《电路分析与仿真》课程教学大纲

《电路分析与仿真》课程教学大纲
课程名称：电路分析
课程代码：
适用层次（本/专科）：本科
学时：64 讲课课时:64 实验课时:独立设课上机课时: 0 考核方式：考试
适用专业：自动化、电气工程及其自动化、电子信息、计算机科学与技术、电子封装技术、城市轨道交通工程技术（通信信号）等专业
教材：
李洪芹，刘海珊，张振华等，电路分析与仿真，机械工业出版社，2019
一、本课程在课程体系中的定位
《电路分析》是电气及电子信息类等专业的一门重要的技术基础课，核心必修课。

本课程从电路模型出发，着重讨论集总参数，线性非时变电路的基本概念，基本理论，基本分析方法，删减了一些过深内容，拓宽了适用面，能兼顾强电和弱电类专业的需要。

本课程的教学既要强调理论上的科学性，严密性，培养学生严谨的科学态度和分析问题的逻辑性与条理性，又要强调分析工程技术问题的观点与方法，培养学生从实际出发，在理论指导下灵活处理问题的能力。

二、教学目标
1、深入理解物理中的电学部分的基本概念和原理，学习并掌握电路的基本概念、基本定律定理以及基本分析计算方法，为后续专业课程打下良好的基础。

2、能够将数学、自然科学和工程基础知识运用到选择并建立系统或过程的适当的数学模型及求解中；
3、掌握课程中涉及到的电阻电路一般分析法、电路定理等，培养学生对电路的综合分析与判断能力。

4、掌握一种流行的电路分析软件，在本专业领域中能够运用自然科学和工程科学的基本原理对复杂的电路系统进行抽象、归纳，理解其局限性，并结合专业知识进行有效分解，以获得有效结论。

5、掌握课程中涉及到的一阶电路、相量法、正弦电流电路的分析和三相电路等，培养学生对电路的综合分析与判断能力，掌握一种流行的电路分析软件，在各相关专业领域中能够运用自然科学和工程科学的基本原理对复杂的工艺流程或信息处理流程进行抽象、归纳，理解其局限性，并结合专业知识进行有效分解，以获得有效结论。

三、教学效果
通过本课程的学习，学生可具备：
1. 从电路模型的建立思考问题、解决问题。

2. 掌握电路理论的基础知识。

3. 掌握电路分析与计算的基本方法。

4. 具备进行实验的初步技能。

四、教学内容与教学效果对照表
五、教学内容和基本要求
第1章电路的基本概念与基尔霍夫定律
教学内容：
电路和电路模型；电流和电压的参考方向；电功率和能量；电路元件；基尔霍夫定律；电位的概念。

教学要求：
了解电路分析的变量；
熟练掌握电路元件及其伏安特性；
掌握和熟练运用基尔霍夫定律；
理解电位和电压的区别以及应用。

重点难点：
【本章重点】电压电流的参考方向；元件的伏安特性；基尔霍夫定律。

【本章难点】正确认识电压、电流的实际方向与参考方向的联系和差别；根据电压、电流的参考方向正确判断元件是吸收还是发出功率；正确理解独立电源与受控电源的联系和差别；掌握和熟练运用基尔霍夫定律分析和计算电路。

第2章电阻电路的分析方法
教学内容：
电路的等效变换；电阻的串联和并联；电阻的Y形连接和△形连接的等效变换；电压源、电流源的串联和并联；实际电源的两种模型及其等效变换；输入电阻。

KCL和KVL的独立方程数；支路电流法；网孔电流法；回路电流法；结点电压法。

教学要求：
深刻理解电路等效变换的概念；
掌握电阻的等效变换；
掌握电源的等效变换；
掌握无源一端口网络的输入电阻计算方法。

了解KCL和KVL的独立方程数的概念；
了解支路电流法；
掌握网孔电流法；
掌握回路电流法；
掌握结点电压法。

重点难点：
【本章重点】熟练判别电阻的串联、并联和串并联并能运用电阻网络等效变换化简电路；熟练运用实际电源的两种模型及其等效变换；熟练掌握求解无源一端口网络的输入电阻。

掌握回路电流法（网孔电流法）和结点电压法的电路方程列写方法。

【本章难点】正确认识等效变换的条件和目的；正确运用电阻的串并联关系进行电阻网络等效变换；电源等效变换时对等效变换条件的正确运用；含受控源的一端口网络输入电阻的求解。

独立回路的确定；正确理解每一种方法的依据；含独立电流源和受控电流源的电路的回路电流方程的列写；含独立电压源和受控电压源的电路的结点电压方程的列写。

第3章电路定理
教学内容：
叠加定理；戴维宁定理和诺顿定理；最大功率传输定理。

教学要求：
熟练运用叠加定理求解线性电路；
了解替代定理及其应用范围；
熟练运用戴维宁定理和诺顿定理化简电路；
熟练应用最大功率传输定理。

重点难点：
【本章重点】掌握并能熟练运用叠加定理求解线性电路；戴维宁定理和诺顿定理。

最大功率传输定理。

【本章难点】各电路定理应用的范围和条件；电路定理应用中受控源的处理。

第4章电路的暂态分析
教学内容：
动态电路的方程及其初始条件；一阶电路的零输入响应；一阶电路的零状态响应；一阶电路的全响应；一阶电路的阶跃响应。

教学要求：
了解一阶电路的概念；
熟练应用KCL和KVL以及动态元件的伏安关系列写微分方程；
熟练应用电路基本定律、定理和基本计算方法，根据0+等效电路求解电路变量初始值；
熟练应用微分方程的经典解法求解一阶电路；
理解阶跃函数与阶跃响应。

重点难点：
【本章重点】动态电路方程的建立和动态电路初始值的确定；一阶电路时间常数的概念；一阶电路的零输入响应和零状态响应；求解一阶电路的三要素方法；暂态分量和稳态分量的概念。

【本章难点】应用基尔霍夫定律和电感、电容的元件特性建立动态电路方程；电路初始条件的概念和确定方法。

第5章正弦稳态电路的分析
教学内容：
复数；正弦量；相量法的基础；电路定律的相量形式。

阻抗和导纳；电路的相量图；正弦稳态电路的分析；正弦稳态电路的功率；复功率；交流电路的最大功率传输问题。

电路的串并联谐振
教学要求：
深刻理解相量形式的KCL、KVL电路元件的伏安关系；
掌握正弦量的有效值的概念、物理意义及公式。

掌握阻抗、导纳的概念；
熟练绘制电路相量图；
熟练应用电路方程的相量形式和电路定理解题；
掌握正弦电路的瞬时功率、平均功率、无功功率、视在功率和复功率；
掌握交流电路的最大功率传输问题的计算方法；
理解串并联谐振电路的特点和应用。

重点难点：
【本章重点】相量形式的KCL、KVL电路元件的伏安关系；正弦量的有效值的概念、物理意义及公式。

充分掌握阻抗、导纳的概念以及它们之间的等效变换；熟练掌握正弦稳态电路的分析；正弦稳态电路中的平均功率、无功功率、视在功率、功率因数的概念及计算；最大功率传输。

【本章难点】运用相量法分析正弦稳态电路时的复数运算不同于电阻电路的实数运算；如何利用复功率守恒定律化简电路的计算；应用相量图分析电路的方法。

第6章三相电路
教学内容：
对称三相电源；对称三相电路的组成及其电压和电流的相值和线值之间的关系；对称三相归结为一相的计算方法；三相的功率和测量。

教学要求：
明确对称三相电源、对称三相负载和对称三相电路的概念；
理解掌握线电压、线电流、相电压和相电流的含义；
掌握对称三相电路的计算方法，能将对称三相电路化为一相进行计算；
理解三相电路的瞬时功率具有的特点，能够熟练掌握和运用三相电路的平均功率的计算方法。

了解三相电路功率测量；
了解不对称三相电路概念。

重点难点：
【本章重点】三相电路的概念；星形连接、三角形连接下的线电压（电流）与相电压（电流）的关系；对称三相电路归结为一相电路的计算方法；对称三相电路的功率分析。

【本章难点】如何利用线电压、线电流、相电压和相电流之间的关系化简电路。

六、课内实验、上机等内容和基本要求
电路实验属于独立设课实验。

七、课时分配
八、课程考核
1. 期末考核(60%): 期末考查
2. 课堂表现(20%): 旷课（迟到）、积极回答问题、参与讨论
3. 平时作业(20%): 阶段测验并认真完成课后作业。