spContent=本课程为2022年浙江省一流本科课程(线上课程)。
各种电气和电子技术飞速发展,推动社会进步,使我们生活更加便捷,在各个领域到处都是电路。要了解电路原理,进而分析设计电路,让我们从学习电路理论开始,一起来探索电路的奥秘吧!欢迎大家选课!
本课程为2022年浙江省一流本科课程(线上课程)。
各种电气和电子技术飞速发展,推动社会进步,使我们生活更加便捷,在各个领域到处都是电路。要了解电路原理,进而分析设计电路,让我们从学习电路理论开始,一起来探索电路的奥秘吧!欢迎大家选课!
—— 课程团队
课程概述
电路理论是研究电路的基本规律及其计算方法的学科,是电工和电子科学技术的重要理论基础,电路理论已经发展成为一门具有完整体系的学科,并在生产实践中获得了极其广泛的应用。
电路课程是电子与电气信息类专业的一门重要的技术基础课程。通过本课程学习,同学们能掌握电路的基本概念、基本理论和分析电路的基本方法。理解并掌握电路基本定律和理想电路元件伏安关系;掌握线性电路的一般分析方法——支路电流法、回路电流法和结点电压法;掌握电路定理——叠加定理、戴维南定理、替代定理、最大功率传输定理;掌握线性动态电路的基本概念、产生过渡过程的原理、时域和复频域分析方法;掌握正弦电流电路的基本概念并应用相量法分析正弦稳态电路;掌握电路频率响应的基本概念及具体意义。掌握对称三相电路结构特点及分析方法;掌握非正弦周期电流电路的谐波分析法。培养分析问题和解决问题的能力。
学好本课程将为后续课程的学习提供必要的理论基础,也为进一步研究电路理论和进行电路设计打好基础。
授课目标
掌握电路分析的基本概念、电路基本定律和理想电路元件伏安关系;掌握线性电路的一般分析方法——支路电流法、回路电流法和结点电压法;掌握分析线性电路的电路定理;掌握线性动态电路的基本概念、产生过渡过程的原理及分析方法;掌握正弦电流电路的基本概念并应用相量法分析正弦稳态电路;掌握电路频率响应的基本概念及具体意义。掌握对称三相电路结构特点及分析方法;掌握非正弦周期电流电路的谐波分析法。
了解电路理论在工程实际中及生活中的应用,建立用数学思维模式来描述和解决工程问题的工程意识,能将学习的电路理论知识前后贯通、立体关联。
课程大纲
电路模型与电路定律
课时目标:1.掌握电流和电压的参考方向,关联参考方向。掌握电功率的计算。.熟练掌握两类约束,包括(1)电阻元件、电压源、电流源、受控电源的电压电流关系;(2)基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。能根据两类约束列写电路方程,求解电路的电压、电流和功率。
1.1 电路和电路模型
1.2 电流和电压的参考方向
1.3 电功率和能量
1.4 电路元件
1.5 电阻 元件
1.6 电压源和电流源
1.7 受控电源
1.8 基尔霍夫电律
电阻电路的等效变换
课时目标:正确理解等效变换的概念和条件。熟练掌握电阻的串联、并联等效电阻、电阻的Y—⊿等效变换的计算。正确理解输入电阻的概念,熟练掌握二端网络输入电阻的计算。正确理解实际电源的两种模型,熟练掌握实际电源两种模型的等效变换、理想电压源、电流源的串联和并联的等效变换。理解受控电压源串联电阻与受控电流源并联电阻的等效变换。
2.1 电路的 等效变换
2.2 电阻的串联和并联
2.3 电阻的星形连接和三角形连接的等效变换
2.4 电压源和电流源的串联和并联
2.5 实际电源两种模型及其等效变换
2.6 输入电阻
电阻电路的一般分析方法
课时目标:了解电路图论的基本概念,熟练掌握KCL、KVL的独立方程数。熟练掌握一般电阻电路的支路电流法、回路电流法和结点电压法。
3.1 电路的图
3.2 KCL和KVL的独立方程数
3.3 支路电流法
3.4 网孔电流法
3.5 回路电流法
3.6 结点电压法
电路定理
课时目标:正确理解叠加定理、齐性定理、替代定理、戴维南定理和诺顿定理、最大功率传输定理。熟练掌握叠加定理和齐性定理的应用、熟练掌握有源线性二端网络的戴维南等效电路和诺顿等效电路、掌握最大功率传输定理的使用。
4.1 叠加定理
4.2 替代定理
4.3 戴维南定理和诺顿定理
4.4 最大功率传输定理
含有运算放大器的电阻电路
课时目标:了解运算放大器的组成及电路模型,理解运算放大器的理想化和理想运算放大器的“虚短”和“虚断”两条规则,并能用这两条规则求解含有理想运放的电阻电路。
5.1 运算放大器的电路模型
5.2 比例电路的分析
5.3 含有理想运算放大器的电路的分析
储能元件
课时目标:掌握电容元件和电感元件的元件特性,熟练掌握电容元件和电感元件的伏安特性及储能性质。掌握电容、电感元件串联和并联的等效参数计算。
6.1 电容元件
6.2 电感元件
6.3 电容、电感元件的串联与并联
一阶电路和二阶电路的时域分析
课时目标:熟练掌握动态电路的微分方程建立,正确理解初始状态和初始条件的概念,掌握换路定则,熟练掌握初始条件的计算。正确理解一阶电路的零状态响应、零输入响应和全响应,自由分量和强制分量,稳态和暂态等概念。熟练掌握一阶电路的三要素的概念及计算。熟练掌握三要素法求解直流激励下的一阶电路的全响应。正确理解二阶电路的振荡、临界振荡和非振荡的概念。正确理解阶跃函数和阶跃响应。熟练掌握一阶电路阶跃响应的计算。
7.1 动态电路的议程及其初始条件
7.2 一阶电路的零输入响应
7.3 一阶零状态响应
7.4 一阶电路的全响应
7.5 一阶电路的阶跃响应
7.6 二阶电路的零状态响应
相量法
课时目标:熟练掌握正弦量的三要素,正弦量的相位差、有效值。正确理解正弦量与相量之间的关系。熟练掌握电路元件的电压电流关系的相量形式,基尔霍夫定律的相量形式。
8.1 复数
8.2 正弦量
8.3 相量法的基础
8.4 电路定律的相量形式
正弦稳态电路的分析
课时目标:正确理解阻抗和导纳的概念,熟练掌握交流电路的等效参数的计算。熟练掌握简单正弦稳态电路的分析计算。熟练掌握正弦电流电路的平均功率、无功功率、视在功率、复功率、功率因数;正确理解电路功率因数的提高。掌握正弦稳态电路的最大功率传输条件及计算最大功率。
9.1 阻抗和导纳
9.2 电路的相量图
9.3 正弦稳态电路的分析
9.4 正弦稳态电路的功率
9.5 复功率
9.6 最大功率传输
含有耦合电路的电路
课时目标:正确理解互感的概念,掌握同名端标记法。熟练掌握耦合电感元件及其伏安关系。掌握含有耦合电感元件的简单电阻电路计算。理解理想变压器的电压电流变换关系,阻抗变换。一般了解耦合电感元件的功率、变压器的原理。
10.1 互感
10.2 含有耦合电感电路的计算
10.3 耦合电感的功率
10.4 变压器原理
10.5 理想变压器
电路的频率响应
课时目标:了解网络函数及电路的频率特性。正确理解谐振的概念,熟练掌握RLC串联谐振电路、RLC并联谐振的条件,理解谐振时的现象,正确理解品质因数的概念,了解谐振电路的阻抗特性、幅频特性。
11.1 网络函数
11.2 RLC串联电路的谐振
11.3 RLC串联电路的频率响应
11.4 RLC并联谐振电路
三相电路
课时目标:了解三相制供电及其构成。正确理解对称三相电源、对称三相电路,熟练掌握线电压(线电流)和相电压(相电流)之间的关系,熟练掌握简单对称三相电路的计算。正确理解不对称三相电路的概念。掌握三相电路功率的测量方法及对称三相电路功率的计算。
12.1 三相电路
12.2 线电压(电流)和相电压(电流)的关系
12.3 对称三相电路的计算
12.4 不对称三相电路
12.5 三相电路的功率
非正弦周期电流电路和信号的频谱
课时目标:了解非正弦周期信号,掌握非正弦周期信号分解为傅立叶级数。掌握有效值、平均功率的概念及计算。了解平均值的概念。正确理解频谱的概念。熟练掌握非正弦周期电流电路的分析计算。
13.1 非正弦周期信号
13.2 非正弦周期函数分解为傅里叶级数
13.3 有效值、平均值和平均功率
13.4 非正弦周期电流电路的计算
线性动态电路的复频域分析
课时目标:理解拉普拉斯变换;电路元件电压电流关系的复频域形式,复频域阻抗和复频域导纳;基尔霍夫定律的复频域形式。掌握用复频域分析法分析计算简单的动态电路。
14.1 拉普拉斯变换的定义
14.2 拉普拉斯变换的性质
14.3 拉普拉斯反变换的部分分式展开
14.4 运算电路
14.5 应用拉普拉斯变换法分析线性电路
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预备知识
学习本课程要求具备必要的物理和数学基础知识,先修课程为:
《高等数学》、《线性代数》、《复变函数和积分变换》、《大学物理》(电磁学部分)。
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
参考书目
1. 周长源.《电路理论基础》, 高等教育出版社,
2. 江泽佳.《电路原理》, 高等教育出版社
3. James W. Nilsson, Susan A. Riedel,《Electric Circuits》,科学出版社
常见问题
1.本课程配套教材?
答:(1)罗先觉主编 邱关源原著, 《电路》(第6版),高等教育出版社,2022. “十二五”国家级规划教材。
(2)邱关源著 罗先觉修订 ,《电路》(第5版),高等教育出版社,2006. “十五”国家级规划教材。
(3)余佩琼主编. 《电路实验》,北京理工大学出版社,2023.
2. 如何看待解题在电路学习中的作用?
答:解题是电路学习过程中一个必需的部分,应尽可能多的解题。