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电路理论
第14次开课
开课时间: 2025年02月14日 ~ 2025年07月13日
学时安排: 4-6
进行至第8周,共22周 已有 1817 人参加
认证学习
认证成绩和证书
智能问答和解析
视频学习辅助
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课程评价(189)
spContent=当今世界,如果没有了电,将会是何种景象?煤、水、风、光,如何转换成电?电,如何传输到飞驰的列车?手机,为什么需要电池?计算机,为什么又称为电脑?人脑控制肢体运动,竟然也与电有关!要深入探究这些与电相关的问题,必须从学习电路理论开始。
当今世界,如果没有了电,将会是何种景象?煤、水、风、光,如何转换成电?电,如何传输到飞驰的列车?手机,为什么需要电池?计算机,为什么又称为电脑?人脑控制肢体运动,竟然也与电有关!要深入探究这些与电相关的问题,必须从学习电路理论开始。
—— 课程团队
课程概述

课程定位

电路理论是电气、电子、信息、自动化、计算机类专业的专业基础课,是从数学、物理等基础课程学习,过渡到专业课程学习的一门承上启下的课程。课程理论严谨、逻辑性强,且有广泛的工程应用。课程涉及微积分、电磁学、线性代数、复变函数、积分变换等知识。

课程目标

掌握电路的基本概念、基本规律与基本分析方法,培养适合于电类工程学科的思维方法,提升逻辑思维能力。

课程内容

第1~6章:电阻电路。包含:基本概念与基本定律,电路的等效变换,电路分析方程,电路定理,含运算放大器的电路,非线性电阻电路。

第7~9章:暂态电路。包含:电容、电感及动态电路,一阶电路和二阶电路的暂态分析(经典分析法)

第10~15章:正弦稳态电路。包含:正弦稳态分析,正弦稳态电路的功率,三相正弦稳态电路,含磁耦合的电路,正弦稳态电路的频率响应,周期性非正弦稳态电路。

第16~19章:复杂电路分析方法。包含:二端口网络,暂态响应的复频域分析法与状态变量分析法,电路的计算机辅助分析基础。

第20~21章:分布参数电路。包含:均匀传输线的正弦稳态分析与暂态分析。

第22章:仿真分析汇总。包含Multisim在电路仿真分析中的基本应用。

课程特色

教学理念:注重基本概念的理解,注重逻辑思维的引导,注重理论与工程应用的结合。注重建构完善的知识体系,注重提升抽象思维能力、分析能力和综合应用能力。

教学方法:采用提出问题、展开分析、要点归纳的教学思路。教学视频通常由实例提出问题、用逻辑推理展开分析、用小结进行要点归纳。一个视频就是一个完整的教学单元,力求基础理论、思维方法与工程应用三者结合。

教学资源:理论教学视频及课件、例题分析视频及课件、测验与考试题库、导学与课堂讨论题。

1)理论教学视频力求精炼。注重思维引导,突出重点与难点,注重知识的关联。

2)资源与教材完整配套。教材为《电路理论——基础篇》(第2版)和《电路理论——高级篇》(第2版),颜秋容编著,高等教育出版社2024年出版。全书贯彻“提出问题、展开分析、归纳总结、例题应用、目标检测、综合检测、工程应用”的教学思路。分析了大量工程应用实例,多处展现了数学知识在电路理论中的应用。

3)测验与考试覆盖面广,突出知识运用能力检测。每章一次测验,4次单元考试,1次期末考试。

4)例题分析题型多样、综合性强。除最后两章外,每章有1讲为例题分析,包含5~10道例题。

5)仿真分析与教学内容相结合。手把手教会Multisim的使用、电路仿真分析方法。

6)用导学引导思维。视频前配以4个导学问题。

教学队伍:华中科技大学电路理论课程,2009年入选国家级精品课程,2016年入选首批国家级精品资源共享课程,2020年入选首批国家级一流本科线上课程,2023年入选国家级一流本科线上线下混合课程。课程所依托的电气工程学科,为国家A+类优势学科。华中科技大学为双一流大学,也是985大学。

课程适用对象

课程内容能满足各类专业本科生对电路理论的要求。课程证书定位为中级电路理论水平,证书对应的考核内容为第1-5、7-16章,相当于线下64学时电路理论课程的要求。

授课目标

掌握电路的基本概念基本规律基本分析方法,培养适合于电类工程学科的思维方法,提升逻辑思维能力

课程大纲
绪论
课时目标:目标1:了解电路的主要应用领域。 目标2:了解电路理论包含的内容、所需的数理基础。 目标3:了解电路理论课程的定位。
绪论
第1章 基本概念与基本定律
课时目标:目标1:理解电路模型、集中参数电路假设。 目标2:理解电压、电流、电功率的含义,能正确使用参考方向。 目标3:理解电阻、独立电源、受控电源的特性。 目标4:理解基尔霍夫定律的含义,能正确应用基尔霍夫定律。 难点:理解集中参数电路假设;理解独立电源、受控电源的特性。
第1讲 电路模型
第2讲 电路变量(电荷、电流、电压、电位、电功率)
第3讲 电路元件(电阻、独立电源、受控电源)
第4讲 基本定律(基尔霍夫定律)
第5讲 例题分析
第2章 电路的等效变换
课时目标:目标1:理解等效的意义,掌握获得等效电路的基本原则。 目标2:熟练掌握电阻串联等效和分压关系、电阻并联等效和分流关系及电阻混联等效。 目标3:熟练掌握电路对称、电桥平衡、星形与三角形互换在化简电路中的应用。 目标4:熟练掌握电源变换及其应用。 难点:含受控电源电路的等效变换。
第1讲 串联与并联
第2讲 星形电路与三角形电路(含对称电路、电桥电路、星形和三角形电路互换)
第3讲 电源变换(独立电源变换、受控电源变换)
第4讲 等效变换方法应用
第5讲 例题分析
第3章 电路分析方程
课时目标:目标1:掌握结点(也称节点)方程的形式,能快速列写结点方程,并利用方程计算电路。 目标2:能够利用电压源支路减少结点方程数目。 目标3:掌握网孔方程的形式,能快速列写网孔方程,并利用方程计算电路。 目标4:能够利用电流源支路减少网孔方程数目。目标5:能够根据电路情况选择最合适的分析方程。 难点:合理选择分析方程,利用电路中的电源支路减少方程数目。
第1讲 结点方程(结点也称节点,涉及电源支路)
第2讲 网孔方程(涉及电源支路)
第3讲 结点法与网孔法对比
第4讲 例题分析
第5讲 仿真分析_Multisim软件使用方法及直流电路
第4章 电路定理
课时目标:目标1:熟练应用线性特性和叠加定理。 目标2:能应用替代定理。 目标3:熟练应用戴维南和诺顿定理。 目标4:熟练分析最大功率传输问题。 目标5:能应用互易定理和特勒根定理。 难点:理解特勒根定理与互易定理,综合运用多个电路定理分析问题。
第1讲 叠加定理(含线性特性)
第2讲 替代定理
第3讲 戴维南定理与诺顿定理(含最大功率传输定理)
第4讲 特勒根定理
第5讲 互易定理
第6讲 例题分析
第7讲 仿真分析_含源一端口网络的端口特性
第5章 含运算放大器的电路
课时目标:目标1:掌握集成运算放大器的端子功能、输入—输出特性和线性区的电路模型。 目标2:掌握理想运算放大器的特性及其应用,掌握基本运算放大电路的分析与设计。 难点:理解理想运算放大器的特性。
第1讲 集成运算放大器
第2讲 理想运算放大器
第3讲 例题分析
第4讲 仿真分析_含运算放大器的电路
第6章 非线性电阻电路
课时目标:目标1:能够列写非线性电阻电路的方程。 目标2:掌握分段线性化方法、图解法及小信号分析法的应用场合,并熟练应用这些方法。 难点:理解小信号分析法的适用条件和小信号等效电路。
第1讲 非线性电阻电路的方程
第2讲 分段线性化方法
第3讲 图解法
第4讲 小信号分析法
第5讲 例题分析
第6讲 仿真分析_整流电路
第7章 电容、电感及动态电路
课时目标:目标1:掌握分段波形的广义函数表示方法。 目标2:掌握电容的特性、电压-电流关系、电容串联与并联。 目标3:掌握电感的特性、电压-电流关系、电感串联与并联。 目标4:掌握动态电路的初始值计算、微分方程列写与求解、暂态分析的总体思路。 难点:理解与应用电荷守恒、磁链守恒,列写微分方程。
第1讲 广义函数(单位阶跃函数、单位冲激函数)
第2讲 电容
第3讲 电感
第4讲 电荷守恒与磁链守恒
第5讲 动态电路的暂态分析概述(计算初始值和直流稳态值,列写微分方程)
第6讲 例题分析
第8章 一阶电路的暂态分析
课时目标:目标1:掌握一阶电路零输入响应的变化规律。 目标2:掌握直流电源激励的一阶电路之响应计算方法(三要素法)。 目标3:掌握自由分量与强制分量、暂态分量与稳态分量、阶跃响应与冲激响应等概念。 目标4:掌握线性非时变特性的应用。 难点:状态跳变换路问题分析,线性非时变特性应用,冲激响应计算。
第1讲 一阶电路的零输入响应
第2讲 一阶电路在直流电源激励下的响应
第3讲 RC电路的方波响应
第4讲 正弦电源激励的RC电路
第5讲 线性非时变特性
第6讲 冲激响应的计算方法
第7讲 例题分析
第8讲 仿真分析_RC电路的方波响应
第9章 二阶电路的暂态分析
课时目标:目标1:掌握RLC串联、RLC并联电路的零输入响应的变化规律。 目标2:掌握直流电源激励的RLC串联、RLC并联电路之响应计算方法,理解自由分量与强制分量、暂态分量与稳态分量、阶跃响应与冲激响应等概念。 目标3:掌握一般二阶电路暂态响应的计算方法。 难点:理解零输入响应的变化规律,列写一般二阶电路的微分方程。
第1讲 RLC电路的零输入响应
第2讲 直流电源激励下的RLC电路
第3讲 一般二阶电路
第4讲 例题分析
第5讲 仿真分析_RLC串联电路的方波响应
第10章 正弦稳态电路
课时目标:目标1:掌握正弦量和相量互换、正弦量运算的相量法。 目标2:掌握元件和电路的相量模型。 目标3:掌握阻抗、导纳的概念。 目标4:掌握分析相量模型的各种方法。 难点:理解相量法的思路,利用相量图分析正弦稳态电路。
第1讲 相量法
第2讲 阻抗与导纳
第3讲 复杂正弦稳态电路分析
第4讲 相量图的应用
第5讲 例题分析
第6讲 仿真分析_正弦稳态电路
第11章 正弦稳态电路的功率
课时目标:目标1:掌握有功功率、无功功率、视在功率、复功率和功率因数的含义及其计算。 目标2:掌握功率因数校正方法、意义及其计算。 目标3:掌握最大有功功率传输条件及其应用。 目标4:掌握有功功率的测量方法。 难点:理解无功功率的含义,功率因数校正的计算。
第1讲 有功功率与无功功率
第2讲 视在功率、功率因数及复功率
第3讲 功率因数校正
第4讲 最大有功功率传输
第5讲 有功功率测量
第6讲 例题分析
第7讲 仿真分析_功率因数校正
第12章 三相正弦稳态电路
课时目标:目标1:掌握对称三相电路中线电压与相电压的关系、线电流与相电流的关系。 目标2:掌握对称三相电路的分相计算法。 目标3:掌握对称三相电路的功率计算。 目标4:掌握不对称三相电路的特点、简单不对称三相电路的分析。 目标5:掌握三相电路的功率测量方法。 难点:理解对称三相电路的分相计算原理,分析不对称三相电路。
第1讲 三相电路
第2讲 对称三相电路的分析
第3讲 三相电路的功率计算与测量
第4讲 不对称三相电路
第5讲 例题分析
第13章 含磁耦合的电路
课时目标:目标1:掌握耦合电感的特性方程、同名端、耦合系数、电压-电流关系。 目标2:掌握含耦合电感电路的分析方法。 目标3:理解理想变压器的电压关系、电流关系,掌握含理想变压器电路的分析方法。 难点:确定互感电压的极性,理解变压器理想化条件。
第1讲 耦合电感
第2讲 含耦合电感电路的分析(去耦合等效电路、映射阻抗)
第3讲 变压器(变压器原理、理想变压器)
第4讲 例题分析
第14章 正弦稳态电路的频率响应
课时目标:目标1:理解分析频率响应的意义,学会用传递函数分析电路的频率响应。 目标2:理解谐振现象及其特点。 目标3:理解滤波的含义。 难点:理解什么是频率响应,如何描述电路的频率响应。
第1讲 传递函数与频率响应
第2讲 谐振电路
第3讲 谐振电路的频率响应(含无源滤波器的概念)
第4讲 RLC串联电路的频率响应
第5讲 例题分析
第6讲 仿真分析_RLC串联电路的频率响应
第15章 周期性非正弦稳态电路
课时目标:目标1:利用傅里叶级数和叠加定理计算周期性非正弦稳态响应。 目标2:计算周期性非正弦量的有效值和电路的平均功率(即有功功率)。
第1讲 周期性非正弦稳态响应
第2讲 有效值与平均功率(平均功率即有功功率)
第3讲 对称三相非正弦电路
第4讲 例题分析
第16章 二端口网络
课时目标:目标1:掌握二端口网络的端口特性方程。 目标2:掌握二端口网络各参数的计算与测量方法、及相互转换。 目标3:掌握含二端口网络电路的分析。 目标4:掌握二端口网络的等效电路。 目标5:掌握二端口网络的连接及其应用。 难点:二端口网络的学习方法,含二端口网络电路的分析思路。
第1讲 二端口网络的端口特性方程
第2讲 二端口网络的参数(含参数间的互换关系)
第3讲 二端口网络参数的应用
第4讲 二端口网络的等效电路
第5讲 二端口网络的相互连接(级联、串联、并联)
第6讲 例题分析
第7讲 仿真分析_负阻抗变换器
第17章 暂态响应的复频域分析法
课时目标:目标1:能够计算电气工程领域常用函数的拉普拉斯变换和反变换。 目标2:掌握用复频域分析法计算暂态响应。 目标3:掌握传递函数的概念与应用。 难点:传递函数的应用。
第1讲 暂态过程分析新思路
第2讲 拉普拉斯变换
第3讲 复频域分析法
第4讲 传递函数
第5讲 例题分析
第6讲 仿真分析_传递函数的极点与零点
第18章 暂态响应的状态变量分析法
课时目标:目标1:理解电路状态的概念,能合理选择电路的状态变量。 目标2:掌握列写电路状态方程的方法,能用状态变量分析法计算暂态响应。 难点:列写状态方程。
第1讲 状态变量
第2讲 状态方程
第3讲 状态变量分析法
第4讲 例题分析
第19章 电路的计算机辅助分析基础
课时目标:目标1:理解拓扑结构的矩阵表示,能从矩阵中提取结构信息,能将电路的基本方程写成矩阵形式。 目标2:掌握结点法、结点列表法的计算机辅助分析流程,尝试设计稳态电路分析程序。 难点:理解基本割集的概念,设计计算机辅助分析程序。
第1讲 电路的拓扑结构
第2讲 结点关联矩阵
第3讲 基本回路矩阵
第4讲 基本割集矩阵
第5讲 矩阵间的互换
第6讲 稳态电路分析模型——结点法
第7讲 稳态电路分析模型——结点列表法
第8讲 例题分析
第20章 均匀传输线的正弦稳态分析
课时目标:目标1:理解均匀传输线的参数和方程的含义。 目标2:熟练运用两种边界条件下的正弦稳态响应表达式。 目标3:理解行波、传播特性、反射系数、输入阻抗、匹配、无畸变等概念。 目标4:熟练掌握无损耗传输线的计算,理解驻波概念。 难点:建立行波的概念,理解行波的传播特性。
第1讲 均匀传输线
第2讲 传输线的正弦稳态响应
第3讲 正弦稳态下的行波
第4讲 传播特性
第5讲 无损耗传输线
第6讲 传输线的电路模型
第21章 均匀传输线的暂态分析
课时目标:目标1:理解无损耗线暂态过程的分析思路,理解传输线上的波过程。 目标2:掌握零状态无损耗线上发出波的计算方法。 目标3:掌握无损耗线上单次反射波和透射波的计算方法。 目标4:能分析无损耗线上的多次反射过程。 难点:理解多次反射过程,计算单次反射波。
第1讲 无损耗传输线方程的复频域解
第2讲 暂态过程中的行波
第3讲 无损耗传输线上的发出波
第4讲 无损耗传输线上的反射波
第5讲 无损耗传输线上的透射波
第6讲 行波的多次反射过程(即波过程)
仿真分析汇总
课时目标:目标1:理解电路仿真的意义。 目标2:了解Multisim软件的基本功能。 目标3:掌握用Multisim软件进行直流电路、暂态过程、正弦稳态电路分析。
1. 仿真分析_Multisim软件使用方法及直流电路
2. 仿真分析_含源一端口网络的端口特性
3. 仿真分析_含运算放大器的电路
4. 仿真分析_整流电路
5. 仿真分析_RC电路的方波响应
6. 仿真分析_RLC串联电路的方波响应
7. 仿真分析_正弦稳态电路
8. 仿真分析_功率因数校正
9. 仿真分析_RLC串联电路的频率响应
10. 仿真分析_负阻抗变换器
11. 仿真分析_网络函数的极点与零点
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预备知识

数学知识:微分,积分,微分方程,线性代数方程组,复数,矩阵,傅里叶级数, 拉普拉斯变换。

物理知识:高中物理的电磁学知识。

参考资料

配套教材

颜秋容. 电路理论——基础篇[M](第2版,新形态教材). 北京: 高等教育出版社, 2024.6.

颜秋容. 电路理论——高级篇[M](第2版,新形态教材). 北京: 高等教育出版社, 2024.3.


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正版教材为彩色印刷。用彩色突出关键的术语、表达式、符号、变量、波形、内在规律,用颜色填充突出电路中的某个部分,提升了阅读与理解效率。

教材第2版为新形态教材。链接了丰富的电子资源,每章有知识点关联图、思维逻辑图、要点归纳、习题参考答案、习题详解。封底的激光防伪码提供免费使用电子资源的授权。

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常见问题

问:正版教材在哪里购买?

答:高等教育出版社天猫旗舰店。链接:

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问:课程提供免费电子证书吗?

答:为了保障证书权威性,从2024年秋季学期开始,平台所有课程不再支持免费电子证书,只提供认证证书。

华中科技大学
13 位授课老师
颜秋容

颜秋容

教授

谭丹

谭丹

副教授

曹娟

曹娟

讲师

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