电路理论基础课程教学设计.doc
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1、yiyangdoudou电路理论基础课程教学设计齐 超课程编号:T050602课程名称:电路 / Electric Circuit开课单位:电工基础教研室本课程学时:授课80学时;实验12学时任课教师:齐超 副教授、主讲全部80学时目录 1 电路理论基础内容 12 电路教学设计 43 主要参考教材及其特点 64 电路教学改革研究 85 结束语 111 电路理论基础内容:11 主要内容体系:1 2 主要内容详解(表1):课程名称电 路授课学时80授课班级0221101-04,0221201-02;0201101-0201107教材电路理论基础,周长源主编,高教出版社1998年序号授课学时授课方式
2、授课内容教材页数12讲课绪论,电路元件及其表征,电路结构,基尔霍夫电流定律1-622讲课基尔霍夫电压定律,电路的线图,独立的基尔霍夫电压、电流定律方程7-1532讲课矩阵形式的基尔霍夫定律方程,特勒根定理15-2042讲课电压源与电流源,受控电源,电阻元件23-2852讲课多端电阻和二端口电阻,电容元件29-3462讲课电感元件,互感元件34-3872讲课直流电路,含源支路的直流特性,支路法(2b法)43-4782讲课支路电流法,支路电压法,混合法,回路法47- 5592讲课节点法56 -59102讲课置换定理,叠加定理和齐性定理,互易定理59-67112讲课无独立源及含独立源一端口的等效电路
3、,67-72122讲课无独立源二端口的等效电路,星形和三角形电阻网络的等效变换72-75132讲课二端口的互联,二端口与电源及负载的联结,线性直流电路系统分析81-86142研讨习题152讲课非线性电阻元件的伏安特性,非线性直流电路方程94-98162讲课数值分析法,分段线性近似法,图解法99-108172讲课正弦电流,RLC串联电路中的正弦电流112-118182讲课GCL并联电路中的正弦电流,正弦量的相量表示,基尔霍夫定律的相量形式119-126192讲课RLC串联电路,复阻抗, GCL并联电路,复导纳126-131序号授课学时授课方式授课内容教材页数202讲课正弦电流电路方程的相量形式,
4、例题131-135212讲课正弦一端口的等效电路,正弦电流一端口的功率135-143222讲课复功率,最大功率传输定理144-146232研讨测验习题、教学内容及教学方法交流(提交论文)对稳态电路阶段测验242讲课非正弦周期电流和电压,有效值, 平均功率155-164252讲课非正弦周期电流电路的计算例题,164-166262讲课网络函数和频率特性, RLC串联电路的频率特性174-179272讲课串联谐振电路, 并联谐振电路,感应耦合谐振电路179-186282讲课三相制,三相制的星形接法和三角形接法189-194292讲课三相电路的功率,对称三相电路的计算,不对称三相电路的概念195-20
5、1302讲课动态电路的暂态过程及其方程,电路变量的初始值210-212312讲课 一阶电路微分方程的普遍形式, 一阶电路解的普遍形式213-218322讲课一阶电路零输入响应,零状态响应,218-223332讲课全响应,阶跃响应,224-231342讲课冲激响应,卷积积分231-243352讲课二阶电路的暂态过程,状态变量分析244- 255362讲课拉普拉斯变换及其基本性质260-264372讲课拉普拉斯反变换,复频域中的电路定律与电路模型265-273382讲课线性动态电路的复频域分析法274-280392讲课网络函数281-284402讲课总复习13 主要内容关系:各部分内容之间的关系如
6、下图:基本概念;基本定律;基本元件约束KCL,KVL,VCR网络方程分析法:支路法,节点法,网孔法等直流电路分析 正弦稳态电路分析动态电路暂态分析二端口网络电路定理,等效变换等图2 电 路 各 部 分 主 要 内 容 相 互 关 系 图2 教学设计自从19世纪末古典电子理论建立之后,电子技术科学得以迅猛发展,可以说20世纪是电气化世纪。那么21世纪大学生如何推动电子科学迈上一个新台阶?最基本的要求就是熟练掌握其基本理论电路理论。作为一名电路老师如何教授好电路理论,是我们不断探求的课题。笔者结合几年来电路教学经验,以电路理论基础的入门部分线性直流电路为例,进行了教学设计,以供商讨。21 区别于物
7、理学中电路基本概念物理学中电压u、电流i不考虑参考方向与实际方向的区分,而电路理论中的u、i 值均是建立在预先约定参考方向下的相对值;物理学中电压u不言而喻地代表某一元件的端对电压,而电路理论中要区别好节点电压、节偶电压、支路电压u;物理学中电流i多指流经某一元件的电流大小,而电路理论中不但有支路电流i、还有网孔电流、回路电流;物理学电路中电源只有一个且多指理想独立电压源,而电路理论中独立源激励往往不止局限于一个,还存在某一时刻输出为确定源电流值的电流源,同时介绍了以前从没接触过的另一类源电压和源电流并不独立存在,而是受电路中另一处的电压或电流控制的受控电源等等。通过对上述等一些相近内容的比较
8、,使同学们认识到,大学电类专业的电路理论不是对初中、高中及大学物理电学部分的简单重复,而是对它们的扩充和深入。22 基尔霍夫电路定律贯穿始末基尔霍夫电流定律KCL()、电压定律KVL()是集中参数电路理论中任一时刻都遵守的两个基本定律。它们是对电路互联方式的结构约束,从数学图论的观点,只要对电路元件抽象而联成的电路的线图相同,就可以列写相同的KCL、KVL方程,与元件VCR特性无关。因此在线性直流电路的列解方程分析法中,从电路完备的数学模型2b方程法,到支路电流法、回路电流分析法,再到节点电压分析法,实质都离不开对KCL、KVL定律的透彻理解和熟练应用。23 注意电路定理适用范围电路理论主要对
9、电路模型进行电路分析,求解电路响应。一般来讲,电路分析的方法可分为两类:一类是以KCL、KVL和元件VCR方程为理论基础的网络方程分析法;另一类可通过定理、定律从电路等效的观点去变换电路或等效替代元件以求解响应。这就要求我们必须明确定理、定律的应用条件、适用范围。 下面我们来看是不是所有戴维南电路与诺顿电路之间都可以等效变换呢?分析如下电路+-3V+-4V6A3图3 (a)6A图3 (b)该一端口对外只能等效成诺顿电路,无论如何也不能进行戴维南电路的等效,因为其最简等效电路是一个源电流值为6A的独立电流源,如图3(b)所示,对外只能提供确定的源电流;同理若一端口对外只能等效成一个电压源,该一端
10、口也没有对应的诺顿等效电路。24 范例简单且有代表性连续性选一个比较好的电路例题贯穿于每节课。这样学生在接受新内容时,先遇到一个熟悉的电路模型,自然产生一种亲切感,激发起针对旧电路学习新内容、解决新问题的兴趣。笔者在讲解线性直流电路时,一开始介绍电路的线图时,就以具有4个节点,6条支路,3个网孔的电路模型为例,如图5 (a) 所示图5(a)654213IIIIII撇开电路元件特性,只根据电路结构约束,上图可列写3个独立节点的KCL电流方程和3个独立回路(网孔)的KVL电压方程。接下来从电路完备的2b方程,到支路电流分析法,再到回路电流分析法,都延用这个电路线图,只不过求解具体响应时,每条支路添
11、加上必要的电路元件,如图5 (b) 所示。图5(b)R3R6R5R4R26IIIIIIR1+-S3US1US4采用此方法,使线性直流电路理论对于初学者看似一个个分散的内容,通过一幅主电路图贯穿起来,便于学生理解和接受。25 小结通过电路理论基础课的教学,逐步培养了学生对知识掌握的科学态度、科学方法,提高自身的科学素质和科学创造精神,为造就高层次电气科技人才做准备。3 主要参考教材及其特点:教材1:孙桂瑛主编,电路理论基础 哈工大出版社出版,2001年1月其主要特点是:1、教材理论体系严谨,内容安排采用按激励划分的原则。2、该教材不仅注重知识内容的结构,还注重体现了“链式系统”教学法的思想。引导
12、读者由浅入深、循序渐进的学习。3、教材的例题与理论知识点紧密结合。采用例题分散难点的策略,使教学方法更加灵活。4、为提高读者应用计算机分析电路的能力,适应计算机发展时代的要求,本书还特别介绍了最新版本的Pspice (For Windows) 电路分析软件。教材2:邱关源主编,电路第四版 高等教育出版社出版,1999年6月其主要特点是:1、教材注重协调基本内容、传统内容和新内容之间的关系。例如介绍传统的等效变换法和电路的列解方程法同时,把在模拟电子学中将要作详细介绍的运算放大器拿到电路理论中来,从元件外特性的角度提前介绍运算放大器,进而把传统的电路分析方法有效的应用到含运放的电路分析中去,为后
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