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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：
6
1．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，再建立网孔方程。
③不满足以上两种情况时，应增加电流源电压作变量来建立网孔方程。
此时，由于增加了电压变量，需补充电流源电流与网孔电流关系的方程。
补充图论知识，讲解独立的电流变量数和电压变量数所对应的图论中的连支数和树支数的关系。
用（b-n+1）个独立回路电流作变量，来建立回路方程。
由于回路电流的选择有较大灵活性，当电路存在m个电流源时，若能选择每个电流源电流作为一个回路电流，就可以少列写m个回路方程。
网孔分析法只适用平面电路，而回路分析法却是普遍适用的方法。
列出书上例题2-16电路的树，确定连支，确定回路电流方向，列回路方程求解。
让学生掌握这种方法的本质，完全可以运用。
特别注意：
回路分析法中两回路的共有支路有时会有多条，因而互电阻的确定要特别小心，容易发生遗漏互电阻的错误。
2．结点分析法及割集分析法
具有n个结点的连通电路的（n-1）个结点对第n个结点的电压，就是一组独立电压变量。
用结点电压作变量建立的电路方程，称为结点方程。
以结点电压为变量的结点方程的实质就是KCL方程。
求解（n-1）个结点方程，得全部结点电压，然后可求出各支路电压，由VCR方程可求得各支路电流。
含独立电压源电路的结点方程列写方法：
尽量使其成为结点电压，可不列该结点方程；若有电阻与电压源串联单口，先等效变换为电流源与电阻并联单口，再建立结点方程；若不满足以上情况，则应增加电压源的电流变量来建立结点方程，同时补充电压源电压与结点电压关系的方程。
注意：
对于电阻和电流源串联的支路可以等效为一个电流源支路，所以在列方程时与电流源串联的电阻不计入自电导和互电导中；对有多个电阻串接的支路，应算出总电阻，再计算其电导。
割集分析法的学习：
让同学明白树支电压是一组独立的电压变量，学习选择树支，尽量把电压源支路选为树支，可以少列方程。
让同学明白基本割集的确定，割集方程的本质是基本割集封闭面的KCL方程。
3．含受控源的电路分析
受控源用来模拟晶体管、运算放大器等多端器件的电子电路。
受控源与独立电源的特性完全不同，它们在电路中所起的作用也完全不同。
独立电源是电路的输入或激励，它为电路提供按给定时间函数变化的电压和电流。
受控源则描述电路中两条支路电压和电流间的一种约束关系，它的存在可以改变电路中的电压和电流，使电路特性发生变化。
由线性二端电阻和线性受控源构成的电阻单口网络的端口特性等效为一个线性二端电阻，其等效电阻值常用外加独立电源计算单口VCR方程的方法求得。
同样，可用外加电源计算端口VCR方程的方法，求得含线性受控源电阻单口网络的等效电路。
列写含受控源电路的网孔方程：
先将受控源作为独立电源处理；然后将受控源的控制变量用网孔电流表示。
列写含受控源电路的结点方程：
先将受控源作为独立电源处理；然后将控制变量用结点电压表示并移项整理。
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.网孔分析法和结点分析法要完全彻底掌握。
2.含受控源的电路的分析是本章内容的难点。
特别是用外加电源法求含受控源的电路的等效电路，由于方程列写要根据具体电路，没有一定的步骤可以遵循，是同学掌握的难点。
含受控源的电路的网孔方程和结点方程要特别注意列出所需的补充方程。
3.补充例题讲解等效电路对于被等效掉的电路而言是不等效的；补充例题讲解含受控源的电路的网孔方程和结点方程的列写。
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）
补充拓扑知识，理解独立电流变量和独立电压变量的取得方法，从而清楚网孔分析法和回路分析法的区别，结点分析法和割集分析法的区别。
把3-4节分解到3-1节和3-2节里面讲解，让学生更容易理解回路分析法和割集分析法。
含受控源电路的分析可以作为整章内容重点，不仅巩固了网孔分析法、结点分析法，还进一步练习了求解等效电路的外加电源法。
注意比较受控源和独立源的不同。
补充例题提醒学生注意：
1，在回路分析法中，两回路的共有支路有时会有多条，因而互电阻的确定要特别小心，容易发生遗漏互电阻的错误；2，在结点分析法中，对于电阻和电流源串联的支路可以等效为一个电流源支路，所以在列方程时与电流源串联的电阻不计入自电导和互电导中；对有多个电阻串接的支路，应算出总电阻，再计算其电导。
四、作业
必做题：
4，6，10，11，12，13，14，20，21，27，29
思考练习题：
8，9，15，17，18，19，22，24，25，30
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）
《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）
本章作业尤为重要，要求学生认真对待。
作业比前面稍多，对关键内容的把握是必须要通过作业来体验巩固。
本章依然采用黑板授课，这样列写方程的速度可以让同学更好掌握，更好感受到列写方程中的注意事项。
第四章
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：
8
一、教学内容及要求
1．叠加定理
叠加定理：
只要电路存在唯一解，由全部独立电源在线性电阻电路中产生的任一电压或电流，等于每一个独立电源单独作用所产生的相应电压或电流的代数和。
叠加定理给我们求解多个激励作用的线性电路的响应带来很大的方便。
2．戴维宁定理
含源线性电阻单口，在外加电流源存在唯一解的条件下，可以等效为一个电压源和电阻串联的单口网络。
电压源的电压等于单口网络在负载开路时的电压Uoc；电阻R0是单口网络内全部独立电源为零值时所得单口网络N0的等效电阻。
戴维宁定理在电路分析中得到广泛应用。
当只分析电路中某部分支路（记为NL）时，可将电路分解为两个单口NL与N1的连接（a）。
用戴维宁等效电路代替单口N1，不会影响单口NL（不必是线性的或电阻性的）中的电压和电流。
3．诺顿定理和含源单口的等效电路
诺顿定理：
含源线性电阻单口，在外加电压源存在唯一解的条件下，可以等效为一个电流源isc和电阻Ro的并联。
电流源的电流:
单口从外部短路时的端口电流isc；电阻Ro:
单口内独立源为零时网络No的等效电阻。
注意：
外加电流源具有唯一解的单口存在戴维宁等效电路；外加电压源具有唯一解的单口存在诺顿等效电路。
并非任何含源线性电阻单口网络都能找到戴维宁—诺顿等效电路。
戴维宁—诺顿定理能在电路结构和参数未知时，指出元件参数变动时电压和电流变化的规律，便于调试。
4．最大功率传输定理
最大功率传输定理：
含源线性电阻单口网络（Ro>0）向可变电阻负载RL传输最大功率的条件是：
负载电阻RL与单口网络的输出电阻Ro相等。
满足最大功率匹配条件时，Ro吸收功率与RL的相等，对uoc而言，传输效率为=50%。
对单口网络N中的独立源而言，效率可能更低。
5．替代定理
替代定理：
若N=电阻单口NR+任意单口NL，则:
①若端口u有唯一解，可用值为u的电压源替代NL；②若端口i有唯一解，可用值为i的电流源替代NL；③若端口u、i有唯一解，可用值为u/i的电阻替代NL
只要替代后的网络仍有唯一解，则不会影响单口网络NR内的电压和电流。
替代定理的价值：
一旦网络中某支路电压或电流成为已知量时，则可用一个独立源来替代该支路或单口网络NL，从而简化电路的分析与计算。
替代定理对单口网络NL并无特殊要求，它可以是非线性电阻单口网络和非电阻性的单口网络。
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．本章重点是戴维宁定理。
要熟练掌握叠加定理、最大功率定理。
2．本章难点是准确应用叠加定理求开路电压和短路电流，用外加电源法求等效电阻。
通过补充大量的例题来学习本章定理的应用，特别督促同学独立完成作业。
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）
因为已经学过外加电源法求解等效电路，所以要让同学体会本章内容可以更快捷准确求出等效电路。
戴维宁定理（诺顿定理）可以使等效电路的求解分为两部分：
开路电压（短路电流）和等效电阻。
叠加定理的应用可以使开路电压、短路电流的求解更容易。
单口内部源置零后，同样是用外加电源法，但等效电阻求起来一般容易多了。
这样，同学可以判断出第四章内容的意义。
四、作业
必做题：
3，5，6，7，9，10，11，13，14，15，16，17，21，22，23，26，29，30，31，32，33
思考练习题：
2，4，8，12，20，24，27，28，35
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）
本章作业最多，因为这是第一阶段基础知识总结的一章，要保证基础扎实，必须有足够的练习。
督促同学独立完成作业。
本章作业要重点评讲。
第五章
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：
2
一、教学内容及要求
1．理想变压器
理想变压器是根据铁心变压器的电气特性抽象出来的一种理想电路元件。
理想变压器是一种理想化模型。
它既可工作于交流又可工作于直流，对电压、电流的频率和波形没有任何限制。
表征理想变压器端口特性的VCR方程是两个线性代数方程，因而是一种线性双口电阻元件。
理想变压器有两个基本性质：
在任一时刻的功率都等于零；具有变换电阻的性质。
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．理想变压器VCR方程中极性的判断是难点、关键点，只要能正确写出理想变压器的VCR方程，一切都迎刃而解。
2．利用理想变压器变换电阻的性质，实现最大功率匹配问题。
3．含理想变压器电路的等效电路的求取。
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）
理想变压器是同学学习难点之一。
关键是理想变压器的初级次级之间的电压电流关系方程，即元件的VCR方程。
理想变压器的电压电流关系方程包含方向和大小的关系，在不同参考方向下要能正确写出VCR方程，判断电阻变换的趋势。
例题5
升级会员 