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SPOC学校专有课程
电路理论
第6次开课
开课时间: 2024年09月05日 ~ 2024年12月30日
学时安排: 待定
当前开课已结束 已有 43 人参加
老师已关闭该学期,无法查看
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

1. 电阻电路分析模块。包含:电路模型与基本定律,电阻电路等效变换,电路分析方程,电路定理。

2. 暂态分析模块。包含:电容、电感及动态电路,一阶电路的暂态分析,二阶电路的暂态分析。

3. 正弦稳态分析模块。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。

4. 复杂电路分析模块。 包含:周期性非正弦稳态电路,二端口网络

课程特色

1 )教学理念:注重基本概念理解,注重逻辑思维引导,注重理论与工程应用结合。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。

2)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。

3)教学资源: 教学资源包含内容 讲授视频及课件、教材、测验与考试题库、导学与课堂讨论题、例题分析视频及课件、电路仿真分析 视频及课件。资源丰富, 配套完整。

   (1) 内容讲授视频力求精炼。 825分钟的内容讲授视频,注重思维引导,突出重点与难点,注重知识的关联。

    2 测验与考试覆盖面广,突出对基本概念理解、知识运用能力检测。每章一个测验 。每单元一次单元考试(共3个单元考试)。课程最后有一次期末考试。 测验与考试 题库共有450多题。

   3 例题分析 题型多样、综合性强。 每章 有一讲例题分析 , 582分钟例题分析视频, 讲解100多道 综合例题

   4 电路仿真分析与教学内容相结合。通过视频,手把手教会Multisim的使用、电路仿真分析基本方法。视频分布在与课程内容相关的章中,为了便于集中学习,在课程最后又将视频进行了汇总 。

   5 采用 导学引导思维与 学习过程 每讲视频前面配以导学,针对视频内容提出4个问题,并 指定阅读教材的相应章节。

4)教学队伍: 华中科技大学电路理论课程(网络教育),2009年入选国家精品课程,2016年入选首批国家精品资源共享课程。课程所依托的华中科技大学电气工程学科,为国家A类优势学科。华中科技大学为双一流大学,也是985、211大学。

课程适用对象

课程内容满足电子、信息、自动化、计算机类本科专业对电路理论的要求,满足电气类本科专业对电路理论的基本要求。

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

成绩 要求

成绩构成:课程总分100分,包含6部分:

(1)线上视频学习:线上学习课程个数,占5%。按观看视频个数与发布的总个数的比例打分。

(2)单元测验和作业占20%。单元测验在测验与作业版块内。每个章节随机抽6道题(选择,判断),满分12分,最多3次机会,取最高分。课程作业通常会有较高的挑战性

(3)线上讨论占5%。只统计在课堂交流区回答的问题,回答问题8个及以上得本部分满分。

(4)课堂表现占5%。

(5)线下实验占15%。

(6)线下期末考试占50%。


课程大纲
电路模型与基本定律
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 绪论
第2讲 电路模型
第3讲 电路变量(电荷、电流、电压、电位、电功率)
第4讲 电路元件(电阻、独立电源、受控电源)
第5讲 基本定律(即基尔霍夫定律)
第6讲 例题分析
电阻电路等效变换
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
电路分析方程
课时目标:目标1:掌握结点方程的形式,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(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 电路仿真分析_Multisim软件使用方法及直流电路分析
第5讲 例题分析
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:特勒根定理与互易定理应用,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 戴维宁定理与诺顿定理(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 电路仿真分析_含源一端口网络端口特性测试
第7讲 例题分析
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—输出特性和电路模型。目标2:掌握理想运算放大器的特性及其应用。目标3:掌握基本运算放大电路的分析。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(含放大电路分析方法)
第3讲 电路仿真分析_运算放大器电路分析
第4讲 例题分析
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、 关系、电容串联与并联等效。目标3:掌握电感的特性、 关系、电感串联与并联等效。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:列写动态电路的微分方程。
第1讲 广义函数(单位阶跃函数、单位冲激函数)
第2讲 电容元件
第3讲 电感元件
第4讲 动态电路的暂态分析概述(计算初始值、直流稳态值、列写微分方程)
第5讲 例题分析
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:线性非时变特性的应用,理解与计算冲激响应。
第1讲 一阶电路的零输入响应(即自然响应)
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 正弦电源激励下的RC电路
第5讲 线性特性与非时变特性
第6讲 电路仿真分析_一阶电路暂态分析
第7讲 例题分析
二阶电路的暂态分析
课时目标:目标1:掌握RLC串联电路、RLC并联电路零输入响应(自然响应)的变化规律。目标2 :掌握直流电源激励下的RLC串联电路、RLC并联电路之响应计算方法,自由分量与强制分量、暂态分量与稳态分量、阶跃响应等概念。难点:理解自然响应的变化规律,列写一般二阶电路的微分方程。
第1讲 二阶电路的零输入响应(即自然响应)
第2讲 直流电源激励下的二阶电路
第3讲 一般二阶电路分析
第4讲 电路仿真分析_二阶电路暂态分析
第5讲 例题分析
正弦稳态电路分析
课时目标:目标1:掌握正弦电量和相量互换、正弦电量运算的相量法。目标2:掌握元件和电路的相量模型、简单正弦稳态电路的相量法分析。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 电路仿真分析_正弦稳态电路分析
第6讲 例题分析
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:无功功率的含义、功率因数校正计算。
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
三相正弦稳态电路
课时目标:目标1:掌握对称三相电路线电量与相电量的关系。目标2:掌握对称三相电路分相计算法。目标3:掌握对称三相电路功率计算。目标4:掌握不对称三相电路的特点、简单不对称三相电路计算。目标5:掌握三相电路功率测量方法。难点:理解对称三相电路分相计算原理,不对称三相电路计算。
第1讲 三相电路
第2讲 对称三相电路计算
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
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(含去耦合等效电路、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
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串联电路频率响应
第5讲 例题分析
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:计算周期性非正弦电量的有效值和电路的平均功率。
第1讲 非正弦稳态响应
第2讲 有效值与平均功率
第3讲 对称三相非正弦电路
第4讲 例题分析
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:掌握二端口网络的电路模型。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 二端口网络的电路模型
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
电路仿真分析(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。
第1讲 仿真_Multisim软件使用方法及直流电路分析
第2讲 仿真_含源一端口网络端口特性测试
第3讲 仿真_运算放大器电路分析
第4讲 仿真_一阶电路暂态分析
第5讲 仿真_二阶电路暂态分析
第6讲 仿真_正弦稳态电路分析
第7讲 仿真_RLC串联电路频率响应
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预备知识

数学知识:微分,积分,微分方程,复数运算,线性代数方程组,矩阵,傅里叶级数。

物理知识:高中物理的电磁学知识。

参考资料


参考教材


[1]颜秋容. 电路理论——基础篇[M]. 北京: 高等教育出版社, 2017.

[2]颜秋容. 电路理论——高级篇[M]. 北京: 高等教育出版社, 2018.

[3] 邱关源, 罗先觉. 电路[M], 第六版. 北京: 高等教育出版社, 2022.

[4] Charles K. Alexander, Matthew N. O. Sadiku. Fundamentals of Electric   Circuits[M]. 北京: 清华大学出版社, 2000.

[5] James W. Nilsson, Susan A. Riedel. Electric Circuits[M], Ninth Edition. 北京: 电子工业出版社, 2013.




 

江南大学
1 位授课老师
顾德

顾德

副教授

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