搜索
教师教案（2009—2010学年第2学期)课程名称：电路分析授课学时：72授课班级：公选任课教师：谢华教师职称：副教授教师所在学院：自动化工程学院电子科技大学教务处课程名称电路分析授课专业班级2009级课程编号30067036修课人数130课程类型必修公共基础课()；学科基础课()；专业核心课()选修专业选修()；任选课（）；公选课()；理论课()；实践课()授课方式课堂讲授为主（）；实验为主（）；自学为主（）；专题讨论为主（）；其他：是否采用多媒体授课部分内容采用考核方式及成绩构成考试()考查()成绩构成及比例：期末60%，半期30%，平时10%是否采用双语教学否学时分配讲授68学时；实验学时；上机学时；习题4学时；课程设计学时教材名称作者出版社及出版时间电路分析胡翔骏高等教育出版社2007.1参考书目1．电路分析基础（第三版）2．电路基本理论3．电路（第四版）李翰荪C．A．狄苏尔﹑葛守仁邱关原高等教育出版社1993.6人民教育出版社1979高等教育出版社授课时间第1周——第15周第一章一、教学内容及要求（按节或知识点分配学时，要求反映知识的深度、广度，对知识点的掌握程度（了解、理解、掌握、灵活运用），技能训练、能力培养的要求等）授课时数：5本章介绍电路的基本概念和基本变量，阐述集中参数电路的基本定律----基尔霍夫定律；定义三种电路元件：电阻，独立电压源和独立电流源；讨论集总参数电路的电压和电流必须满足的两类约束。1.电路和电路模型学习集总参数电路的定义，电磁过程视为集中在器件内部进行，电路的大小和形状不影响电路的特性；明白电路分析课程分析的是实际电路抽象出来的电路模型。2.电路的基本物理量学习电路的三个基本物理量电流、电压和电功率的定义，特别注意掌握电功率的定义和计算。特别注意参考方向的意义，明白现在的分析方式与以往的不同，让学生理解这三个基本物理量是代数量，在参考方向确定的情况下，得到的数值的正负反映了实际物理量的状况。注意电位和电压的区别，注意关联参考方向和非关联参考方向在计算吸收功率和发出功率的公式中的不同。3.基尔霍夫定律KCL：对于任何集总参数电路的任一结点，在任一时刻，流出该结点全部支路电流的代数和等于零。KCL的重要特性：给支路电流加上了线性约束；与电路元件的性质无关；揭示了在每一结点上电荷守恒；适用于非集总参数电路。KCL也适用于任何假想的封闭面，即流出任一封闭面的全部支路电流的代数和等于零（广义结点）。KVL：对于任何集总参数电路的任一回路，在任一时刻，沿该回路全部支路电压的代数和等于零。KVL的重要特性：给回路中各支路电压加上了线性约束；与电路元件的性质无关；揭示了每一个回路的能量守恒。KVL可以推广到任一闭合结点序列（闭合路径），即在任一时刻，沿任一闭合结点序列的各段电压(不一定是支路电压)的代数和等于零。总之，KCL对电路中任一结点(或封闭面)的各支路电流施加了线性约束；KVL对电路中任一回路(或闭合结点序列)的各支路电压施加了线性约束；KCL和KVL适用于任何集总参数电路、与电路元件的性质无关，不适用于非集总参数电路。4.电阻元件一个二端元件在任一时刻的电压u与其电流i的关系，由u-i平面上一条曲线确定，则此二端元件称为二端电阻元件线性时不变电阻的电压电流关系由欧姆定律描述。电阻元件与器件的不同：分别代表理想元件和实际器件，实际器件有额定功率的限制。5.独立电压源和独立电流源独立电压源（简称电压源）：电流无论为何值，其电压保持常量或按给定的时间函数变化。独立电流源（简称电流源）：电压无论为何值，其电流保持常量或按给定时间函数变化。电压源的电流由电压源以外的电路决定；电流源的端电压由电流源以外的电路决定。电源可发出功率，也可吸收功率。实际电源的电路模型可以用电阻与电压源串联模拟，或用电阻与电流源并联模拟。6.两类约束和电路方程支路电流受到KCL约束，支路电压受到KVL约束，这两种约束只与电路元件的连接方式有关，与元件特性无关━━拓扑约束。支路的电压和电流要受到元件特性(如欧姆定律)的约束，这类约束只与元件的VCR有关，与元件连接方式无关━━元件约束。列出反映这两类约束关系的KCL、KVL和VCR方程(称为电路方程)━━求解电路方程━━得到解答。对于具有b条支路n个结点的连通电路，可以列出线性无关的方程为：(n－1)个KCL方程，(b-n+1)个KVL方程和b个VCR方程。对于n个结点的连通电路，若已知n-1个独立电压，则可用观察法逐步推算出全部支路电压和支路电流。对于b条支路和n个结点的连通电路，若已知b-n+1个独立电流，则可用观察法推算出全部支路电流和支路电压。并非每个电路(模型)的各电压、电流都存在唯一解（可能无解，或有多个解答）。7.支路电流法和支路电压法2b方程的缺点是方程数太多，给手算求解联立方程带来困难。支路电流法的实质是将VCR代入KVL，加上原来的KCL方程；得到以b个支路电流为变量的b个线性无关的方程组(支路电流法方程)。支路电压法的实质是将VCR代入KCL，加上原来的KVL方程；得到以b个支路电压为变量的b个线性无关的方程组(支路电压法方程)。求解b个方程就能得到全部支路电流或电压，再利用VCR方程即可求得全部支路电压或电流。二、教学重点、难点及解决办法（分别列出教学重点、难点，包括教学方式、教学手段的选择及教学过程中应注意的问题；哪些内容要深化，那些内容要拓宽等等）1.集总参数假设的意义；2.参考方向的设定对分析电路带来的影响；3.基尔霍夫定律；4.独立的KCL、KVL方程个数的理解。三、教学设计（如何讲授本章内容，尤其是重点、难点内容的设计、构思）1.集总参数假设的意义，用牛顿经典力学定律与相对论力学定律的关系来说明集总参数假设的本质（能量守恒，电荷守恒）；2.参考方向的设定对分析电路带来的影响，举例说明相反的参考方向假设得到的结果相差一个负号；3.基尔霍夫定律，本质是能量、电荷在电路中守恒的反映。列写方程的时候，注意正负的判断。建议KCL用流入结点的电流总和等于流出结点的电流总和来列写，KVL方程用与绕行方向一致为正、相反为负、总和为零来列写。这样做不容易出错；4.独立的KCL、KVL方程个数的理解（补充讲解证明过程，帮助理解掌握）。四、作业必做题：9，21，25，27，29，41思考练习题：1，2，3，7，8，12，13，14，23，31，32，33，34，36。五、参考资料（应列出学生学习的参考书目，可根据课程自身的特点选择是否填写或者是否每章都填写）1．《电路分析基础》（第三版）2．《电路基本理论》六、教学后记（教学后记的内容包括教学计划的执行情况,效果如何,有什么经验教训,原因是什么,应如何改进等等；应该在该章（节）教学活动结束后填写）部分同学对于参考方向的设定对方程列写、计算结果的影响还不能完全明白，需要继续讲解并配合作业来把握。本部分为了帮助同学准确列写电路方程，采用写黑板讲解的办法授课，PPT课件供学生拷贝做课外学习巩固之用。第二章一、教学内容及要求（按节或知识点分配学时，要求反映知识的深度、广度，对知识点的掌握程度（了解、理解、掌握、灵活运用），技能训练、能力培养的要求等）授课时数：6一、教学内容及要求讲解两类有效的分析电路的方法：利用单口网络的等效电路来减小电路规模，从而减少方程数目；用独立电流或独立电压作变量来建立电路方程，减少方程变量的数目。1.分压电路和分流电路介绍电路对偶性概念并导出常用的分压公式和分流公式。讲解书上例题2-1，2-2，2-3和2-19。2.电阻单口网络等效单口网络：当两个单口网络的VCR关系完全相同时，称这两个单口是互相等效的。特别注意：等效单口内部的结构和参数一般并不相同，不等效。利用单口的等效来简化电路分析：电路中的某些单口用其等效电路代替时，不会影响电路其余部分的支路电压和电流。线性电阻单口网络端口特性可以等效为一个线性电阻和电压源的串联，或者等效为一个线性电阻和电流源的并联。通过计算端口VCR方程，可以得到相应的等效电路。初次学习用外施电源法求等效电路。注意让学生掌握：与电压源并联的电阻只影响电压源的电流（功率），不影响其它部分的电压和电流；与电流源串联的电阻只影响电流源的端电压（功率），不影响其它部分的电压和电流；只对局部的电压、电流感兴趣时，可将其分解为两个由两根导线相联的子网络，这样就可以用单口的等效电路来代替单口，使电路的支路数和结点数减少，从而简化电路分析。由于单口与其等效电路的VCR方程完全相同，这种代替不会改变电路其余部分的电压和电流。注意单口的划分：要求是明确的单口。3.电阻的星形联接和三角形联接用等效的概念得到电阻的星形联接和三角形联接相互转换的公式。4.简单非线性电阻电路分析以非线性电阻元件二极管为例介绍非线性电路的分析方法。让学生了解这样的分析方法：根据非线性电阻特性和单口负载特性使用解析法和图解法求电路的电压和电流。二、教学重点、难点及解决办法（分别列出教学重点、难点，包括教学方式、教学手段的选择及教学过程中应注意的问题；哪些内容要深化，那些内容要拓宽等等）用等效电路代替原有的复杂电路可以简化分析，这种等效对外成立、对被等效掉的电路来说是不等效的。本章重点是等效电路的求取，难点是外加电源法求等效电路。有两个问题注意解答：1.外加什么电源来求等效电路是正确的。这是同学常有的问题。2.用等效电路代替复杂端口来进行计算时，如何对外等效、对内不等效。这个问题用教材67页例题2-12来详细阐述。假设电路中与电流源串联的5欧姆电阻或与电压源并联的10欧姆电阻分别变化时，看电路的那些电流电压功率要改变，从而说明该章的关键点。三、教学设计（如何讲授本章内容，尤其是重点、难点内容的设计、构思）本章2-1节重点阐述对偶电路的概念，用例题2-1、2-2、2-3和2-19讲明分压分流公式的应用。重点讲述例题2-19。本章2-2节是重点。讲清楚等效电路的思路给电路分析带来的好处，讲明单口划分要是明确的单口。特别指出外加电源法外加什么电源是可以求出等效电路的。重点讲述例题2-12，做拓展延伸，说明单口等效电路对外等效、对内不等效的含义。额外设计两个问题：1.假定与电流源串联的5欧姆电阻变成10欧姆，电路中哪些响应会改变，哪些不会改变？假定与电压源并联的10欧姆电阻变成20欧姆，电路中哪些响应会改变，哪些不会改变？假定我要求计算电源的功率，必须在求出题目要求的电压后回到等效前的电路中求电源的电压或电流，才能正确求出功率。对比表明等效电路的方法使用时必须注意的事项。四、作业必做题：4，6，7，8，9，10，11，12，14，17，18，21思考练习题：5，13，21，23五、参考资料（应列出学生学习的参考书目，可根据课程自身的特点选择是否填写或者是否每章都填写）1．《电路分析基础》（第三版）2．《电路基本理论》3．《电路》（第四版）六、教学后记（教学后记的内容包括教学计划的执行情况,效果如何,有什么经验教训,原因是什么,应如何改进等等；应该在该章（节）教学活动结束后填写）督促同学要认真独立完成作业，不要依赖习题解答。本部分为了帮助同学准确列写电路方程，采用写黑板讲解的办法授课，PPT课件供学生拷贝做课外学习巩固之用。第三章一、教学内容及要求（按节或知识点分配学时，要求反映知识的深度、广度，对知识点的掌握程度（了解、理解、掌握、灵活运用），技能训练、能力培养的要求等）授课时数：61．网孔分析法及回路分析法具有b条支路和n个结点的平面连通电路，它的(b-n+1)个网孔电流就是一组独立电流变量。用网孔电流作变量建立的电路方程，称为网孔方程。求解网孔方程得到网孔电流后，可求出全部支路电流，再用VCR方程可求出全部支路电压。网孔分析法的实质是KVL，同时包含VCR，自动满足KCL。含电流源的电路的网孔方程的列写方法：①电流源出现在电路外围边界上时，该网孔电流等于电流源电流，成为已知量，不必列出此网孔的网孔方程。②若有电阻与电流源并联单口，可先等效变换为电压源和电阻串联单口，将电路变为仅由电压源和电阻构成的电路，