电路课程教学大纲

课程名称：	电路	课程模块编码：	6089A401
总学时数：	96	课内实践学时数：	16
学    分：	6	开课单位：	电信学院
先修课程：	高等数学、大学物理
适用专业：	电气工程及其自动化

 

一、课程性质、目的和任务

《电路》课程是电气工程及其自动化专业学生必修的专业基础课程之一。通过本课程学习，使学生对电路的基本概念、基本理论和基本方法有比较系统的认识和正确的理解；掌握电路模型和电路定理、定律；掌握电路的时域下的等效变换和一般分析方法；掌握动态电路的复频域分析。使学生能较系统地掌握一些常用的测量仪器仪表的使用，一些基本的测量方法及数据处理分析方法；验证理论教学中的定律、定理，加深学生对理论学习的理解，巩固电路理论知识。培养学生运用自然科学知识分析和解决一些实际问题的能力，初步具备电路的设计能力和排除电路故障的能力，为进一步系统地学习各专业课程和生产实践打下坚实的基础。主要支撑毕业要求1.2、2.2、2.3、3.1、4.1、4.2、4.3达成。

通过本课程的学习，达到以下教学目标：

1、工程知识

掌握必要的电路基本知识，能应用电路基本知识解决复杂工程技术问题。

2、问题分析

能够理解并准确表达电路的工程实际问题，找到合适的解决电路实际问题的方案与方法。

3、设计/开发解决方案

在某些产品或系统的设计开发中能用到电路的基本知识并体现创新意识。

4、研究

能够采用电路基本知识对工程问题进行建模和仿真分析研究。

表1 课程教学目标对专业毕业要求的支撑

 

二、教学内容及教学基本要求

第1章  电路的基本概念与定律

1、教学要求

了解电路的组成和电路模型，了解受控源的种类，了解电压、电流参考方向的意义，了解关联和非关联参考方向，了解支路、网孔、回路、节点的概念。

掌握电阻、电感、电容、电压源、电流源等电路元件的性质；掌握功率和能量的计算，并判断元件的性质；掌握含有受控源电路的分析与计算；掌握基尔霍夫定律及其应用。

2、教学内容

第一节 电路模型及主要物理量

知识要点：电路的组成与作用，电路模型，电路的主要物理量及参考方向，电压电流的关联参考方向，电压、电位、电功率及计算。

第二节 电路基本定律

知识要点：结点、支路、回路、网孔的概念；基尔霍夫电流定律；基尔霍夫电压定律。

第三节 常用电路元件

知识要点：电阻元件、电容元件、电感元件、理想电压源、理想电流源的VAR，受控源。

3、本章重点、难点

本章重点：电功率的计算；电路元件的VAR；基尔霍夫定律的应用。

本章难点：参考方向，基尔霍夫电压定律。

4、本章学时数

本章教学时数：6学时，其中讲课6学时，实验(课内实践、上机)0学时。

第2章  电阻电路的等效变换

1、教学要求

了解实际电源的两种模型；了解一端口网络；了解输入电阻的概念及端口的输入电阻和等效电阻的区别。

掌握电阻的串联、并联和串并联、电阻Y-∆连接的等效变换；掌握电压源、电流源的串联和并联、电源的等效变换；掌握实际电源的两种模型及其等效变换；掌握一端口输入电阻的计算。

2、教学内容

第一节 电阻的等效变换

知识要点：电阻的串联、并联；分压、分流公式；Y-∆等效变换。

第二节 电源网络的等效变换

知识要点：理想电压源、电流源的串并联及其等效变换；实际电源的等效变换；受控源的等效变换；输入电阻的计算。

3、本章重点、难点

本章重点：电阻等效变换；理想电源等效变换；电源模型等效变换；输入电阻计算。

本章难点：含受控源网络输入电阻的计算。

4、本章学时数

本章教学时数：6学时，其中讲课6学时，实验(课内实践、上机)0学时。

第3章  电路的基本分析方法

1、教学要求

了解自阻、互阻、自导、互导的概念；了解应用叠加定理的注意事项；了解支路电流、网孔电流、节点电压的概念。

掌握支路电流法、网孔电流法、节点电压法、叠加定理、戴维南定理、最大功率传输定理；

2、教学内容

第一节 支路电流法

知识要点：独立KCL和KVL方程数，支路电流法的应用。

第二节 网孔电流法

知识要点：网孔电流法的内容及应用。

第三节 节点电压法

知识要点：节点电压法的内容及应用。

第四节 叠加定理和齐次定理

知识要点：叠加定理的内容及应用；齐次定理的内容及应用。

第五节 戴维南定理和诺顿定理

知识要点：戴维南定理的内容及应用；诺顿定理的内容及应用。

第六节  最大功率传输定理

知识要点：最大功率传输定理的内容及应用

3、本章重点、难点

本章重点：网孔电流法；节点电压法；叠加定理；戴维南定理；最大功率传输定理。

本章难点：节点电压法，戴维南定理；最大功率传输定理。

4、本章学时数

本章教学时数：16学时，其中讲课12学时，实验(课内实践、上机)4学时。

第4章  正弦稳态电路的分析

1、教学要求

了解复数和共轭复数的概念、复数的几种形式及复数的运算；了解获得最大功率的条件及最大功率传输；了解正弦量的周期和角频率、相位、初相、超前、滞后、同相、反相的概念；了解阻抗和导纳的关系；了解瞬时功率、有功功率、无功功率、视在功率、复功率、功率因数的概念；

掌握正弦量的相量表示、相量法；掌握电路元件电压电流关系方程的相量形式及基尔霍夫定律的相量形式；掌握阻抗和导纳的计算，应用电路的相量图进行电路的分析；掌握正弦稳态电路的功率计算及如何提高功率因数；掌握RLC串联电路谐振特性及RLC并联谐振电路特性。

2、教学内容

第一节 正弦交流电的基本概念

知识要点：正弦交流电的三要素

第二节 正弦量的相量表示法

知识要点：复数的表示方法及复数的运算，相量表示法，相量图。

第三节 单一参数电路元件的交流电路

知识要点：电路元件电压电流关系的相量形式，相位关系。

第四节 基尔霍夫定律的相量形式

知识要点：基尔霍夫定律的相量形式

第五节 阻抗和导纳

知识要点：阻抗和导纳的串联和并联，阻抗和导纳的关系。

第六节 正弦稳态电路的分析

知识要点：正弦稳态电路的分析和计算，电路的相量图及求解方法。

第七节 正弦稳态电路的功率

知识要点：有功功率、无功功率、视在功率、复功率、功率因数的概念及计算；提高功率因数的意义及方法。

第八节 最大功率传输

知识要点：获得最大功率的条件及最大功率传输。

第九节  电路的谐振

知识要点：RLC串联谐振的条件及特性，RLC并联谐振的条件及特性。

3、本章重点、难点

本章重点：相量分析法，正弦稳态电路的分析，正弦稳态电路的功率，功率因数的提高，最大功率传输。

本章难点：电路的相量图，正弦稳态电路的功率，最大功率传输。

4、本章学时数

本章教学时数：20学时，其中讲课16学时，实验(课内实践、上机)4学时。

第5章  三相电路

1、教学要求

了解对称三相电路和不对称三相电路的特点；了解三相电源、三相负载、对称三相电源、线电压、线电流、相电压、相电流、中性点的概念；了解中性点位移；

掌握对称星形联接和角形三相电源线电压与相电压的关系、线电流与相电流的关系；掌握对称、不对称三相电路的计算；掌握三相电路功率的计算和二瓦计法测三相有功功率。

2、教学内容

第一节 三相电源

知识要点：三相电源的产生，对称三相电源的特点，三相电源的连接形式。

第二节 对称三相电路的计算

知识要点：对称负载Y形连接电路的计算，对称负载∆形连接电路的计算；对称负载Y形连接时线电压相电压的关系、线电流和相电流的关系；对称负载∆形连接时线电压相电压的关系、线电流和相电流的关系。

第三节 不对称三相电路的计算

知识要点：不对称三相电路的计算；相序的概念及测量。

第四节 三相电路的功率

知识要点：三相电路有功功率、无功功率和视在功率的计算；三相有功功率的测量。

3、本章重点、难点

本章重点：对称三相电路的组成及其电压电流的相值和线值之间的关系；对称三相电路归结为一相的计算方法，三相电路的功率计算。

本章难点：对称三相电路归结为一相的计算方法，不对称三相电路的分析，三相电路的功率计算和测量。

4、本章学时数

本章教学时数：12学时，其中讲课6学时，实验(课内实践、上机)6学时。

第6章  非正弦周期电流电路的分析

1、教学要求

了解非正弦波、傅立叶级数展开方法和非正弦周期电流电路；了解谐波分析法、一次谐波、二次谐波、高次谐波、偶次谐波、奇次谐波的概念；了解非正弦周期电流电路的计算原则。

掌握非正弦周期电路电压电流有效值、平均值及电路平均功率的计算。

2、教学内容

第一节 非正弦周期信号的谐波分析

知识要点：周期函数的傅立叶级数。

第二节 非正弦周期信号的有效值、平均值和平均功率

知识要点：非正弦周期信号的有效值、平均值、平均功率的概念及计算。

第三节 非正弦周期信号电路的谐波分析法

知识要点：谐波分析法。

3、本章重点、难点

本章重点：非正弦周期信号电路的电流、电压和功率计算。

本章难点：谐波分析法。

4、本章学时数

本章教学时数：2学时，其中讲课2学时，实验(课内实践、上机)0学时。

第7章   互感耦合电路与变压器

1、教学要求

了解磁耦合现象、自感磁通链、互感磁通链、互感系数、自感系数的概念；了解正向串联、反向串联、同侧并联、异侧并联和等效电感；了解原边回路、副边回路、原边回路阻抗、副边回路阻抗、引入阻抗；了解同名端、异名端的概念；

掌握互感电压、自感电压和耦合因数的计算；掌握去耦等效电路和含耦合电感电路的计算；掌握空心变压器的等效电路、理想变压器的等效电路。

2、教学内容

第一节 互感及互感电压

知识要点：互感现象，互感线圈的同名端，互感线圈的电压、电流关系。

第二节 含有耦合电感电路的分析

知识要点：耦合电感的连接方式，去耦等效电路，耦合电感电路的分析。

第三节 空心变压器和理想变压器

知识要点：空心变压器和理想变压器的等效电路，理想变压器的电路模型和变比。

3、本章重点、难点

本章重点：含有耦合电感电路的分析。

本章难点：含有耦合电感电路的分析。

4、本章学时数

本章教学时数：6学时，其中讲课6学时，实验(课内实践、上机)0学时。

第8章   动态电路的时域分析

1、教学要求

了解动态元件、一阶动态电路和初始条件的概念；了解单位阶跃函数的概念及单位阶跃响应；了解一阶电路的零输入相应、零状态相应和全响应的概念；

掌握换路定律及其应用；掌握RL电路和RC电路的零输入响应、零状态相应及全响应；掌握一阶电路的“三要素”法；

2、教学内容

第一节 换路定律及初始值

知识要点：换路定律，初始值的求解。

第二节 一阶电路的零输入相应

知识要点：RC电路的零输入相应，RL电路的零输入相应，时间常数的计算及物理含义。

第三节 一阶电路的零状态相应

知识要点：RC电路的零输入相应，RL电路的零输入相应，时间常数的计算及物理含义。

第四节 一阶电路的全响应及三要素

知识要点：全响应的求解，三要素法

第五节 一阶电路的阶跃响应和二阶动态电路

知识要点：阶跃函数，阶跃响应，二阶动态电路的求解

3、本章重点、难点

本章重点：换路定律，初始值的求解，三要素法，时间常数的计算及物理含义。

本章难点：非独立初始值的求解，二阶动态电路。

4、本章学时数

本章教学时数：10学时，其中讲课8学时，实验(课内实践、上机)2学时。

第9章   线性动态电路的复频域分析

1、教学要求

了解时域函数、频域函数、原函数、象函数、收敛因子的概念了解；了解基尔霍夫定律的运算形式、各元件电压电流的运算形式。

掌握拉普拉斯变换的线形性质、微分性质、积分性质、延迟性质；掌握电阻的运算电路、电感的运算电路、电容的运算电路、耦合电感的运算电路；掌握应用拉普拉斯变换法分析线性电路；掌握拉普拉斯变换的部分分式展开；

2、教学内容

第一节 拉普拉斯变换的定义及基本性质

知识要点：拉氏变换的定义，拉氏变换的线性性质、微分性质、积分性质、延迟性质。

第二节 拉普拉斯反变换

知识要点：拉氏反变换的定义，部分分式展开法。

第三节 复频域中的电路定律和电路模型

知识要点：基尔霍夫定律的运算形式，电阻、电感、电容、耦合电感的运算电路。

第四节 线性动态电路的复频域分析

知识要点：线性动态电路的复频域分析法（运算电路法）

3、本章重点、难点

本章重点：拉氏反变换，线性动态电路的复频域分析。

本章难点：线性动态电路的复频域分析。

4、本章学时数

本章教学时数：8学时，其中讲课8学时，实验(课内实践、上机)0学时。

第10章   二端口网络

1、教学要求

了解输入端子、输出端子和二端口网络；了解二端口的方程和Y参数、Z参数、T参数、H参数的概念；了解T形等效电路和形等效电路；了解二端口的转移函数和二端口的连接；

掌握计算各种参数和矩阵的方法。

2、教学内容

第一节 二端口网络 

知识要点：二端口网络的概念。

第二节 二端口的方程和参数

知识要点：Y参数矩阵、Z参数矩阵、T参数矩阵、H参数矩阵的求解。

第三节  二端口的等效电路

知识要点：T形等效电路，形等效电路。

第四节  二端口的转移函数和二端口的连接

知识要点：转移函数，二端口的串联、并联和级联。

3、本章重点、难点

本章重点：各种参数和矩阵的计算。

本章难点：二端口的等效电路。

4、本章学时数

本章教学时数：6学时，其中讲课6学时，实验(课内实践、上机)0学时。

第11章   磁路与铁心线圈

1、教学要求

了解磁化曲线、磁滞回线、剩磁、矫顽磁力、基本磁化曲线；了解交变磁通磁路、铁心线圈；

掌握磁场、磁路、磁导率、漏磁、磁通量、磁通势的概念；

2、教学内容

第一节  磁路及基本物理量

知识要点：磁路的概念，磁路的基本物理量，铁磁材料的磁性能，磁路的基尔霍夫第一定律、磁路的基尔霍夫第二定律、磁路的欧姆定律。

第二节 交流铁心线圈

知识要点：交流铁心线圈的电磁关系，交流铁心线圈电路的功率损耗。

第三节  电磁铁

知识要点：电磁铁的结构、总类、用途。

3、本章重点、难点

本章重点：铁磁材料的磁性能，交流铁心线圈。

本章难点：交流铁心线圈的电磁关系。

4、本章学时数

本章教学时数：4学时，其中讲课4学时，实验(课内实践、上机)0学时。

表2 知识单元、学时分配与教学目标对应表

知识单元		知识点		理论 学时	教学 目标
序号	描述	序号	描述
1	电路的基本概念与定律	1	电路模型及主要物理量	6	1、2、4
		2	电路基本定律
		3	常用电路元件
2	电阻电路的等效变换	1	电阻的等效变换	6	1、2、4
		2	电源网络的等效变换
3	电路的基本分析方法	1	支路电流法	12	1、2、4
		2	网孔电流法
		3	节点电压法
		4	叠加定理和齐次定理
		5	戴维南定理和诺顿定理
		6	最大功率传输定理
4	正弦稳态电路的分析	1	正弦交流电的基本概念	16	1、2、4
		2	正弦量的相量表示法
		3	单一参数电路元件的交流电路
		4	基尔霍夫定律的相量形式
		5	阻抗和导纳
		6	正弦稳态电路的分析
		7	正弦稳态电路的功率
		8	电路的谐振
5	三相电路	1	三相电源	6	1、2、4
		2	对称三相电路的计算
		3	不对称三相电路的计算
		4	三相电路的功率
6	非正弦周期电流电路的分析	1	非正弦周期信号的谐波分析	2	1、2、4
		2	非正弦周期信号的有效值、平均值和平均功率
		3	非正弦周期信号电路的谐波分析法
7	互感耦合电路与变压器	1	互感及互感电压	6
		2	含有耦合电感电路的分析		1、2、4
		3	空心变压器和理想变压器
8	动态电路的时域分析	1	换路定律及初始值	8	1、2、4
		2	一阶电路的零输入响应
		3	一阶电路的零状态响应
		4	一阶电路的全响应及三要素
		5	一阶电路的阶跃响应和二阶动态电路
9	线性动态电路的复频域分析	1	拉普拉斯变换的定义及基本性质	8	1、2、4
		2	拉普拉斯反变换
		3	复频域中的电路定律和电路模型
		4	线性动态电路的复频域分析法
10	二端口网络	1	二端口网络的方程和参数	6	1、2、4
		2	二端口网络的等效电路
		3	二端口的转移函数和二端口的连接
11	磁路与铁心线圈	1	磁路及基本物理量	4	1、2、4
		2	交流铁心线圈
		3	电磁铁
	总计			96

 

三、课内实践环节教学安排及要求

表3  课内实践环节教学安排表

注：实验类型是指验证性、综合性、设计性，上机、课内实践等项目不需填写本项内容。

四、教学手段、方法建议

课程教学以课堂教学、实验教学、综合讨论、网络课程等共同实施。主要采用启发式教学法、项目驱动法、案例教学法、模块化教学法、翻转课堂等。注重采用师生互动的方法，让学生参与课堂教学，及时发现在学生中普遍存在的问题，及时地加以解决。

本课程课堂教学流程如图1所示。

图1 电路课堂教学流程

五、考核内容及考核方式

本课程考核内容为支撑毕业要求对应的课程目标，主要考查毕业要1.2、2.2、2.3、3.1、4.1、4.2、4.3所对应的课程目标的达成情况。

（一）考核内容

1、电路基本概念、定律、定理的理解和掌握。如等效的概念、基尔霍夫定律、换路定律、叠加定理、戴维南定理等。

2、电路分析的基本分析方法（网孔电流法、节点电压法）。

3、单相交流电路的参数的计算。

4、对称三相交流电路电压、电流、电功率的计算及三相有功功率的测量。

5、一阶电路的三要素分析法。

6、动态电路的复频域分析法。

7、最大功率传输的分析。

8、互感电路的分析及计算。

（二）考核方式

1．考核方式：考试（√）；考查（）

2．成绩评定：

计分制：百分制（√）；五级分制（）；两级分制（）

采用“N+2”考核模式

总评成绩构成：笔记考核（10）％；过程考核（40）%；期末考核（50）％

其中过程考核构成：考勤考纪（20）％；阶段测试（40）％；作业（20）％；实验（20）％等。

六、课程教学目标达成情况评价分析

1. 定量评价

需要根据公式逐步计算出每项课程教学目标的达成度。

2. 定性分析

需要针对课程教学目标以及毕业要求分析以下内容：

（1）上次评价中存在的问题，这次改进的情况；

（2）该课程目前存在的问题，以及后续教学过程需要改进的措施。

七、建议教材及参考资料

建议教材：

《电路分析基础》，于宝琦主编，化学工业出版社，2015年版

《电路实验指导》，于宝琦主编，化学工业出版社，2015年版

参考资料：

1．《电路》（第五版），邱关源主编，高等教育出版社，2006年版

2．《电路分析》，胡翔骏主编，高等教育出版社，2007年版

3.《电路基础》（第2版）贺洪江主编，2011年

 

八、课程教学目标与毕业要求关系表

表4 课程教学目标与毕业要求的关系

九、大纲说明

需要特殊表述的大纲中未尽事宜，如课程改革、整合情况等。

 

执   笔   人：于桂君

参加研讨人员：于宝琦、陈亚光、郭海丰

审   核   人：于宝琦

审   批   人：赵双元