中南大學(xué)《電工學(xué)》教學(xué)大綱

《電工學(xué)A》教學(xué)大綱課程編號(hào)：091110X1課程名稱：電工學(xué)A英文名稱：ElectricalEngineeringA學(xué)時(shí)與學(xué)分：64學(xué)時(shí)/4學(xué)分，含課內(nèi)實(shí)驗(yàn)12學(xué)時(shí)。先修課程要求：本課程的先修課程是“大學(xué)物理”。通過(guò)物理課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具有電的基本理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，為后續(xù)課程電工學(xué)Ⅰ的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。適應(yīng)專業(yè)：地質(zhì)、安全、礦物、生物工程、生物技術(shù)、資生、測(cè)繪、材料科學(xué)、粉體、材化、交通運(yùn)輸、物流、工程力學(xué)、化工、制藥、復(fù)合材料、應(yīng)化、粉冶。參考教材：（1）《電工學(xué)》，李飛主編，中南大學(xué)出版社，2010（2）《電工學(xué)》第六版上、下冊(cè)，秦曾煌主編，高等教育出版社，2006課程簡(jiǎn)介：“電工學(xué)A”是一門面對(duì)非電專業(yè)開(kāi)始的公共基礎(chǔ)課，包含電路、電機(jī)控制、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等四方面的內(nèi)容，上課時(shí)數(shù)為64學(xué)時(shí)，其中含實(shí)驗(yàn)6個(gè)計(jì)12學(xué)時(shí)。電路部分主要介紹直流和正弦交流電路的分析與計(jì)算方法；電機(jī)控制闡述常用的低壓控制電器和電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路等；模擬電子技術(shù)含半導(dǎo)體常用器件、基本放大電路、集成運(yùn)算放大器的分析與計(jì)算；數(shù)字電子技術(shù)則對(duì)基本門、觸發(fā)器和由其組成的組合邏輯電路與時(shí)序邏輯電路進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。一、本課程在培養(yǎng)方案中地位、目的和任務(wù)本課程是非電類專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，也是一門應(yīng)用性、實(shí)踐性比較強(qiáng)的課程。本課程的作用與任務(wù)使學(xué)生通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，能拓寬視野、開(kāi)闊思維，提高能力，在獲得電工、電子技術(shù)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能的同時(shí)，熟悉其應(yīng)用和發(fā)展；通過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)學(xué)會(huì)常規(guī)儀器的使用、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量和分析，書(shū)寫(xiě)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，為從事與本專業(yè)有關(guān)的工程技術(shù)與科研工作奠定較好的基礎(chǔ)。二、課程的基本要求1.了解以下基本概念（1）電路電路模型，理想電路元件，電壓和電流的參考方向，結(jié)點(diǎn)、支路與回路，正弦量的三要素，有效值，超前與滯后，相位差，相量，相量圖，容抗、感抗和阻抗，有功功率、無(wú)功功率和視在功率，功率因數(shù)，三相電源與三相負(fù)載，相電流與線電流，相電壓與線電壓，穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)，激勵(lì)和響應(yīng)，初始值與穩(wěn)態(tài)值，時(shí)間常數(shù)。（2）電機(jī)控制電壓與電流比，同極性端，鼠籠式和繞線式異步電動(dòng)機(jī)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率，機(jī)械特性，最大轉(zhuǎn)矩，額定轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，常開(kāi)與常閉觸點(diǎn)，自鎖與互鎖。（3）模擬電子技術(shù)PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?，整流，濾波，穩(wěn)壓，放大，電流放大系數(shù)，靜態(tài)工作點(diǎn)，電壓放大倍數(shù)，輸入與輸出電阻，耦合，零點(diǎn)漂移，交越失真，電壓傳輸特性，負(fù)反饋。（4）數(shù)字電子技術(shù)邏輯門，邏輯函數(shù)，真值表，邏輯代數(shù)，組合邏輯與時(shí)序邏輯，編碼與譯碼，主從觸發(fā)與邊沿觸發(fā)，寄存，計(jì)數(shù)，同步與異步，二進(jìn)制與十進(jìn)制計(jì)數(shù)，加法與減法計(jì)數(shù)。正確理解以下基本原理（1）電阻、電感、電容元件、理想電壓源和理想電流源的特性；（2）電路的功率平衡關(guān)系；（3）基爾霍夫定律（KCL、KVL）、疊加原理和等效電源定理；（4）R、C、L元件在交流電路中電壓與電流的關(guān)系；（5）提高功率因數(shù)的意義和方法；（6）變壓器變換電壓、電流和阻抗的原理；（7）三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理；（8）按鈕、交流接觸器、熔斷器和熱繼電器的工作原理；（9）電容元件和電感元件的特性，換路定律；（10）二極管、穩(wěn)壓管和晶體管的工作原理和特性；（11）整流、波電與穩(wěn)壓電路的工作原理；（12）放大電路的工作原理；（13）差分放大電路抑制零點(diǎn)漂移的原理；（14）集成運(yùn)放組成基本運(yùn)算電路、電壓比較器的工作原理；（15）邏輯代數(shù)的基本公式、常用邏輯門的符號(hào)和邏輯表達(dá)式；（16）加法器、編碼器和譯碼器的工作原理；（17）基本RS、JK、D觸發(fā)器的符號(hào)及特性表；（18）數(shù)碼寄存器工作原理；（19）同步、異步二進(jìn)制和十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的工作原理。掌握及正確應(yīng)用下列方法：（1）支路電流法；（2）用等效電源定理求解復(fù)雜電路中某一支路電流或電壓的方法；（3）正弦交流電路分析的相量法，交流電路的功率計(jì)算；（4）對(duì)稱三相電路的分析計(jì)算；（5）一階電路暫態(tài)分析的三要素法；（6）電動(dòng)機(jī)起停、正反轉(zhuǎn)自動(dòng)控制電路的工作原理（7）三種基本放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)估算法及微變等效電路分析法；（8）理想運(yùn)算放大器及其分析依據(jù)；（9）邏輯函數(shù)的不同表達(dá)方法及其相互轉(zhuǎn)換的方法；（10）組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)方法；（11）時(shí)序邏輯電路的分析方法。三、課程的基本內(nèi)容以及重點(diǎn)難點(diǎn)（一）基本內(nèi)容1．直流電路（1）電路的作用和組成（2）電路模型和電路變量（3）電路的參考方向（4）電路元件（5）基爾霍夫定律（6）支路電流法（7）疊加原理（8）等效電源定理2．交流電路（1）正弦量的基本概念（2）正弦量的相量表示法（3）單一的交流電路（4）串并聯(lián)交流電路（5）交流電路的功率（6）諧振（7）三相電路（8）安全用電3.動(dòng)態(tài)電路分析（1）動(dòng)態(tài)電路的基本概念及三要素法（2）換路定則及初始值的確定（3）一階電路的響應(yīng)4.變壓器（1）變壓器的基本結(jié)構(gòu)（2）變壓器的工作原理（3）變壓器的使用5.電動(dòng)機(jī)（1）三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)（2）三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理（3）三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（4）三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)（5）單相異步電動(dòng)機(jī)6.繼電接觸器控制系統(tǒng)（1）常用低壓電器控制電器（2）三相異步電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)、長(zhǎng)動(dòng)控制電路（3）三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制（4）Y-△啟動(dòng)控制電路7.半導(dǎo)體器件（1）半導(dǎo)體的基本知識(shí)（2）半導(dǎo)體二極管（3）半導(dǎo)體三極管（4）場(chǎng)效應(yīng)管8.基本放大電路（1）放大電路的工作原理（2）放大電路的靜態(tài)分析（3）放大電路的動(dòng)態(tài)分析（4）共射放大電路（5）共集放大電路（6）多級(jí)放大電路（7）差分放大電路（8）功率放大電路9.集成運(yùn)算放大器（1）集成運(yùn)算放大器概述（2）放大電路中的負(fù)反饋（3）基本運(yùn)算電路（4）電壓比較器（5）有源濾波器（6）RC正弦波振蕩電路10.直流穩(wěn)壓電源（1）直流穩(wěn)壓電源的組成（2）單相橋式整流電路（3）濾波電路（4）穩(wěn)壓電路11．組合邏輯電路（1）邏輯代數(shù)基礎(chǔ)（2）邏輯函數(shù)的表示方法（表達(dá)式、真值表、邏輯圖）及其相互轉(zhuǎn)換（3）基本門電路（4）組合邏輯電路的分析（5）組合邏輯電路的設(shè)計(jì)（6）常用的組合邏輯電路（半加器、全加器、數(shù)據(jù)選擇器、譯碼器）12．時(shí)序邏輯電路（1）觸發(fā)器（基本RS、同步RS、JK、維持阻塞D觸發(fā)器）（2）寄存器（數(shù)碼與移位寄存器）（3）計(jì)數(shù)器（二進(jìn)制與十進(jìn)制）（二）重點(diǎn)1．用戴維寧定理求解復(fù)雜電路中某一支路的電流或電壓的分析方法；2．正弦交流電路分析的相量法；3．一階電路暫態(tài)分析的三要素法；4.電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路；5．基本放大電路的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)分析法；6．集成運(yùn)放組成的基本運(yùn)算電路；8、組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)方法；9、時(shí)序邏輯電路的分析方法。（三）難點(diǎn)1．電流與電壓的參考方向與實(shí)際方向；2.基爾霍夫電壓定律（KVL）；3.正弦交流電路分析的相量計(jì)算與相量圖法；4．繼電—接觸器控制電路的分析（常開(kāi)、常閉、互鎖觸點(diǎn)的動(dòng)作分析）；5．基本放大電路的動(dòng)態(tài)分析、多級(jí)電壓放大倍數(shù)的計(jì)算；6.邏輯代數(shù)的基本定理；7．集成計(jì)數(shù)器的分析與設(shè)計(jì)。四、實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)是本課程的一個(gè)必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)一些實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，不僅讓學(xué)生鞏固和加深理解所學(xué)的理論知識(shí)，而且樹(shù)立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)與工程實(shí)際理念，使學(xué)生能獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。具體要求為：（1）認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的電工電子元器件、正確使用各種電工儀表和電子儀器；（2）會(huì)按圖接線并排除實(shí)驗(yàn)中遇到的故障與問(wèn)題；（3）能進(jìn)行正確的實(shí)驗(yàn)測(cè)試、讀數(shù)，會(huì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；（4）實(shí)驗(yàn)完畢后，會(huì)分析與整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、繪制曲線，寫(xiě)出規(guī)范的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。電工學(xué)A課內(nèi)安排如下6個(gè)實(shí)驗(yàn)：（1）線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)（5-3）；（2）阻抗的并聯(lián)及功率因數(shù)的提高（6-3）；（3）串聯(lián)諧振電路及電感參數(shù)（6-4）；（4）單管放大電路的分析（8-1）；（5）整流、濾波和穩(wěn)壓電路（10-3）；（6）邏輯門的應(yīng)用（12-3）；五、課程學(xué)時(shí)分配章節(jié)內(nèi)容學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)備注第1章直流電路62第2章正弦交流電路104其中習(xí)題課2學(xué)時(shí)第3章動(dòng)態(tài)電路分析4第4章磁路和變壓器2第5章電動(dòng)機(jī)第6章繼電接觸器控制系統(tǒng)2第7章半