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电路分析
第12次开课
开课时间: 2025年03月05日 ~ 2025年06月30日
学时安排: 3-5小时每周
进行至第7周,共17周 已有 133 人参加
立即参加
课程详情
课程评价(83)
spContent=我们正处于信息时代,而信息化的基础是电路。电路分析是电路设计的基础,主要阐述电路理论的基本概念和基本分析方法。电子技术正经历着深刻的变革,但经典电路理论和分析方法依然是电类各学科的公共基础。让我们一道走进电路科学的殿堂,一起重温电路理论发展史上那些伟大的发现吧!
我们正处于信息时代,而信息化的基础是电路。电路分析是电路设计的基础,主要阐述电路理论的基本概念和基本分析方法。电子技术正经历着深刻的变革,但经典电路理论和分析方法依然是电类各学科的公共基础。让我们一道走进电路科学的殿堂,一起重温电路理论发展史上那些伟大的发现吧!
—— 课程团队
课程概述


   电路分析课程是电子信息类各专业本科生必选的专业基础先导课程,主要讨论集中参数、线性非时变电路的基本理论与一般分析方法。本课程是专业技术基础课,具有理论性和逻辑性较强,与工程实践相结合等特点。通过本课程的学习,学生将掌握电路理论的基本概念和基本原理,掌握分解与叠加、等效与替代、规范化方程等在电路理论与工程实践中普遍适用的分析方法,了解计算机仿真软件的使用方法,培养电路分析的思维能力与计算能力,能解决直流、动态和正弦交流电路的常见分析问题,为学习后续课程奠定坚实的基础。

   北京交通大学电路分析MOOC课程由国家级电工电子教学团队电路分析课程组全体教师精心打造,由北京交通大学“校级优秀主讲”赵文山、高岩、余晶晶和闻跃老师主讲。课程主要讲述了直流电路分析、动态电路时域分析、正弦交流相量分析三个方面的内容,共五个单元。课程落实科教融合理念,广泛采用问题引导式教学方法,开发了具有工程背景的应用案例,培养学生勤于思考、乐于探索的习惯。教学环节主要包括视频讲授、单元测验、单元作业、讨论、答疑及期末考试。

    本门课程的特色如下:

    一、优化知识结构的宽度,突出知识面的重点

    电能与人类的日常生活息息相关,其转化和处理需要符合一定的物理规律。直流特性、暂态特性和交流稳态特性体现了电能转化和处理的主要特点,综合学习和掌握这些规律、分析方法和应用原理是本门课程的重点。

    二、优化知识结构的深度,突出基础知识

    尽管一个物理系统从基本规律到实际应用涉及到众多不同层次的知识,但都需要回答这样几个基本问题:用什么形式和什么物理量描述物理系统?这些物理量符合哪些基本约束?依据这些约束的物理系统所表现的主要现象和所能实现的基本功能是什么?电路是描述电能转换和处理的重要模型。本门课程以此为核心,研究电能转换和处理的基本概念和基本方法,内容力求精简和适用。知识点包含电路的主要经典内容,满足电子信息类各专业对于电路知识和能力的基本要求。

    三、优化知识结构的内在联系,强化能力与素质的培养

    研究电能量的转化和处理的电路模型涉及到电压和电流这两个基本物理量,拓扑约束和元件约束决定了电路的基本特性。此外,基本规律、基本特性分析和应用之间存在一定的逻辑关系。本门课程在结构安排上注重知识点的纵向与横向的联系,使学生在学习专业知识的同时提高科学研究的基本能力和素质。

    四、强化工程应用,培养专业兴趣

    本门课程设计了许多贴近工程、源于生活的教学案例,使学生从应用的角度出发理解课程内容和专业领域,培养专业兴趣,通过工程实践反哺理论知识学习。

    北京交通大学“电路分析”MOOC课程是校级优质课建设课程。主讲教师赵文山和余晶晶均为学院的教学骨干,多次代表学院、学校参加多级别教学比赛,先后荣获北京高校青年教师教学基本功比赛二等奖、三等奖,全国电工电子基础课程实验教学案例设计竞赛一等奖,北京交通大学青年教师教学基本功比赛一等奖等。主讲教师高岩和闻跃均长期工作在电路分析教学的第一线,积累了丰富的教学经验。

    电路分析课程组注重教材的建设,所编写的《基础电路分析》教材被评为国家“十一五”规划教材,已再版两次。同时,为辅导学生自主学习,课程组还编写了《电路分析学习指导及习题精解》,与理论教材配套使用。经过长期实验教学改革实践,课程组编写了《基础电路实验教程》一书,该书在实验设计上深入挖掘实验主题和载体包含的丰富内涵,将理论教学、实验教学及工程应用紧密结合到一起,所构思的新型实验载体先后三次荣获全国电工电子基础课程实验教学案例设计竞赛一等奖。

    经过几代人的努力,电路分析课程组已建设成爱岗敬业、乐于奉献、专业过硬的教学团队,教学水平在学生中评价较高,课程团队多人次受到学校及学院的教学表彰与奖励。

授课目标


通过本课程的学习,使学生掌握电路理论的基本概念和基本规律,理解和掌握直流、动态与交流电路的分析方法,具备分析电路的思维能力、数学能力和逻辑推理能力。课程适当引入教学案例,启发学生利用理论知识解决工程问题,使学生体会到学以致用的乐趣。

课程大纲
基本概念和基本规律
课时目标:了解电路的基本功能和研究电路的基本方法;理解电路模型的基本概念,掌握电路变量及参考方向的概念;了解电路连接关系,掌握拓扑约束的基尔霍夫定律;掌握电阻、独立源、受控源的元件伏安约束及功率特性;掌握利用两类约束关系分析简单电路的方法。
1.0 第1单元内容介绍
1.1 电路模型
1.2 电路分类
1.3 电压与电流
1.4 参考方向
1.5 功率与能量
1.6 电路连接的基本概念
1.7 基尔霍夫电流定律
1.8 基尔霍夫电压定律
1.9 电阻元件
1.10 独立源
1.11 实际电源模型
1.12 开路与短路
1.13 受控源
1.14 支路变量法
1.15 单回路与双节点电路
1.16 分压与分流
1.17 含受控源电路分析
线性电路分析方法
课时目标:了解常用线性电路分析方法的特点;掌握线性电路的基本分析方法;掌握线性电路的齐次性/叠加性及运用叠加原理的分析方法;掌握等效的基本概念及电路等效变换方法;掌握戴维南/诺顿定理及其应用;掌握节点法/网孔法的系统化分析方法;掌握运放模型、基本特性,了解简单运放电路功能,掌握理想运放电路的节点分析法。
2.0 第2单元内容介绍
2.1 线性电路的齐次性
2.2 齐次定理的运用
2.3 线性电路的叠加性
2.4 叠加定理的运用
2.5 等效的基本概念
2.6 串联等效
2.7 并联等效
2.8 实际电源模型等效
2.9 含受控源电路等效变换
2.10 输入电阻
2.11 星形与三角形电阻电路的等效
2.12 戴维南与诺顿定理
2.13 戴维南等效参数理论计算和测量
2.14 最大功率传输定理
2.15 戴维南定理的应用
2.16 节点分析法
2.17 节点分析法的运用
2.18 节点分析法对特殊元件的处理
2.19 网孔分析法
2.20 网孔分析法的运用
2.21 网孔分析法对特殊元件的处理
2.22 运算放大器
2.23 运放电路的负反馈原理
2.24 理想运放模型
2.25 含运放电路的节点分析
2.26 运放的应用
动态电路分析
课时目标:掌握动态元件的伏安特性;理解动态元件的主要特性;理解动态过程的基本概念、术语;掌握一阶、二阶动态方程的建立和求解的基本方法;掌握初值、稳态值、时间常数的求法;掌握三要素法分析一阶电路特性的方法;掌握动态响应的分解与叠加的基本概念及分析方法;了解阶跃信号和阶跃响应;掌握二阶电路固有响应分析方法。
3.0 第3单元内容介绍
3.1 动态电路的时域特性
3.2 动态元件-电容元件
3.3 动态元件-电感元件
3.4 动态元件和电阻元件的特性对比
3.5 动态特性分析 – 定性分析
3.6 动态特性分析 – 定量分析
3.7 动态特性分析 – 齐次微分方程
3.8 动态特性分析 – 非齐次微分方程
3.9 初值分析 – 基本思路
3.10 初值分析 – 稳态值
3.11 初值分析 – 初值
3.12 初值分析 – 初值求解例题
3.13 时间常数–RC电路
3.14 时间常数–RL电路
3.15 时间常数–一阶电路
3.16 三要素分析法-原理
3.17 三要素分析法-例题
3.18 零输入响应与零状态响应
3.19 固有响应与强迫响应
3.20 暂态响应与稳态响应
3.21 阶跃响应
3.22 RLC串联电路固有响应
3.23 RLC串联电路固有响应的分析实例
3.24 RLC并联电路固有响应
3.25 二阶电路的完全响应
3.26 案例1-0:复位电路简介
3.27 案例1-1:高电平上电自动复位
3.28 案例1-2:高电平按键复位
3.29 案例1-3:低电平上电自动复位
3.30 案例1-4:低电平按键复位
3.31 案例1-5:复位电路实例分析
3.32 案例2:PWM-DAC电路
3.33 案例3:尖峰噪声模型
3.34 案例4:消噪电路
正弦稳态相量分析
课时目标:理解正弦信号的特征量、相位差的概念;掌握正弦信号的相量表示、相量计算与正弦变量计算的对应关系及其应用;掌握基尔霍夫定律和元件伏安关系的相量形式;掌握阻抗与导纳的概念,具备求解无源二端网络等效阻抗与导纳的能力;理解相量图表示法、 参考正弦量的概念, 具备利用相量图法分析简单电路的能力;掌握正弦稳态相量分析的一般方法及其步骤, 具备利用线性电路各种分析方法求解正弦稳态电路的能力;理解电压和电流有效值的概念, 掌握二端网络平均功率、无功功率、视在功率、功率因数和复功率的概念及计算方法。
4.0 第4单元内容介绍
4.1 正弦信号与正弦稳态
4.2 正弦相量
4.3 正弦相量-相量计算
4.4 两类约束关系的相量形式
4.5 阻抗与导纳
4.6 谐振电路
4.7 正弦电路的相量分析法
4.8 正弦稳态功率
4.9 案例1:电桥电路中叠加定理的验证和拓展
4.10 案例2:正弦稳态激励下的基尔霍夫定律的硬件实物验证
磁耦合电路与三相电路
课时目标:理解互感原理及互感系数、同名端、耦合系数的概念,会判断互感电压的极性;掌握互感元件的串联等效和并联等效;掌握含互感电路的电流变量分析法, T 形连接去耦等效方法和反映阻抗法;掌握理想变压器的伏安关系、 阻抗变换作用,及含理想变压器电路的分析方法;掌握三相电源及其连接方式, 对称三相电路相/线电压、 相/线电流和功率的计算方法。
5.0 第5单元内容介绍
5.1 互感电压
5.2 同名端与互感元件模型
5.3 互感元件的相量模型
5.4 互感元件的连接等效
5.5 T形互感削去
5.6 反映阻抗
5.7 反映阻抗分析举例
5.8 应用案例-RFID
5.9 理想变压器特性
5.10 理想变压器分析举例
5.11 变压器模型-1
5.12 变压器模型-2
5.13 三相电源
5.14 三相负载
5.15 三相电路分析举例
5.16 案例:闪光灯闪光触发电路
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预备知识

数学知识:微积分,复数运算,微分方程等

物理知识:电学基础

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

[1]闻跃等. 基础电路分析(第3版). 清华、北京交大出版社, 2018

[2]高岩等. 电路分析学习指导及习题精解. 清华、北京交大出版社, 2005

[3]邱关源. 电路(第五版). 高等教育出版社, 2011

[4]于歆杰, 朱桂萍, 陆文娟. 电路原理. 清华大学出版社, 2007

[5]李翰荪. 简明电路分析基础(第四版). 高等教育出版社, 2005

[6]周守昌. 电路原理. 高等教育出版社, 1999

[7]William Hayt, Jack Kemmerly and Steven Durbin. Engineering Circuit Analysis ( 8th Edition)。 电子工业出版社, 2012

[8]Charles K. Alexander and Matthew N. O. Sadiku. Fundamentals of Electric

Circuits ( 5th edition). 清华大学出版社,2008

常见问题

Q1 : MOOC视频发布的时间安排?

A1 : 每周一发布当周的MOOC教学视频以及周测验题,每单元结束后的当周周一发布单元作业。

Q2 : 课程学习过程中如何解决学生对于知识点理解的困惑?

A2 :  课程团队会组织任课教师每天不间断答疑。

Q3 : 课程结束后还可以观看教学视频吗?

A3 :  为方便同学们参与到“电路分析”课程的学习中,课程组特意将教学视频在课程结束后仍旧开放给已经注册过的学生观看。

北京交通大学
7 位授课老师
赵文山

赵文山

副教授

郭勇

郭勇

副教授

戚鹏

戚鹏

讲师

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