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第13次开课
开课时间: 2025年02月16日 ~ 2025年07月06日
学时安排: 3小时每周
进行至第11周,共21周 已有 1494 人参加
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智能问答和解析
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课程评价(211)
spContent=西北工业大学电工学课程是国家级线上一流课程、国家级线下一流课程和国家级精品课程,电工学MOOC由第四届国家级教学名师史仪凯教授率领国家级教学团队成员主讲。采用教材是“十一五”、“十二五”国家级规划教材和国家级精品教材。名师、名课、名教材将为您的电工学课程学习提供丰富多媒体资源,并将为您的学习电工技术和电子技术打开便利之门。
西北工业大学电工学课程是国家级线上一流课程、国家级线下一流课程和国家级精品课程,电工学MOOC由第四届国家级教学名师史仪凯教授率领国家级教学团队成员主讲。采用教材是“十一五”、“十二五”国家级规划教材和国家级精品教材。名师、名课、名教材将为您的电工学课程学习提供丰富多媒体资源,并将为您的学习电工技术和电子技术打开便利之门。
—— 课程团队
课程概述


       电工学是一门研究电磁现象(电能)及其规律在工程上应用的学科,是高校本科非电类专业的一门技术基础课。包括电路分析方法、变压器与电动机、电机控制、模拟电子技术和数字电子技术等,MOOC将以简洁的授课方式,介绍电工电子电路基本原理及其在工程中应用。欢迎加入西北工业大学电工学MOOC学习团队。

授课目标


    本课程的目的和任务是使学生通过本课程的学习,掌握电工技术、电子技术的基本理论、基本知识和基本技能,了解电工电子最新发展概况和在工程技术领域的具体应用,提高分析解决电路问题能力和创新思维能力,搭建后续相关课程学习和今后从事科学技术工作桥梁。

课程大纲
绪论
课时目标:学习要求:了解电工技术和电子技术的发展历程,了解课程的学习方法。
1.1 电工学绪论
电路的基本概念与定律
课时目标:1、学习要求:了解电路模型和电路元件意义;理解电压和电流的正方向;掌握实际电源模型和及其等效变换;理解电路有载、开路和短路三种状态特点;理解电功率和额定值意义;掌握电路基本定律应用和电路中各点电位的计算。2、学习指导:本章主要讲述电压和电流的正方向、基尔霍夫定律、电源等效变换、电路中电位的概念与计算等内容。虽然这些内容比较简单,但却包含有不少概念,有些概念在物理学中并未涉及,因而这些概念对电工技术、电子技术其他内容的学习起着极为重要的作用。 本章的难点主要有:电流源和理想电流源,关键在于建立电流源和理想电流源的概念、电路中电流电压的正方向,以及电路中电位的计算。
2.01电路物理量及其参考方向
2.02电功率
2.03 独立电源
2.04 电压源电流源及其等效变换
2.05 基尔霍夫定律
2.06 电路中电位的计算
电路的分析方法
课时目标:1、学习要求:掌握支路电流法、叠加原理、戴维南定理分析电路的方法;了解结点电压法分析电路的方法;了解非线性电阻电路伏安特性、静态电阻和动态电阻,以及非线性电阻电路的图解分析方法。2、学习指导:本章主要介绍电路的几种最基本的分析方法。其中支路电流法是基础,其直接利用基尔霍夫两个定律列出联立方程求解,尽管该方法在电路分析中有时显得较为麻烦,但在电子技术学习中却屡见不鲜。叠加原理和戴维南定理可将复杂电路转化为简单电路来求解,往往可获得事半功倍的效果。在分析电路中具体采用什么方法,要根据具体题目和读者的熟练程度而定。 本章的所介绍电路分析方法不仅适用于直流电路,也适用于交流电路和其他电路。本章的重点内容是叠加原理和戴维南定理。难点内容是戴维南定理中开路电压的计算,还要注意的是在求开路电压时,还可以用其他分析方法,如叠加原理等。
3.01 支路电流法
3.02 叠加原理
3.03 戴维南定理
3.04 结点电压法
电路的暂态分析
课时目标:1、学习要求:了解电路的暂态、稳态和时间常数的物理意义;理解换路定则和电路初始值的确定;掌握经典法分析一阶线性电路的暂态过程;掌握三要素法分析一阶线性电路的暂态过程;了解微分电路与积分电路。2、学习指导:本章主要分析RC、RL一阶线性电路的暂态过程,它们的分析方法一样。关键是是一阶电路初始值的确定、三要素法分析。重点是换路定则、一阶电路的三要素法和一阶电路的全响应。难点是电路中初始值、时间常数的确定和电压电流的变化曲线。
4.01 暂态过程的产生
4.02 换路定则与初始值的确定
4.03 一阶电路经典分析法
4.04一阶电路三要素法
4.05 一阶电路暂态过程的三种响应
单相正弦交流电路
课时目标:1、学习要求:理解正弦量的特征(三要素)和意义;理解电路基本定律的相量形式及阻抗表示方法;掌握计算正弦交流电路的相量分析方法,以及相量图的绘制;掌握有功功率和功率因数的计算;了解电路的频率特性、串并联电路谐振条件和提高功率因数的意义。2、学习指导:主要讨论正弦交流电路中电压和电流间的关系,以及功率关系。通过例题和习题掌握正弦交流电路相量分析方法。重点是正弦交流电路相量分析方法;RLC串并联正弦交流电路电压、电流和功率的计算。难点是单相正弦交流电路相量分析方法、各种功率的计算和电路相量图分析法。
5.01 正弦电压与电流
5.02 正弦量的相量表示法
5.03 单一元件正弦交流电路
5.04 RLC串联交流电路
5.05 阻抗的串联与并联
5.06 电路中谐振
5.07 功率因数的提高
三相正弦交流电路
课时目标:1、学习要求:了解三相电的产生与电源联接、电流与电压的相互关系;掌握三相四相制电路的正确联接、中线的作用、对称负载中相(线)电压、相(线)电流关系;掌握负载对称电路电压、电流和功率的计算方法。2、学习指导:通过了解三相交流电的特征、对称负载星形和三角形连接时电路分析方法;通过课堂教学内容学习,理解负载不对称星形电路中电压、电流分析方法、中线电流计算方法和中线的作用。难点是负载不对称连接电路的分析方法、中线电流计算。
6.01 三相交流电的产生
6.02 三相电路中的负载连接方式
6.03 三相负载星形连接(1)
6.04 三相负载星形连接(2)
6.05 对称三相负载三角形连接
6.06 三相交流电路的功率计算
非正弦周期交流电路
课时目标:1、学习要求:了解非正弦周期交流电路基本概念;理解阻抗、平均值和有效值的计算;掌握非正弦周期交流电路的分析计算方法。2、学习指导:通过数学分析可得到非正弦周期交流电路电流、电压的有效值;由于各次谐波的阻抗不同、故功率功率因数不同,则电路的平均功率等于各次谐波平均功率之和;必须掌握非正弦周期信号作用于线性电路的计算步骤。重点是电路电流电压的有效值和平均功率;难点是非正弦周期电流(线性)电路的叠加原理分析方法。
7.01 非正弦量及其电路分析
磁路与变压器
课时目标:1、学习要求:了解磁性材料磁性能和磁路基本定律;理解铁心线圈电路的电磁关系和变压器的构造和外特性;掌握变压器的电压、电流和阻抗变换。2、学习指导:通过了解磁性材料的磁性,根据相对磁导率不同可对磁性材料进行分类;通过分析交流铁心线圈电磁关系,掌握交流铁芯线圈电路分析方法;交流铁芯线圈再加一套绕组就是变压器,同样既涉及电路还涉及磁路问题;变压器是将电能转换为电能,绕组和铁芯要引起损耗,必须掌握变压器三个作用。重点是变压器的变比和三个作用。难点是变压器电压多个副边电压、电流的计算;变压器等效阻抗计算。
8.01磁路与磁性材料
8.02交流铁芯线圈电路与变压器原理
8.03变压器作用与特性
8.04 其他类型变压器
交流电动机
课时目标:1、学习要求:了解三相异步电动机的基本构造、转动原理和铭牌数据、同步转速、转差率;了解转差率对转子频率、转子感抗、电动势、电流和功率因数的影响,以及电源电压和转子电路电阻对电动机转矩的影响;掌握三相异步电动机的机械特性、三个重要转矩,以及三相异步电动机的起动、反转、调速、制动原理和方法;了解单相异步电动机结构和工作原理。2、学习指导:电动机主要有定子和转子,在定子对称三相绕组,接入对称三相电流,产生三相旋转磁场;旋转磁场转速(同步转速)不等于转子转速,两者差值用转差率反映;通过掌握机械特性,故有三个重要转矩;要求必须掌握三相异步电动机的使用。重点是掌握电流和电压关系、机械特性和三个转矩关系式、星-三角形起动分析。难点是三个转矩和星-三角形起动的分析方法。
9.01 交流电动机结构与工作原理
9.02 三相异步电动机转动原理与机械特性
9.03 三相异步电动机铭牌数据
9.04 三相异步电动机的使用
9.05 单相异步电动机
电气自动控制技术
课时目标:1、学习要求:了解常用电器的基本结构、工作原理、控制作用和电路符号;掌握三相异步电动机的起动控制、正反转控制、时间控制、行程控制等基本控制电路环节的组成和工作过程,以及自锁、互锁作用和具体应用;理解短路保护、过载保护、失压保护的作用和实现方法;掌握点动、Y−Δ换接起动、各种制动的应用电路控制方法;掌握各种控制电路的读图方法、分析方法、作用原理和具体应用,以及掌握简单控制电路的设计、元器件选择的方法。2、学习指导:控制系统的读图方法和设计原则非常重要,通过学习理解常用电器作用与动作原理,掌握各种电器元件文字和图形符号;通过简单三相异步电动机继电接触器控制系统,了解各种主电路和控制电路中各种保护环节;分析控制系统时,先分析主电路,再分析控制电路,在控制电路中原则上一个接触器(或继电器)就有一条支路。重点是各种控制电路的分析与设计。难点是控制电路中各种保护措施,如自锁、电器互锁与机械互锁等;顺序控制、行程控制和时间控制电路分析。
10.01 常用控制电器
10.02 控制系统绘图原则与读图方法
10.03 三相异步电动机常用控制系统
10.04 三相异步电动机正反转、行程控制系统
可编程序控制器原理与应用
课时目标:1、学习要求:了解PLC的硬件结构和工作原理、PLC的几种基本编程方法;理解PLC常用的编程指令;掌握梯形图的设计原则和方法、梯形图应用程序,以及能够画出相应的外部接线图。2、学习指导:通过学习了解PLC工作原理;PLC内部所谓的各种继电器是由电子元件构成的无触点继电器,因此不是物理继电器;通过理解PLC常用编程指令、能够独立完成将继电接触器控制电路,转换为PLC梯形图;通过课程相关内容学习和习题,熟练掌握梯形图绘制规则与技巧;重点是PLC定时器和计数器指令掌握、梯形图的分析与设计。难点是控制电路转换为梯形图、常用指令编程。
11.01 可编程控制器结构与工作原理
11.02 PLC编程方法与原则
11.03 OMRON CMP1A指令与编程(1)
11.04 OMRON CMP1A指令与编程(2)
半导体二极管与整流电路
课时目标:1、学习要求:了解晶体二极管、稳压管的工作原理和特性曲线、单相整流和滤波电路工作原理、稳压电路和串联型稳压电路的工作原理;掌握单相桥式直流稳压整电路工作原理、分析计算。2、学习指导:二极管与稳压管的工作状态不同;单相整流电路有半波和全波两种,故整流电压平均值Uo与交流电压有效值U的关系不同;整流后输出电压有一定波动,故需滤波和稳压;有滤波时Uo与U关系还要注意半波和全波的区分;串联型稳压电路是将其输出端与晶体管T基极连接,从发射极输出,可扩大运放输出电流变化范围。重点是掌握二极管在不同情况下所承受的最高反向电压UDRM。
12.01 本征半导体与掺杂半导体
12.02 PN结及其单向导电性
12.03 半导体二极管
12.04 单向桥式整流电路
12.05 滤波与稳压电路
半导体三极管与基本放大电路
课时目标:1、学习要求:了解晶体三极管工作原理和特性曲线;理解各种放大电路工作原理,静态工作点估算;掌握放大电路微变等效电路分析方法,输入、输出电阻和放大倍数的计算;了解差动、互补对称功率放大电路工作原理。2、学习指导:通过了解晶体三极管有放大、饱和、截止三种工作状态,能够分析处于放大状态的条件和特点;放大电路有静态和动态分析,静态、动态分析又有图解法和估算法;静态分析是放大电路工作基础,动态分析是放大电路评价指标,重点是静态工作点估算法和动态分析微变等效电路法;多级放大电路输入、输出电阻与放大倍数计算。
13.01 半导体三极管结构与作用
13.02 半导体三极管输入输出特性曲线
13.03 半导体三极管的主要参数
13.04 共射极放大电路的组成
13.05 共射极放大电路的电压放大作用
13.06 共射极放大电路的静态分析
13.07 共射极放大电路的动态分析(1)
13.07 共射极放大电路的动态分析(2)
13.08 温度对共射极放大电路的影响
13.09 射极输出器
13.10 多级放大电路
13.11 差分放大电路
13.12 互补对称功率放大电路
集成运算放大电路中的负反馈
课时目标:1、学习指导:理解集成运算放大器电压传输特性;掌握“虚断”、“虚短”和“虚地”概念和运算放大电路分析方法;了解运算放大电路中反馈的基本概念;掌握放大电路中直流、交流反馈、正、负反馈判别方法;了解负反馈对放大电路性能的影响。2、学习指导:运算放大器工作在线性区时,有“虚断”和“虚短”;判别反馈性质时,先确定反馈电路(或元件),判别判直流或交流;用瞬时极性法判别正、负反馈;从放大电路输出端(反馈信号输入端)判别电压或电流反馈,从放大电路输入端(反馈信号输出端)判别串、并联反馈。
14.01 集成运算放大电路基本概念
14.02 负反馈的类型与判断(1)
14.02 负反馈的类型与判断(2)
14.03 负反馈对放大电路性能的影响
集成运算放大器应用
课时目标:1、学习要求:理解集成运算放大器线性区和饱和区的特点;掌握各种运放电路分析和计算;理解电压比较器传输特性;了解信号发生电路输出波形变化特点;了解串联型稳压电路工作原理和应用。2、学习指导:运放线性电路,多采用深度负反馈,输出电压和输入电压为线性放大控制关系,如各种信号运算和处理电路,重点是“虚断”与“虚短”应用;非线性电路,多为开环或引入正反馈,使运放工作饱和状态,输出电压和输入电压是非线性关系,如电压比较器等;串联型稳压电路中的调整管T工作在放大区,其输出电压由基准电压和反馈电压的差值控制。
15.01 比例运算电路
15.02 加法和减法运算电路
15.03 积分和微分运算电路
15.04 有源滤波电路
15.05 电压比较电路
15.06 串联型稳压电路
正弦波振荡电路
课时目标:1、学习要求:了解正弦波振荡电路自激振荡条件、RC和LC振荡电路工作原理;掌握正弦波自激振荡电路的分析方法。2、学习指导:正弦波振荡电路主要由放大电路、选频电路和正反馈三部分组成;自激振荡应满足相位、幅值条件;起振、振荡建立、到达稳定均应具备一定的条件;重点和难点是定性判断电路是否满足正弦波振荡原则,先判别放大电路能否对信号进行有效放大,其次用瞬时极性法判别电路是否满足正反馈条件。
16.01 正弦波振荡电路
16.02 RC振荡电路
16.03 RL振荡电路
门电路与组合逻辑电路
课时目标:1、学习要求:掌握基本门电路的逻辑符号、表达式、真值表和功能;掌握逻辑函数运算法则和卡诺图法化简逻辑函数的方法;掌握分析和设计简单的组合逻辑电路;了解编码器、译码器工作原理。2、学习指导:重点在于掌握与、或、非等几种逻辑运算的有关概念和工作原理;逻辑函数化简应注意最简表达式,所谓最简表达式通常逻辑函数用与或式给出,所谓的最简是指表达式所含的与项个数最少,且每项的变量最少;难点是公式法化简过程正确使用消去法、吸收法、并项法、分配法等,以便获得最简与或表达式;卡诺图化简法可以避免熟记公式,但应清楚卡诺图绘制原则;另外重点就是组合逻辑电路的分析与设计。
17.01 晶体管的开关作用
17.02 基本逻辑门电路
17.03 集成门电路(1)---TTL与非门电路
17.04 集成门电路(2)---OC与非门电路
17.05 逻辑函数公式化简法
17.06 逻辑函数卡诺图化简(1)
17.06 逻辑函数卡诺图化简(2)
17.07组合逻辑电路分析
17.08组合逻辑电路设计
17.09编码器(1)
17.09 编码器(2)
17.10 译码器(1)---二进制译码器
17.10 译码器(2)---二-十进制译码器
触发器与时序逻辑电路
课时目标:1、学习要求:了解各种触发器工作原理,掌握各种触发器逻辑符号、功能;了解各种触发器的相互转换、时序与组合逻辑电路特点和区别;掌握寄存器、计数器的逻辑功能和时序图;掌握时序逻辑电路分析和设计、74LS290和74LS161芯片的应用;了解555定时器构成的单稳态触发器和多谐振荡器的工作原理。2、学习指导:双稳态触发器的逻辑符号、功能和翻转条件是正确应用基础;重点是时序逻辑电路的分析和设计;寄存器是用来暂存参与运算数据、结果,要清楚数码和移位寄存器;计数器是由触发器和门电路组成的时序逻辑电路,其可用来进行累计脉冲数目、分频、定时和数学运算;难点是利用74LS290、74LS161设计任意进制计数器,首先要清楚计数器的功能(或几进制)、其次采用反馈清零法和反馈置数法,条件不满足处于计数状态,条件满足开始下一计数循环,原则是既能实现功能,又元器件最少;555组成电路主要有定性、波形分析和定量计算。
18.01 双稳态触发器(1)
18.01 双稳态触发器(2)
18.02寄存器(1)---数码寄存器
18.02寄存器(2)---移位寄存器
18.03计数器(1)---二进制计数器
18.03 计数器(2)---集成计数器
18.04 集成计数器应用
18.05 555定时器及其应用
模拟量与数字量转换
课时目标:1、学习要求:了解模拟量与数字量电路的组成和结构类型、逐次逼近型A/D转换电路各部分作用、原理和技术指标;理解倒T型电阻网络D/A转换电路各部分作用、原理和技术指标。2、学习指导:DAC电路组成,其结构主要有权电阻型、R-2RT型和R-2R倒T型等,重点是倒T;ADC电路主要由采样、保持、量化和编码等部分组成,其结构类型有逐次逼近型、双积分型和并行电压比较型等;重点是了解逐次逼近型。
19.01 T型电阻网络DAC工作原理
19.02 逐次逼近型ADC工作原理
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预备知识

高等数学、大学物理

参考资料

  1.   史仪凯. 《电工技术》(第四版),高教出版社,2021.05

  2.   史仪凯. 《电子技术》(第四版),高教出版社,2021.07.

  3.   史仪凯. 《电工电子应用技术(电工学Ⅲ)》(第三版),科学出版社,2015.12.

  4.   史仪凯. 《电工电子技术》(第三版),科学出版社,2021.08.

  5.   秦曾煌《电工学(上册).电工技术(第七版)》,高等教育出版社,2009.01.

  6.   秦曾煌《电工学(下册).电子技术(第七版)》,高等教育出版社,2009.01.

  7.   史仪凯,袁小庆. 《电工技术网络课程》,西北工业大学出版社,2006.12.

  8.   史仪凯,袁小庆. 《电子技术网络课程》,西北工业大学出版社,2006.12.

  9.   赵敏玲,李志宇. 《电工电子应用技术网络课程》,西北工业大学出版社,2012.12.

  10. 史仪凯,袁小庆. 《电工技术电子教案》,西北工业大学出版社,2012.12.

  11.    . 《电子技术电子教案》,西北工业大学出版社,2012.12.

  12.    《电工电子应用技术电子教案》,西北工业大学出版社,2012.12.

  13. 袁小庆. 《电工电子技术电子教案》,西北工业大学出版社,2012.12.

  14. 史仪凯《电工学(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)学习指导》,西北工业大学出版社,2012.11.

  15. 袁小庆《电工电子技术学习指导》,西北工业大学出版社,2011.01.

常见问题


Q :  电工学对数学及物理知识要求高吗?

A :  课程涉及到电路的计算及电路理论所用到的是《高等数学》和《大学物理》中基本的数学和物理知识,比如一些基本的积分求导和微分运算及基本的关于电磁方面的物理知识等,同学们只需花时间复习一下这些基础知识,就能够快速进入这门课程,为后续学习铺平道路。

Q :  课程内容庞杂,有些知识可能用不上,还需要掌握吗?

A :  电工学课程是非电专业学生少有的电类课程,对电工学知识有全面的了解,为后续对感兴趣的方面进行更深入的研究与了解提供帮助。

Q :  除了理论上的学习,还需要进行其他的了解吗?

A :  需要的,因为电工学课程实用性强,课外还需要阅读与此相关的读物和资料,最好能够结合实验及简单的电路设计以便对电工学的知识有更深入的了解。

西北工业大学
3 位授课老师
袁小庆

袁小庆

教授

史仪凯

史仪凯

教授

向平

向平

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