《電路分析》課程教學大綱

《電路分析》課程教學大綱課程編號：04210014課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課適合專業(yè)：電子科學與技術(shù)先修課程：高等數(shù)學開設(shè)學期：第二學期考核方式：閉卷考試總學時數(shù)：72學分：4一、課程教學目標使學生通過本課程的學習獲得電路的基本概念、基本理論、基本分析方法、基本計算技能，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力和綜合分析的能力，為學生學習應(yīng)用物理學專業(yè)的后續(xù)課程在電學方面打下基礎(chǔ)。二、課程的目的與任務(wù)：電路分析是應(yīng)用物理學專業(yè)一門專業(yè)基礎(chǔ)課。其目的是對電子信息工程/電子科學與技術(shù)專業(yè)的學生進行電路基礎(chǔ)理論教育。通過本課程的學習使學生獲得電路必要的基本理論、基本概念、基本分析方法和基本計算技能，為學習后續(xù)課程及從事今后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。三、理論教學的基本要求：1、了解：電路模型、電路的組成與基本物理量。KCL、KVL的獨立方程數(shù)。相量法基礎(chǔ)。正弦交流電路的分析。諧振的產(chǎn)生。2、理解：電壓、電流的參考方向。功率正負的意義。端口的概念、等效變換。輸入電阻。圖論的基本概念：圖、樹與樹支、連支、平面圖。疊加定理、戴維寧定理、諾頓定理。一階齊次和非齊次微分方程、特征方程、特征根、時間常數(shù)的概念、穩(wěn)態(tài)分量與暫態(tài)分量，自由分量與強制分量的概念。阻抗與導納的概念。諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)的概念。3、掌握：電路元件的伏安關(guān)系、基爾霍夫定律。功率正負的意義。含有理想運算放大器的電阻電路的分析方法。電壓源與電流源的等效變換、電阻的星形聯(lián)接與三角形聯(lián)接的等效變換。支路電流法、回路電流法、網(wǎng)孔電流法、結(jié)點電壓法。疊加定理、戴維寧定理和諾頓定理的應(yīng)用。一階電路微分方程的建立、一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)、全響應(yīng)的計算。三要素法。初始值、時間常數(shù)的計算。正弦量的相量表示法、電路元件電壓電流關(guān)系的相量形式、電路定律的相量形式。電路的相量模型和相量圖、相量法分析正弦交流電路、功率和復功率的計算、簡單的串、并聯(lián)諧振電路的特性及分析計算。四、教學學時數(shù)分配數(shù)章次各章名稱總學時學時分配講課實驗上機課外小計一電路的基本概念與基本定律888二電阻電路的等效變換777三電阻電路的一般分析方法888四電路定理888五一階電路的時域分析888*六二階電路的時域分析444七正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析121212八電路的頻率響應(yīng)666*九三相正弦交流電路888*十含有耦合電感電路的計算333總計7272722五、大綱內(nèi)容第一章電路模型和電路定律(一)、教學目的學會電路有關(guān)的基本概念、基本定律、基本分析方法，會用基爾霍夫定律求解未知電流、電壓。(二)、教學基本要求1、了解電路模型、電路的組成與基本物理量。2、理解電壓、電流的參考方向。功率正負的意義。3、掌握電阻元件的伏安關(guān)系、基爾霍夫定律。(三)、教學內(nèi)容1、實際電路與電路模型的概念。2、電路的基本物理量，電壓、電流的參考方向。3、線性電阻元件及其伏安關(guān)系。4、電壓源、電流源、受控源。5、電功率與電磁能量。6、基爾霍夫定律。(四)、教學提示（1）功率的吸收與發(fā)出在理解實際物理意義基礎(chǔ)上掌握。（2）注意獨立電源與受控電源的區(qū)別。（3）運用基爾霍夫定律列寫關(guān)系式要注意標示電流、電壓參考方向。（五）、教學重點和難點本章重點是：（1）電流、電壓的參考方向；（2）電路元件吸收、發(fā)出功率的判別；（3） 獨立電源和受控電源；（4） 基爾霍夫電流定律（KCL）和基爾霍夫電壓定律（KVL）。本章的難點：（1）參考方向以及關(guān)聯(lián)參考方向；（2）電路元件吸收、發(fā)出功率的判別；（3）受控電源；（六）、學法指導課前預習，課堂注意概念、定律的講解，掌握課堂例題，注重理解記憶概念，課后及時復習，及時做習題作業(yè)，通過反復練習理解達到掌握。（七）、作業(yè)習題：2、3、5（a）、6（a，c）、7、8、11、12、13（a）（八）、小結(jié)本章學習了電路模型、參考方向、關(guān)聯(lián)參考方向、線性電阻元件、電壓源、電流源、受控源等概念，通過功率的正負判斷電路吸收還是發(fā)出功率，用歐姆定律、基爾霍夫定律求解電流、電壓。第二章電阻電路的等效變換(一)、教學目的學會電路等效的概念，對無源電阻電路（包括不含受控源的復雜電路、含受控源的電路）、獨立源電路等進行等效，學會簡化電路的分析方法，掌握分壓公式、分流公式、Y-Δ變換公式。(二)、教學基本要求1、理解端口的概念、等效變換。2、掌握電壓源與電流源的等效變換、電阻的星形聯(lián)接與三角形聯(lián)接的等效變換。3、理解并掌握輸入電阻。(三)、教學內(nèi)容1、等效變換的概念。2、簡單電阻電路的計算。3、有伴電壓源與有伴電流源的等效變換。4、電阻的星形聯(lián)接與三角形聯(lián)接的等效變換。5、輸入電阻。(四)、教學提示等效的目的是為了簡化電路，分析電路。（五）、教學重點和難點1、本章的重點：（1）等效變換的概念。(2)Y?△型電阻的等效變換。(3)電壓源與電流源的等效變換。（4）輸入電阻計算。2、本章的難點：含受控源的一端口網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻計算。（六）、學法指導注意概念、定義式、公式的講解和應(yīng)用，掌握課堂例題，多做習題。（七）、作業(yè)習題：2、4、5、7（a，b，d）、8（b，c，e）、10、12（b，e）、13（a，c）、14（a，b）、15（八）、小結(jié)本章學習了等效變換的概念，無源電阻電路（包括不含受控源的復雜電路Y?△型電阻、含受控源的電路）、獨立源電路的等效變換，輸入電阻的定義及求解。第三章電阻電路的分析(一)、教學目的學習圖論的基本概念，學會電阻電路的分析方法，簡化分析電路。（二）、教學基本要求1、理解圖論的基本概念：圖、樹與樹支、連支、平面圖。2、理解KCL、KVL的獨立方程數(shù)。3、掌握支路電流法、回路電流法、網(wǎng)孔電流法、結(jié)點電壓法。(三)、教學內(nèi)容1、電路的圖。連通圖、樹、樹支、連支2、KCL、KVL獨立方程的個數(shù)。3、支路電流法。4、回路電流法。5、網(wǎng)孔電流法。6、結(jié)點電壓法。(四)、教學提示掌握圖論的概念，確定KCL、KVL方程的獨立個數(shù)。圖論的基本概念是支路電流法的基礎(chǔ)，支路電流法是回路電流法、網(wǎng)孔電流法、結(jié)點電壓法的基礎(chǔ)。（五）、本章重點和難點本章的重點:（1）KCL、KVL方程的獨立個數(shù)。（2）回路電流法，網(wǎng)孔電流法，結(jié)點電壓法。2、本章的難點：（1）回路電流法——樹支和單連支回路的確定。（2）使用回路電流法、網(wǎng)孔電流法時對無伴電流源及無伴受控電流源的處理，使用結(jié)點電壓法時對無伴電壓源及無伴受控電壓源的處理。（六）、學法指導注重記憶理解概念，區(qū)分比較不同的分析方法，理解課堂例題，通過多做習題進行總結(jié)。（七）、作業(yè)習題：2、3、4、6、7、9、11、12、13、16、18、19（b）、20、21（a）、21（a）、25、26（八）、小結(jié)本章學習了有關(guān)圖論的概念、電路中支路和結(jié)點與電路的圖中的樹支與連支關(guān)系、獨立KCL方程的個數(shù)和獨立KVL方程個數(shù)，學習支路電流法、回路電流法、網(wǎng)孔電流法、結(jié)點電壓法等電阻電路的基本分析方法。第四章電路定理(一)、教學目的學習線性電路重要的定理、特性，掌握線性電阻電路的分析方法，根據(jù)等效概念，對有源線性二端網(wǎng)絡(luò)進行等效變換，從而掌握簡化電路的分析方法。（二）、教學基本要求1、理解并掌握疊加定理、戴維寧定理、諾頓定理。2、理解最大功率傳輸定理。(三)、教學內(nèi)容1、疊加定理。2、替代定理。3、戴維寧定理和諾頓定理。4、最大功率傳輸定理。(四)教學提示疊加定理是線性性質(zhì)在線性電路中的應(yīng)用，戴維寧定理、諾頓定理是線性電路重要的定理、特性，也是簡化有源線性二端電路的分析方法，最大功率傳輸定理是戴維寧定理、諾頓定理的應(yīng)用。(五)本章重點和難點1、本章的重點：（1）線性電路的性質(zhì)。（2）應(yīng)用疊加定理、戴維寧定理和諾頓定理分析求解電路的方法。2、本章的難點:（1）含受控源電路的求解。（2）應(yīng)用疊加原理時注意的問題。應(yīng)用疊加定理、戴維寧定理時開路電壓、短路電流的求解。（六）、學法指導預習線性性質(zhì)，理解并記憶定理，注意定理使用的條件，理解課堂例題，通過多做習題進行總結(jié)。（七）、作業(yè)習題:3、4、8、16、18、19、23、24、25、28(八)、小結(jié)本章學習了線性電路重要的定理，疊加定理、替代定理、戴維寧定理和諾頓定理，是線性電路的性質(zhì)，也是分析線性電路的重要方法，也是簡化電路的方法。最大功率傳輸定理是戴維寧定理、諾頓定理的應(yīng)用。第五章一階電路時域分析(一)、教學目的本章學習一階動態(tài)電路的分析方法。建立一階動態(tài)電路微分方程，求解方程的初始條件，求解一階暫態(tài)電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)、全響應(yīng)、階躍響應(yīng)、沖激響應(yīng)。學習一階電路的簡化分析方法——三要素法。(二)、教學基本要求1、掌握電感、電容元件及其伏安關(guān)系。2、理解并掌握動態(tài)電路微分方程的建立，掌握微分方程初始條件的求解。3、理解一階齊次和非齊次微分方程、特征方程、特征根、時間常數(shù)的概念、穩(wěn)態(tài)分量與暫態(tài)分量，自由分量與強制分量的概念。4、掌握一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)、全響應(yīng)、階躍響應(yīng)、沖激響應(yīng)的計算。5、掌握直流激勵下三要素法。穩(wěn)態(tài)值、初始值、時間常數(shù)的計算。6、理解階躍函數(shù)與階躍響應(yīng)的概念。(三)、教學內(nèi)容1、電感、電容元件及其伏安關(guān)系、功率與能量。2、一階電路微分方程的建立。一階動態(tài)電路、過渡過程等概念。3、動態(tài)電路的初始條件。初始條件概念及初始值的計算。4、一階電路的零輸入響應(yīng)。一階齊次微分方程、特征方程、特征根、時間常數(shù)的概念。5、一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)。一階非齊次微分方程、特解與通解。6、一階電路的全響應(yīng)。一階電路三要素法。穩(wěn)態(tài)分量與暫態(tài)分量，自由分量與強制分量。(四)、教學提示一階動態(tài)電路的時域分析，與直流電路不同，電路中的電壓、電流是時間的函數(shù)，根據(jù)動態(tài)元件的電壓與電流的關(guān)系，以及KVL、KCL定律建立微分方程，根據(jù)初始條件解出微分方程。還可以用戴維寧定理和諾頓定理簡化電路，應(yīng)用三要素法求解響應(yīng)。(五)本章重點和難點本章的重點：（1）電感及電容元件的伏安關(guān)系，一階電路微分方程的建立，初始條件的求解。（2）一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)、全響應(yīng)。的意義。（3）三要素法。2、本章的難點：（1）一階電路的沖激響應(yīng)。(2)一階動態(tài)元件L或C端口以外的有源線性二端網(wǎng)絡(luò)的等效變換。(3)含線性受控源的一階動態(tài)電路的求解。（六）、學法指導課前預習，課堂注重理解分析方法，記憶公式，理解課堂例題，復習戴維寧定理和諾頓定理簡化電路的方法，通過多做習題進行總結(jié)。（七）、作業(yè)習題：1（a）、3、5、6、7、8、13、14（八）、小結(jié)本章學習了一階動態(tài)電路的時域分析，一階動態(tài)電路微分方程的建立及求解方法，初始條件的求解，一階暫態(tài)電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)、全響應(yīng)、階躍響應(yīng)、沖激響應(yīng)的求解分析方法。學習了一階動態(tài)電路的簡化分析方法___三要素法。*第六章二階電路時域分析(一)、教學目的本章學習二階動態(tài)電路微分方程的建立及求解的分析方法。(二)、教學基本要求（1）理解并掌握二階動態(tài)電路微分方程的建立，掌握二階微分方的求解方法。(2)掌握二階電路的零輸入響應(yīng)的求解方法，特征方程求出特征根。（3）理解二階電路的零狀態(tài)響應(yīng)、全響應(yīng)。二階電路的階躍響應(yīng)。(4)理解二階電路的沖激響應(yīng)。(三)、教學內(nèi)容1、二階電路微分方程的建立。2、二階電路的零輸入響應(yīng)。過阻尼、臨界阻尼和欠阻尼情況。3、二階電路的零狀態(tài)響應(yīng)、全響應(yīng)。二階電路的階躍響應(yīng)。4、二階電路的沖激響應(yīng)。(四)、教學提示根據(jù)動態(tài)元件的電壓與電流的關(guān)系，以及KVL、KCL定律建立二階電路微分方程，由特征方程求出特征根，根據(jù)初始條件解出微分方程。(五)、教學重點與難點1、本章的重點：(1)二階電路微分方程的建立。初始條件的求解。過阻尼、臨界阻尼和欠阻尼情況。（2）二階電路的零輸入響應(yīng)。2、本章的難點：（1）二階電路的零輸入響應(yīng)。欠阻尼情況分析。(2)二階電路的沖激響應(yīng)。（六）、學法指導一階動態(tài)電路是基礎(chǔ)，課前預習，課堂注重理解分析方法，理解課堂例題，通過多做習題進行總結(jié)。（七）、作業(yè)習題：1、3、4、9、10、12（八）、小結(jié)本章學習了二階動態(tài)電路的時域分析，二階動態(tài)電路微分方程的建立及求解方法，二階暫態(tài)電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)、全響應(yīng)、階躍響應(yīng)、沖激響應(yīng)的求解分析方法，二階暫態(tài)電路分三種情況：過阻尼、臨界阻尼和欠阻尼的分析，特征方程及特征根。第七章正弦穩(wěn)態(tài)分析(一)、教學目的本章學習正弦交流電路的相量分析方法。(二)、教學基本要求1、掌握相量法基礎(chǔ)。2、理解正弦量的相量表示法。3、掌握電路元件電壓電流關(guān)系的相量形式。4、掌握電路定律的相量形式。5．理解阻抗與導納的概念6、掌握相量法分析正弦交流電路____相量解析法和相量圖解法。7、掌握有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、復功率的概念和復功率的計算。(三)、教學內(nèi)容1、復數(shù)。復數(shù)的運算。2、正弦量。正弦交流電的三要素。3、相量法基礎(chǔ)。相量的概念，相量運算。4、基爾霍夫定律的相量形式。R、L、C單一元件的VCR相量形式。5、RLC串、并聯(lián)電路。阻抗和導納的概念，相量圖。6、阻抗（導納）的串聯(lián)與并聯(lián)。7、電路的相量圖。8、正弦交流電路的相量分析法。相量法分析正弦穩(wěn)態(tài)電路——支路電流法、網(wǎng)孔電流法、回路電流法、結(jié)點電壓法、迭加原理、戴維寧定理、諾頓定理。9、正弦交流電路的功率。有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)的概念。10、復功率。復功率的定義。復功率的計算。(四)、教學提示掌握好復數(shù)這一數(shù)學計算工具，復數(shù)表示正弦量，理解掌握記憶電路定律的相量形式，單一電路元件R、L、C的VCR相量形式，RLC串、并聯(lián)電路的VCR相量形式，學會用相量法利用這些關(guān)系式由已知相量求解未知相量和正弦量，可借助相量圖通過阻抗三角形、電壓三角形、電流三角形、功率三角形記憶相量之間關(guān)系及功率關(guān)系，在此基礎(chǔ)上結(jié)合直流電流的分析方法進一步進行正弦交流電路的分析。復功率把有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)統(tǒng)一起來，便于記憶和求解。(五)、本章重點和難點本章的重點：相量法。電路定律的相量形式。（3）阻抗和導納。（4）正弦交流電路的分析和計算。（5）正弦交流電路的有功功率，功率因數(shù)。本章的難點：相量表示法。相量與正弦量的區(qū)別。電路的相量圖。含線性受控源的正弦交流電路的分析。（六）、學法指導弄懂概念，掌握理解并記憶相量關(guān)系式，（七）、作業(yè)習題：2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、15、18、21、22、23、25、26、27、29、30、31（八）、小結(jié)本章學習了正弦交流電路的相量分析方法，利用復數(shù)這一數(shù)學計算工具，建立相量的概念，并建立電路定律的相量形式，單一電路元件R、L、C的VCR相量形式，RLC串、并聯(lián)電路的VCR相量形式，并借助相量圖通過阻抗三角形、電壓三角形、電流三角形、功率三角形記憶相量之間關(guān)系及功率關(guān)系。利用相量法，分析正弦穩(wěn)態(tài)電路——支路電流法、網(wǎng)孔電流法、回路電流法、結(jié)點電壓法、迭加原理、戴維寧定理、諾頓定理。第八章電路的頻率響應(yīng)(一)、教學目的本章學習電路的頻率響應(yīng)，掌握簡單的串、并聯(lián)諧振電路的概念、特性及分析計算方法。(二)、教學基本要求1、理解諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)的概念2、掌握簡單的串、并聯(lián)諧振電路的特性及分析計算。(三)、教學內(nèi)容1、串聯(lián)電路的諧振。諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)的概念。2、并聯(lián)電路的諧振。諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)的概念。(四)、教學提示在第七章相量法基礎(chǔ)上分析電路頻率響應(yīng)，不同之處，阻抗、電壓、電流隨頻率變化。(五)、本章重點和難點1、本章的重點：（1）理解電路的諧振、諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)的概念(2)掌握簡單的串、并聯(lián)諧振電路的特性及分析計算。2、本章的難點：串、并聯(lián)諧振電路的特性及分析計算。（六）、學法指導注意概念理解，理解記憶分析方法及公式。（七）、作業(yè)習題：8、10、11、12、13、16（a，c）、17(八)、小結(jié)本章學習了電路的頻率響應(yīng)，電路的諧振、諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)的概念，以及簡單的串、并聯(lián)諧振電路的特性及分析計算方法。*第九章三相正弦交流電路(一)、教學目的本章學習三相正弦交流電路對稱電動勢的產(chǎn)生，火線和零線、中點位移、線電壓與相電壓、線電流與相電流等概念，電源的Y形連接和△形連接，線電壓和相電壓的關(guān)系。三相負載的Y形連接、△形連接時對稱負載的電壓、電流的計算。對稱三相電路中功率的計算。(二)、教學基本要求1、了解三相對稱電動勢的產(chǎn)生。2、理解火線和零線、中點位移、線電壓與相電壓、線電流與相電流的概念。3、理解電源的Y形連接和△形連接，線電壓和相電壓的關(guān)系。三相負載的Y形連接、△形連接時對稱負載的電壓、電流的計算。對稱三相電路中功率的計算。(三)、教學內(nèi)容1、三相電壓。電源的Y形連接和△形連接，線電壓和相電壓的關(guān)系。2、三相負載的Y形連接。火線和零線、中點位移的概念，線電流和相電流的關(guān)系。對稱與不對稱負載電壓、電流的計算。中線的作用。3、三相負載的△形連接。對稱與不對稱負載電壓、電流的計算。對稱負載的線電流和相電流的關(guān)系。4、三相電路的功率。對稱三相電路中功率的計算。(四)、教學提示在第七章基礎(chǔ)上學習三相正弦交流電路，區(qū)別在于三相正弦量的相位差，弄懂對稱三相電動勢的產(chǎn)生、正弦表達式、相量表達式、相量圖，再分析三相電源星形和三角形接法時線電壓與相電壓、線電流與相電流的關(guān)系。(五)、本章重點和難點1、本章的重點：（1）三相對稱負載的線電壓和相電壓、線電流和相電流的關(guān)系。（2）三相對稱負載的電壓、電流的計算。2、本章的難點：（1）負載的Y形連接和△形連接的線電壓和相電壓、線電流和相電流的關(guān)系。（2）不對稱負載的Y形連接有中線和無中線的分析。（六）學法指導弄懂概念，理解記憶概念及推導公式。（七）、作業(yè)習題：1、3、5、8（八）、小結(jié)本章學習了三相正弦交流電路，對稱電動勢的產(chǎn)生及一些概念如中點位移、線電壓與相電壓、線電流與相電流等等，電源的Y形連接和△形連接時線電壓和相電壓的關(guān)系，線電流和相電流的關(guān)系。三相負載的Y形連接、△形連接時對稱負載的電壓、電流的計算。對稱三相電路中功率的計算。*第十章含有耦合電感電路的計算(一)、教學目的本章學習含有耦合電感電路的分析計算方法。(二)、教學基本要求1．理解同名端的概念。2．掌握含有耦合電感電路的計算、理想變壓器的有關(guān)計算。3．了解磁耦合、自感、互感、耦合因數(shù)的概念。耦合電感的磁通鏈方程。(三)、教學內(nèi)容1、耦合電感元件。磁耦合、自感、互感、同名端、耦合因數(shù)的概念。耦合電感的磁通鏈方程、電壓電流關(guān)系。2、含耦合電感電路的分析。串聯(lián)電路、并聯(lián)電路的分析計算，去耦等效電路。*3、空心變壓器。空心變壓器的等效電路。*4、理想變壓器。理想變壓器的電壓、電流關(guān)系。(四)、教學提示在第七章相量法基礎(chǔ)上進行分析，不同之處在于耦合電感不僅有自感還有互感。學會用去耦等效電路分析，使問題簡化。(五)、教學重點和難點本章的重點：含有耦合電感電路的計算。2、本章的難點：去耦等效電路。（六）、學法指導注意理解概念及分析方法。（七）、作業(yè)習題：1、4、6、7、12、13、16、18(八)、小結(jié)本章學習了含有耦