《電路分析基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱

《電路分析基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱課程名稱：電路分析基礎(chǔ)課程編號：F098091571英文名稱：FundamentalsofCircuitAnalysis學(xué)時：64學(xué)時 學(xué)分：4學(xué)分開課學(xué)期：第2學(xué)期適用專業(yè)：應(yīng)用物理學(xué)、光電信息科學(xué)與工程課程類別：理論課課程性質(zhì)：選修課程先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理一、課程的性質(zhì)及任務(wù)《電路分析基礎(chǔ)》是應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)和光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的一門主要專業(yè)核心課，是一門理論性和實踐性都很強的綜合性課程本課程從電路模型出發(fā)，著重討論集總參數(shù)、線性非時變電路的基本概念、基本理論、基本分析方法。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生理解電路的基本概念，掌握電阻電路、正弦穩(wěn)態(tài)電路、互感電路的工作原理以及電路時域、頻域分析方法。通過本課程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和分析問題的邏輯性與條理性、精益求精的工匠精神以及奮發(fā)圖強的科技報國精神；培養(yǎng)學(xué)生從實際出發(fā)，在理論指導(dǎo)下靈活處理問題的能力，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下基礎(chǔ)。依據(jù)河北工程大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)和光電信息科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)計劃，本課程需要培養(yǎng)學(xué)生的能力是：1、能對電子類復(fù)雜工程問題建立合適的模型并求解2、能夠應(yīng)用工程科學(xué)和數(shù)學(xué)模型方法正確表達電子類復(fù)雜工程問題3、能選用裝置或搭建模塊，制定并實施科學(xué)的實驗方案二、課程目標(biāo)與要求2.1課程目標(biāo)1、能解釋電路的基本概念；能利用基爾霍夫定律、電源互換等效定理、疊加定理等電路基本定律分析簡單電路。2、能使用串并聯(lián)電阻的規(guī)律，分析求解星形聯(lián)接和三角形聯(lián)接之間的等效變換；理解電壓源和電流源之間的等價轉(zhuǎn)換。3、能熟練使用支路電流法、回路電流法和節(jié)點電壓法求解電路。4、了解能應(yīng)用戴維寧定理或諾頓定理對線性有源二端電路進行等效，并用于解決功率傳輸、系統(tǒng)級聯(lián)等問題。5、了解運算放大器的靜態(tài)特性，并能分析含運算放大器的電阻電路。6、能求解電容、電感等電路的等效電容和等效電感。7、能利用三要素法求解直流電源作用下的一階動態(tài)電路方程。8、能理解并求解二階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)。

序號課程目標(biāo)理論教學(xué)課后作業(yè)課內(nèi)實驗1能解釋電路的基本概念；能利用基爾霍夫定律、電源互換等效定理、疊加定理等電路基本定律分析簡單電路。HL2能使用串并聯(lián)電阻的規(guī)律，分析求解星形聯(lián)接和三角形聯(lián)接之間的等效變換；理解電壓源和電流源之間的等價轉(zhuǎn)換。HL3能熟練使用支路電流法、回路電流法和節(jié)點電壓法求解電路。HL4了解能應(yīng)用戴維寧定理或諾頓定理對線性有源二端電路進行等效，并用于解決功率傳輸、系統(tǒng)級聯(lián)等問題。HL5了解運算放大器的靜態(tài)特性，并能分析含運算放大器的電阻電路。HL6能求解電容、電感等電路的等效電容和等效電感。HL7能利用三要素法求解直流電源作用下的一階動態(tài)電路方程。HL8能理解并求解二階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)。HL2.2課程目標(biāo)與培養(yǎng)環(huán)節(jié)對應(yīng)矩陣注：H表示該能力的在此環(huán)節(jié)重點培養(yǎng)；L表示該能力在此環(huán)節(jié)有所涉及。2.3目標(biāo)達成度的評價1、課程目標(biāo)1、3、5、6主要通過理論教學(xué)環(huán)節(jié)進行培養(yǎng)，在課后作業(yè)中有所涉及。通過期末考試和課后作業(yè)中概念性、應(yīng)用或分析計算等綜合性題目進行考核，目標(biāo)達成綜合以上內(nèi)容進行評價。2、課程目標(biāo)2、4、7、8主要通過理論教學(xué)環(huán)節(jié)進行培養(yǎng)，在課后作業(yè)中有所涉及。主要通過期末考試和課后作業(yè)中計算性題目進行考核。目標(biāo)達成綜合以上內(nèi)容進行評價。三、教學(xué)方法及手段1、理論教學(xué)以課堂講授為主，采用板書和PPT、雨課堂相結(jié)合的教學(xué)方法，貫徹理論聯(lián)系實際的原則，并注意學(xué)生邏輯思維能力、工程觀點和分析與解決問題能力的培養(yǎng)。根據(jù)本課程的特點，必須嚴(yán)格要求學(xué)生獨立完成一定數(shù)量的習(xí)題。2、課程強調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，通過學(xué)生自行查閱文獻或書籍的方式，掌握一種電路仿真工具，能夠?qū)崿F(xiàn)電路的仿真、分析，加強學(xué)生獨立思考、獨立分析、獨立解決典型問題的能力。四、課程的基本內(nèi)容與教學(xué)要求第1章電路元件和電路定律[教學(xué)目的與要求]：了解實際電路與電路模型的關(guān)系，理解集總參數(shù)電路的概念；掌握電壓、電流及其參考方向、電功率、能量的概念；熟練掌握基爾霍夫定律及歐姆定律；理解電路等效的概念；掌握理想電壓源、電流源及受控源的概念與特點，熟練應(yīng)用實際電源模型的互換等效定理。[本章主要內(nèi)容]：1.1電路模型1.2電路變量（支撐課程目標(biāo)1）1.3歐姆定律（支撐課程目標(biāo)）1.4理想電源（支撐課程目標(biāo)1）1.5基爾霍夫定律（支撐課程目標(biāo)1）1.6電路等效（支撐課程目標(biāo)1）1.7實際電源的模型及其互換等效（支撐課程目標(biāo)1）1.8受控源與含受控源電路的分析（支撐課程目標(biāo)1）[本章重點]：1、基爾霍夫定律2、電阻的串并聯(lián)等效、理想電源的串并聯(lián)等效3、實際電壓源、電流源模型的互換等效4、含受控源電路的分析[本章難點]：1、電路等效的概念2、受控源及含受控源電路的分析第2章簡單電路的分析方法[教學(xué)目的與要求]：熟練掌握支路電流法、網(wǎng)孔分析法和節(jié)點電位法；掌握疊加定理、齊次定理和替代定理；熟練掌握戴維寧定理和諾頓定理；了解最大功率傳輸?shù)暮x，能夠應(yīng)用最大功率傳輸定理。[本章主要內(nèi)容]：2.1支路電流法2.2網(wǎng)孔分析法（支撐課程目標(biāo)2）2.3節(jié)點電位法（支撐課程目標(biāo)2）2.4疊加定理、齊次定理和替代定理（支撐課程目標(biāo)1）2.5等效電源定理（支撐課程目標(biāo)3）2.6最大功率傳輸定理（支撐課程目標(biāo)3）[本章重點]：1、網(wǎng)孔分析法2、節(jié)點電位法3、疊加定理、替代定理4、戴維寧定理和諾頓定理5、最大功率傳輸定理[本章難點]：1、替代定理2、戴維寧定理、諾頓定理第3章線性電阻電路的一般分析方法[教學(xué)目的與要求]：熟練掌握電容元件、電感元件及其電壓-電流關(guān)系、電容、電感的儲能，掌握電容元件、電感元件的串并聯(lián)等效；熟練掌握直流作用下一階動態(tài)電路的三要素法；理解零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)，以及暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)的概念；掌握階躍函數(shù)與階躍響應(yīng)的概念。[本章主要內(nèi)容]：3.1支路電流法（支撐課程目標(biāo)4）3.2回路電流法（支撐課程目標(biāo)4）3.3節(jié)點電壓法（支撐課程目標(biāo)4）[本章重點]：1、支路電流法2、回路電流法3、節(jié)點電壓法[本章難點]：節(jié)點電壓法第4章電路的若干定理[教學(xué)目的與要求]：理解幾個重要的電路定理，包括疊加定理、替代定理、戴維南定理、諾頓定理、特勒根定理、互易定理和對偶原理。深入理解這些定理的含義對深入理解電路的性質(zhì)和簡化電路分析都是重要的。[本章主要內(nèi)容]：4.1疊加定理（支撐課程目標(biāo)5）4.2替代定理（支撐課程目標(biāo)5）4.3戴維南定理和諾頓定理（支撐課程目標(biāo)5）4.4特勒根定理（支撐課程目標(biāo)5）4.5互易定理（支撐課程目標(biāo)5）4.6對偶電路與對偶原理（支撐課程目標(biāo)5）[本章重點]：1、戴維南定理2、疊加定理3、特勒根定理[本章難點]：1、戴維南定理2、特勒根定理第5章含運算放大器的電阻電路[教學(xué)目的與要求]：了解運算放大器的靜態(tài)特性，繼而了解并掌握運算放大器的電路模型，最后結(jié)合幾個實例研究含有運算放大器的線性電阻電路的分析方法。[本章主要內(nèi)容]：5.1運算放大器和它的靜態(tài)特性（支撐課程目標(biāo)6）5.2含運算放大器的電阻電路分析（支撐課程目標(biāo)6）[本章重點]：1、含運算放大器的電阻電路分析[本章難點]：含運算放大器的電阻電路分析第6章電容元件和電感元件[教學(xué)目的與要求]：了解并掌握電容、電感元件的基本特性，導(dǎo)出元件的特性方程，即電壓與電流的關(guān)系，并給出電容、電感的儲能表達式。對電容、電感的串、并聯(lián)電路，分析了等效電容、電感的計算方法。[本章主要內(nèi)容]：6.1電容元件（支撐課程目標(biāo)7）6.2電容的串聯(lián)與并聯(lián)電路（支撐課程目標(biāo)7）6.3電感元件（支撐課程目標(biāo)7）6.4電感的串聯(lián)與并聯(lián)電路[本章重點]：1、電容的串聯(lián)與并聯(lián)電路2、電感的串聯(lián)與并聯(lián)電路[本章難點]：電感的串聯(lián)與并聯(lián)電路第7章一階電路[教學(xué)目的與要求]：了解并掌握僅包含一個電感或電容的線性非時變電路，這樣的電路可以用一階線性常系數(shù)微分方程來描述，稱其為一階電路。了解并掌握應(yīng)用微分方程理論，從微分方程出發(fā)研究一階電路的動態(tài)規(guī)律，同時掌握零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)等概念。在此基礎(chǔ)上掌握在一些特定激勵下一階電路的簡便解法——三要素法。[本章主要內(nèi)容]：7.1動態(tài)電路概述（支撐課程目標(biāo)7）7.2電路中起始條件的確定（支撐課程目標(biāo)7）7.3一階電路的零輸入響應(yīng)（支撐課程目標(biāo)7）7.4一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)7.5一階電路的全響應(yīng)7.6求解一階電路的三要素法7.7脈沖序列作用下的RC電路[本章重點]：1、電路中起始條件的確定2、一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)3、一階電路的全響應(yīng)4、求解一階電路的三要素法[本章難點]：一階電路的全響應(yīng)、求解一階電路的三要素法第8章二階電路[教學(xué)目的與要求]：了解并掌握用解微分方程的經(jīng)典分析線性非時變二階電路，闡明二階電路的基本分析方法，并分析其中的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)等暫態(tài)現(xiàn)象。[本章主要內(nèi)容]：8.1線性二階電路的微分方程及其標(biāo)準(zhǔn)形式（支撐課程目標(biāo)7）8.2二階電路的零輸入響應(yīng)（支撐課程目標(biāo)7）8.3二階電路的零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)（支撐課程目標(biāo)7）8.4一個線性含受控源電路的分析[本章重點]：1、二階電路的零輸入響應(yīng)2、二階電路的零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)[本章難點]：二階電路的零輸入響應(yīng)、二階電路的零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)五、課程學(xué)時分配教學(xué)課次教學(xué)內(nèi)容教學(xué)環(huán)節(jié)與計劃時數(shù)教學(xué)環(huán)節(jié)計劃時數(shù)1電路模型、電路變量理論課22歐姆定律、理想電源理論課23基爾霍夫定律、電路等效理論課2４實際電源的模型及其互換等效、受控源與含受控源電路的分析理論課25支路電流法、網(wǎng)孔分析法理論課26節(jié)點電位法理論課27疊加定理、齊次定理和替代定理理論課28等效電源定理、最大功率傳輸定理理論課29支路電流法理論課210回路電流法理論課211節(jié)點電壓法理論課212習(xí)題課理論課213疊加定理、替代定理理論課214戴維南定理和諾頓定理理論課215特勒根定理、互易定理理論課216對偶電路與對偶原理理論課217運算放大器和它的靜態(tài)特性理論課218含運算放大器的電阻電路分析理論課219電容元件、電容的串聯(lián)與并聯(lián)電路理論課220電感元件、電感的串聯(lián)與并聯(lián)電路理論課221習(xí)題課理論課222動態(tài)電路概述、電路中起始條件的確定理論課223一階電路的零輸入響應(yīng)、一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)理論課224一階電路的全響應(yīng)理論課225求解一階電路的三要素法理論課226脈沖序列作用下的RC電路理論課227習(xí)題課理論課228線性二階電路的微分方程及其標(biāo)準(zhǔn)形式理論課229二階電路的零輸入響應(yīng)理論課230二階電路的零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)理論課231一個線性含受控源電路的分析理論課232復(fù)習(xí)與總結(jié)理論課2六、課程考核與成績評定6.1考核方式考核環(huán)節(jié)包括課程學(xué)習(xí)過程考核和期末考試，其中課程過程考核占總成績的30%，分別由課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)情況進行評定；期末考試成績占總成績的70%。各環(huán)節(jié)的比重如下。考核環(huán)節(jié)比重合計過程考核（平時成績）課堂表現(xiàn)15%30%作業(yè)15%期末成績期末測試70%70%總計100%100%總成績=平時成績+期末成績×70%6.2考核內(nèi)容及要求本課程為考試課?？己藘?nèi)容及分值分配如下：考核方式考核內(nèi)容分值課程目標(biāo)總分值期末考試70%電壓、電流、功率計算；替代定理、疊加定理等線性電路的定理10~25目標(biāo)1100分理想電源、受控源的概念及相關(guān)定理5~15目標(biāo)1利用網(wǎng)孔法或節(jié)點法分析電路5~15目標(biāo)2戴維寧、諾頓定理及最大功率傳輸問題5～15目標(biāo)3一階動態(tài)電路相關(guān)概念及三要素法10～20目標(biāo)4正弦交流電的概念、正弦穩(wěn)態(tài)電路相量法分析10～25目標(biāo)5含互感電路的分析、理想變壓器5～15目標(biāo)6RLC串聯(lián)諧振電路計算5~15目標(biāo)7過程考核30%課堂表現(xiàn)課堂測試、出勤情況15目標(biāo)1~730分課后作業(yè)作業(yè)完成情況15目標(biāo)1~76.3成績評定1.課堂表現(xiàn)課堂表現(xiàn)總分15分，主要由課堂測試情況評定，出勤情況為參考。課堂測試以客觀題（填空、選擇、判斷）為主，每學(xué)期隨堂測試10~15次，每次測試1~2道題目，每題1分，總分15分；課堂出勤情況作為參考，缺勤一次扣0.5分。2.課后作業(yè)課后作業(yè)總分15分，由作業(yè)完成情況評定。每次作業(yè)以10分滿分，最后按總分折算到15分，評分標(biāo)準(zhǔn)如下：評分標(biāo)準(zhǔn)分值標(biāo)準(zhǔn)描述課后作業(yè)9~10能夠按時認真完成作業(yè)、作業(yè)態(tài)度認真、書寫清楚，分析正確。7~8能夠按時完成作業(yè)、作業(yè)態(tài)度較好、書寫較清楚、計算、分析基本正確4~6能夠按時完成作業(yè)、字跡潦草、計算、分析有部分錯誤1~3能夠按時完成作業(yè)、作業(yè)態(tài)度一般、字跡潦草、分析計算錯誤較多0不交作業(yè)或作業(yè)態(tài)度不認真、抄襲他人作業(yè)3.期末考試采用閉卷考試形式進行，期末成績?yōu)榘俜种?，計入總成績時乘以70%，由教務(wù)處安排考試流程，考試內(nèi)容須覆蓋支撐全部畢業(yè)要求指標(biāo)的授課內(nèi)容，考試完成后在綜合教務(wù)系統(tǒng)中按照設(shè)定的占比系數(shù)錄入成績。七、課程評價與持續(xù)改進7.1課程評價課程評價周期定為每1年評價一次，采用成績分析法進行評價。課程達成評價根據(jù)應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)和光電信息科學(xué)與工程專業(yè)課程達成評價方法進行計算，評價結(jié)果用于持續(xù)改進。應(yīng)用物理系負責(zé)人組織教師實施課程評價，制定持續(xù)改進措施，監(jiān)督持續(xù)改進過程。課程負責(zé)人負責(zé)撰寫課程考核總結(jié)報告，實施課程評價持續(xù)改進。7.2持續(xù)改進1）日常教學(xué)：根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況，教師采取座