教学大纲

《电工电子学》课程教学大纲

来源:管理科学与工程学院    浏览:次    发布时间:2008年12月12日

电工电子学》课程教学大纲

(1995年制订,2008年修订)

课程编号:200009

英 文 名:Electrotechnics and Electronics

课程类别:专业分类选修课

前 置 课:普通物理学

后 置 课:

学    分:4学分

课    时:68课时

主讲教师:温吉华、周林泉、梁勇等

选定教材:秦曾煌主编,电工学(上册、下册),第6版,北京:高等教育出版社,2004

课程概述:

目前,电工和电子技术的应用极为广泛,发展非常迅速,并且日益渗透到其它学科领域以促进其发展,在我国当前经济建设中占有重要的地位。本课程是非电类专业一门技术基础课程。它的主要任务是为学生学习专业知识和从事工程技术工作打好电工技术的理论基础,并使他们受到必要的基本技能的训练。本课程有些内容在物理课程中讲过。但物理中强调的是概念,而本课程强调的是工程应用。本课程也与后续的专业课不同,一般不讨论综合性的用电系统和专用设备,而只研究用电技术的一般规律和常用电气设备、元件及其基本电路。

教学目的:

电工电子学是一门非电专业的实践性较强的技术基础课,本课程的作用与任务是:使学生通过本课程的学习,获得电工和电子技术必要的基本理论、基本知识和基本技能,了解电工和电子技术的应用和我国电工和电子事业发展的概况,为学习后续课程以及从事有关工程技术工作和科学研究工作打下一定的基础。

教学方法:

本课程内容包括课堂理论教学和实验室实验两部分组成。理论教学采用黑板板书和多媒体课件相结合的教学方法。通过理论分析和例题讲解,使学生牢固掌握电路的基本概念、基本理论、和基本分析方法,对基本电路能熟练计算。通过布置一定量的习题,使学生巩固和加深对所学理论的理解,并培养分析能力和运算能力。通过实验,验证和巩固所学理论,训练实验技能,并培养严谨的科学作风。实验一人一组,分批进行,一般每批为15人左右。学生实验前要认真准备,写好预习报告才能进实验室,实验后的实验数据经老师确认签字后才能离开,课后写出实验报告。

各章教学要求及要点

上册 电工技术

第一章 电路的基本概念与基本定律

课时分配:4课时

教学要求:

在《物理学》中电学部分有关内容的基础上,讨论电路的基本概念与基本定律,本章具有承上启下的作用,是整个课程的基础。基本要求有:

1、 了解电路模型及理想电路元件的意义;

2、 理解电压、电流正方向的意义;

3、 理解电路基本定律并能正确应用;

4、 了解电路的有载工作、开路与短路状态,并能理解电功率和额定值的意义;

5、 掌握分析与计算简单直流电路和电路中各点电位的方法。

教学内容:

第一节 电路的作用与组成部分

一、 电路的作用。

二、 电路的组成。

三、 电路分析。

第二节 电路模型

一、 最简单的实际电路。

二、 理想电路元件。

三、 电路模型。

第三节 电路的基本物理量及其正方向

一、 电流。

二、 电压与电动势。

三、 功率。

四、 部分国际制词冠。

五、 额定值。

第四节 欧姆定律

一、 欧姆定律。

二、 线性电阻和非线性电阻。

第五节 电路的有载工作状态、开路与短路

一、 电源有载工作。

二、 电源开路。

三、 电源短路。

第六节 基尔霍夫定律

一、 几个基本概念。

二、 基尔霍夫电流定律。

三、 基尔霍夫电压定律。

第七节 电路中电位的概念及计算

一、 电位的概念。

二、 电位的计算。

思考题:

1、 Uab是否表示a端的电位高于b端的电位?

2、 2k的电阻中通过2mA的电流,试问电阻两端的电压是多少?

3、 有一台直流发电机,其铭牌上标有条有40kW230V174A。试问什么是发电机的空载运行、轻载运行、满载运行?负载的大小,一般指什么而言?

第二章 电路的分析方法

课时分配:4课时

教学要求:

掌握各种解题方法,为后续章、节打基础。基本要求有:

1、 掌握电阻串并联的等效变换方法;

2、 掌握电压源的特点及其等效变换;

3、 能熟练运用支路电流法、节点电位法、迭加原理和戴维南定理求解。

教学内容:

第一节 电阻串并联连接的等效变换

一、 电阻的串联。

二、 电阻的并联。

三、 电阻的混联。

第三节 电源的两种模型及其等效变换

一、 电压源模型。

二、 电流源模型。

三、 电源两种模型之间的等效变换。

第四节 支路电流法

一、 支路电流法。

二、 独立方程。

三、 解题步骤。

第五节 结点电压法

一、 概念。

二、 二个结点的结点电压公式。

三、 二个以上结点电压的计算。

第六节 叠加定理

一、 叠加定理。

二、 解题步骤。

第六节 戴维宁定理与诺顿定理

一、 置换定理。

二、 戴维宁定理。

三、 诺顿定理。

思考题:

1、 通常电灯开得愈多,总负载电阻是愈大还是愈小?

2、 试总结用支路电流法求解复杂电路的步骤。

第四章 正弦交流电路

课时分配:6课时

教学要求:

能分析、计算正弦交流电路。基本要求有:

1、 牢固掌握正弦交流电的三要素;

2、 熟练地运用相量法分析、计算正弦交流电路;

3、 掌握RLC单一参数电路的伏安关系,感抗与容抗的概念,明了功率和能量的意义;

4、 明确正弦交流电路中的有功功率、无功功率、视在功率和功率因数的含义和计算公式,会计算简单正弦交流电路的功率,了解提高功率因数的意义和方法。

教学内容:

第一节 正弦电压和电流的正方

一、 正弦交流电的基本概念。

二、 正弦量的表示方法。

三、 正弦量的三要素。

第二节 正弦量的相量表示法

一、 复数。

二、 用复数表示正弦量——相量。

三、 相量图。

第三节 单一参数的交流电路

一、 电阻元件的交流电路。

二、 电感元件的交流电路。

三、 电容元件的交流电路。

第四节 电阻、电感与电容元件串联的交流电路

一、 欧姆定律的相量形式。

二、 基尔霍夫定律的相量形式。

三、 电阻、电感和电容元件串联交流电路。

第五节 阻抗的串联与并联

一、 阻抗的串联。

二、 阻抗的并联。

第八节 功率因素的提高

一、 提高功率因数的意义。

二、 提高功率因数的方法。

思考题:

1、 根据教科书上的规定:写成,对不对?

2、 已知两正弦电流AA,试用复数计算电流 ,并画出相量图。

3、 电感元件中通过恒定电流时可视作短路,是否此时电感L为零?电容元件两端加恒定电压时可视作开路,是否此时电容C为无穷大?

4、 RLC串联的交流电路的功率因素是否一定小于1 

第五章 三相电路

课时分配:4课时

教学要求:

对三相电路的组成及他们的分析方法、特点和应用有个基本了解。基本要求有:

1、 掌握三相交流电对称三相交流、三相电压;线电压、相电压;线电流、相电流关系;

2、 了解中线的作用;

3、 会正确计算对称三相电路的电流、电压和功率。

教学内容:

第一节 三相电压

一、 概述。

二、 三相交流电动势。

三、 三相电源的连接。

第二节 负载星形联结的三相电路

一、 三相四线制的负载。

二、 对称三相负载的三相三线制联接。

三、 不对称负载的三相三线制联接。

第三节 负载三角形联结的三相电路

一、 不对称负载时的电压、电流。

二、 对称负载。

第四节 三相功率

一、 一般三相电路的功率。

二、 对称三相电路的功率。

思考题:

1、 如果交流发电机是两个极的,要得到频率为50Hz的电压,那么原动机的转速(r/min)应该等于多少?

2、 欲将发电机的三相绕组联成星形时,如果误将XYC联成一点(中性点),是否也可以产生对称三相电动势?

3、 为什么电灯开关一定要接在相线(火线)上?  

第七章 交流电动机

课时分配:4课时

教学要求:

了解三相开步电动机的结构、工作原理;学会选择和使用三相异步电动机。基本要求有:

1、 了解三相异步电动机的构造及其作用;

2、 正确理解三相异步电动机的异步转动原理;转差率的意义及旋转磁场的形成;

3、 掌握三相异步电动机的起动方法;合理的选择电动机 ;正确使用电动机。

教学内容:

第一节 三相异步电动机的构造

一、 气隙。

二、 定子。

三、 转子。

第二节 三相异步电动机的转动原理

一、 工作原理。

二、 旋转磁场。

三、 转差率。

第三节 三相异步电动机的定子电路和转子电路

一、 定子电路。

二、 转子电路。

第四节 三相异步电动机的转矩与机械特性

一、 电磁转矩。

二、 机械特性。

第五节 三相异步电动机的起动

一、 起动特性。

二、 起动方法。

第八节 三相异步电动机的铭牌数据

一、 型号。

二、 接法。

三、 电压。

四、 电流。

五、 功率与效率。

六、 功率因数。

七、 转速。

八、 绝缘等级。

九、 工作方式。

思考题:

1、 什么是三相电源的相序?就三相异步电动机而言,有无相序?

2、 频率为60Hz的三相异步电动机若接在50Hz的电源上,将会发生什么现象?

3、 三相异步电动机在一定负载转矩下运行时,如电源电压降低,电动机的转矩、电流及转速有无变化? 

第十章 继电接触器控制系统

课时分配:4课时

教学要求:

了解常用控制电器的结构、工作原理;能阅读常用继电接触控制电路图。基本要求有:

1、 掌握电磁式接触器、热继电器和时间继电器的结构、工作原理和功能;

2、 掌握点动、自锁、瓦锁和保护等基本环节的作用和表示方法;

3、 能正确阅读三相异步电动机的简单控制线路图,并能判别其正误和分析其工作过程。

教学内容:

第一节 常用控制电器

一、 手动电器。

二、 交流接触器。

三、 中间继电器。

四、 热继电器。

五、 熔断器。

六、 自动空气断路器。

第二节 笼型电动机直接起动的控制线路

一、 电路的工作过程。

二、 线路组成。

三、 绘制控制线路的原理图。

第三节 笼型电动机正反转的控制线路

一、 正反转主电路。

二、 分析正反转控制线路的工作过程。

三、 用复合按钮控制的正反转控制电路。

第四节 行程控制

一、 行程开关。

二、 工作台平行移动的控制。

第五节 时间控制

一、 空气式时间继电器。

二、 应用举例。

思考题:

1、 为什么热继电器不能作短路保护?

2、 为什么在三相主电路中只用二个(当然也可以用三个)热元件就可以保护电动机?

3、 通电延时和断电延时有何区别? 

下册 电子技术

第十四章 二极管和晶体管

课时分配:6课时

教学要求:

了解二极管、三极管和稳压管的结构、工作原理及特征曲线为正确使用半导体器件、研究放大电路打下基础。基本要求有:

1、 了解半导体的导电特性及基本结构;

2、 掌握二极管的伏安特性及三极管的特征曲线;

3、 了解半导体二极管及三极管的主要参数。

第一节 半导体的导电特性

一、 本征半导体。

二、 N型半导体和P型半导体。

第二节 PN结及其单向导电性

一、 PN结的形成。

二、 PN结的单向导电性。

第三节 二极管

一、 基本结构。

二、 伏安特性。

三、 理想二极管的伏安特性。

四、 主要参数。

第四节 稳压二极管

一、 稳压管的特性。

二、 稳压电路。

三、 稳压管的主要参数。

第五节 晶体管

一、 基本结构。

二、 电流分配和放大原理。

三、 特性曲线。

四、 主要参数。

思考题:

1、 电子导电和空穴导电有什么区别?

2、 为什么空间电荷区靠N区的一侧带正,而靠P区的一侧带负电?

3、 晶体管的发射极和集电极是否可以调换使用,为什么? 

第十五章 基本放大电路

课时分配:9课时

教学要求:

掌握基本放大电路的组成、工作原理及放大器性能的改善;能计算两极阻容耦合放大器;掌握射随器的特点且能正确应用。基本要求有:

1、 应牢固掌握共发射极单管电压放大器的工作原理、放大电路的组成原则、交直流通路、输入电阻和输出电阻、图解分析法和微变等效电路分析法;

2、 掌握负反馈的概念,反馈电路的判别及对放大器性能的改善;

3、 掌握射随器的特点及在放大电路中的应用。

教学内容:

第一节 共发射极放大电路的组成

一、 基本共射放大电路。

二、 各元器件及作用。

三、 电路的简化。

四、 组成原则。

第二节 放大电路的静态分析

一、 为什么要设置静态工作点。

二、 放大电路静态值的确定。

第三节 放大电路的动态分析

一、 放大电路的性能指标。

二、 动态分析方法。

第四节 静态工作点的稳定

一、 温度对半导体三极管的影响。

二、 温度对静态工作点的影响。

三、 直流工作点的稳定。

四、 分压式偏置放大电路。

第六节 射极输出器

一、 静态分析。

二、 动态分析。

第七节 差分放大电路

一、 差分放大电路的工作原理。

二、 典型差分放大电路。

三、 差分放大电路的几种接法。

思考题:

1、 发现输出波形失真,是否说明静态工作点一定不合适?

2、 通常希望放大电路的输入电阻高一点还是低一点?对输出电阻呢?放大电路带负载能力是指什么?

3、 在放大电路中,静态工作点不稳定对放大电路的工作有何影响?

4、 与阻容耦合放大电路相比,直接耦合放大电路有哪些特殊问题?

第十六章 集成运算放大器

课时分配:4课时

教学要求:

了解基本数学运算,掌握运算放大器的基本数学运算。基本要求有:

1、 了解集成运算放大器的基本组成及其主要参数的意义;

2、 理解运算放大器的电压传输特性,理解理想运算放大器并掌握其基本分析方法;

3、 理解用运算放大器组成比例、加减、微分和积分运算电路的工作原理;

4、 理解电压比较器的工作原理和应用。

教学内容:

第一节 集成运算放大器的简单介绍

一、 集成运算放大器的特点。

二、 电路的简单说明。

三、 引脚。

四、 主要参数。

五、 理想运算放大器及其分析。

第二节 运算放大器在信号运算方面的应用

一、 比例运算。

二、 加法运算。

三、 减法运算。

四、 积分运算*

五、 微分运算*

第三节 运算放大器在信号处理方面的应用

一、 简单电压比较器。

二、 迟滞比较器。

思考题:

1、 什么是理想运算放大器?理想运算放大器工作在线性区和工作在饱和区时各有什么特点?

2、 要使运算放大器工作在线性区时,为什么通常要引入深度电压负反馈?

3、 什么叫虚地?同相输入端接地,反相输入端的电位接近地电位。既然这样,就把两个输入端直接接起来,是否会影响运算放大器的工作?

 第十七章 电子电路中的反馈

课时分配:4课时

教学要求

掌握LCRC振荡电路的自激原理、振荡条件及如何实现振荡。基本要求有:

1、 了解正弦波振荡电路自激振荡的条件;

2、 了解LC振荡器和RC振荡器的工作原理。

教学内容:

第一节 反馈的基本概念

一、 负反馈与正反馈。

二、 负反馈与正反馈的判别方法。

第二节 放大电路中的反馈

一、 负反馈的类型。

二、 负反馈对放大电路工作性能的影响。

第三节 振荡电路中的正反馈

一、 自激振荡。

二、 正弦波振荡电路。

思考题:

1、 什么是深度反馈?怎样理解“负反馈愈深,放大倍数降低得愈多,但电路工作愈稳定”。

2、 正弦波振荡电路中为什么要有选频电路?没有它是否也能产生振荡?,这时输出的是不是正弦信号?

3、 试说明振荡条件、振荡建立和振荡稳定三个问题。

第十八章 直流稳压电源

课时分配:4课时

教学要求:

掌握桥式整流电路、滤波电路的组成及工作原理;掌握基本稳压电路。基本要求有:

1、 掌握单相桥式整流电路的组成及工作原理;

2、 熟悉滤波电路的组成及工作原理;

3、 掌握稳压电路的稳压原理及实验电路。

教学内容:

第一节 整流电路

一、 单相半波整流电路。

二、 单相桥式整流电路。

第二节 滤波器

一、 电容滤波器。

二、 电感电容滤波器。

三、 形滤波器。

第三节 直流稳压电源

一、 稳压二极管稳压电路。

二、 恒压源。

三、 串联型稳压电路。

四、 集成稳压电源。

思考题:

1、 单相桥式整流电路的输出直流电压UO36V,直流电流为1.5A,试选用合适的二极管。

2、 在整流电路负载电压要求较高情况下,欲不通过变压器,直接将整流器和电网电压相连。则在测试和使用时要注意些什么?为会么?如果将负载某端接地,结果又如何?

实验一  直流电路

课时分配:3课时

实验要求:

1、电工仪表的使用及电阻元件伏安特性的测定

(1) 测定线性电阻元件和非线性电阻元件的伏安特性。

(2) 了解安培计和万用表的使用,并熟悉电工仪表的表示符号、准确度等级与测量误差。

(3) 学习直流稳压电源的使用方法。

2叠加原理和戴维南定理

(1) 通过实验验证并加深理解叠加原理和戴维南定理。

(2) 进一步熟悉直流安培计、万用表、直流稳压电源的使用方法。

实验二  正弦交流电路

课时分配:3课时

实验要求:

(1) 观察并研究电容与感性支路并联时电路中的谐振现象。

(2) 掌握提高功率因数的方法,理解提高功率因数的意义。

(3) 了解日光灯的工作原理,学会日光灯线路的连接。

(4) 掌握功率表的使用方法。

实验三  三相鼠笼式异步电动机的控制

课时分配:3课时

实验要求:

(1) 了解交流接触器、热继电器和按钮等几种常用控制电器的结构,并熟悉它们的联接方法。

(2) 通过实验操作,加深理解鼠笼式电动机直接启动控制线路的工作原理及各环节的作用。

(3) 了解复式按钮的结构,联接方法及其所起的作用,通过实验加深理解鼠笼式电动机正反转控制线路的工作原理,明确控制线路中两只接触器联锁的必要性。

(4) 了解行程开关的工作原理及其在控制电路中所起的作用,并用行程开关设计行程控制和自动循环控制。

(5) 了解时间继电器的工作原理及其延时时间的整定方法,并用时间继电器设计时间控制。

实验四  电子仪器仪表的使用

课时分配:3课时

实验要求:

(1) 学习示波器、函数发生器和晶体管毫伏表等电子仪器仪表的使用。

(2) 应用电子仪器、仪表测定电压、频率、周期和相位差等电路参数。

(3) 测定RC电路的幅频特性和相频特性曲线,以巩固各种电子仪器的使用方法。

实验五  单管放大电路

课时分配:3课时

实验要求:

(1) 学会正确调试放大电路的静态工作点。

(2) 测试放大电路的电压放大倍数,了解集电极电阻及负反馈电阻对电压放大倍数的影响。

(3) 测定放大电路的输入电阻及输出电阻。

(4) 测定放大电路的幅频特性。

(5) 观察放大电路静态工作点的设置与波形失真的关系。

附录:参考书目

1、 邱关源.电路[M].北京:高等教育出版社,2006.

2、 蔡元宇.电路与磁路[M].北京:高等教育出版社,2000.

3、 张永瑞陈生潭.电路分析基础[M].电子工业出版社,2003.

4、 程宪平.机电传动与控制[M].武汉:华中科技大学出版社,2003.

5、 隋振有.中低压电控实用技术[M].北京:2003.

6、 []William H.HaytJr.工程电路分析[M].北京:电子工业出版社,2002.

7、 童诗白.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2006.

8、 []Paul Horowitz, Winfield Hill.The Art of Electronics[M].北京:清华大学出版社,2003.

9、潘永雄.电子线路CAD实用教程[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001.

执笔人:周林泉   200811

审定人:孟秀丽      200811

院负责人:王海燕    200811


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