本課程作為電類專業(yè)的技術(shù)基礎大平臺課程，在兼顧各學科不同要求的情況下，以電路理論的基礎知識、基本概念和基本方法列為本課程的基本內(nèi)容。 2、   本課程與《信號與系統(tǒng)》等課程關系密切，由于以下內(nèi)容是《信號與系統(tǒng)》課程的重要內(nèi)容，故本課程未把它們列入基本內(nèi)容。 ①、非正弦周期信號激勵下線性定常電路的穩(wěn)態(tài)分析，非正弦周期信號作用下電路的功率； ②、運算方法：基本性質(zhì)、展開定理，電路定律復頻形式，沖擊響應、卷積，運算電路的求解及網(wǎng)絡定理的應用，固有頻率，網(wǎng)絡函數(shù)、網(wǎng)絡函數(shù)與沖擊響應等； ③、狀態(tài)、狀態(tài)變量，狀態(tài)方程的建立與求解。 3、   本課程教學應盡量形成具有教材、習題、CAI課件、網(wǎng)絡課程等教學形式相結(jié)合的立體教案，以達到良好的教學效果。