电工与电子技术课程教学大纲.docx

1、电工与电子技术课程教学大纲电工与电子技术（一）课程教学大纲课程名称：电工与电子技术课程代码：MEAU3009英文名称：Electrical & Electronic Technology I课程性质：专业必修课程 开课学期：第4学期 适用专业：机械专业学分/学时：2.5学分/45学时先修课程：高等数学 后续课程：无大学物理开课单位：机电工程学院大纲执笔人：潘明强课程负责人： 潘明强、黄海波、刘 吉柱大纲审核人：一、课程性质和教学目标（在人才培养中的地位与性质及主要内容，指 明学生需掌握知识与能力及其应达到的水平）课程性质：电工与电子技术(一)是是高等学校本科非电专业的一门专业必 修课程。本课程

2、针对机械工程及自动化专业的特点，通过本课程的学习，获得 电工技术必要的基本理论、基本知识和基本技能，了解电工技术应用和我国电 工事业发展的概况。能独立地应用这些基本概念、基本理论和基本方法来分析 和计算从工程实际中简化出来的各种直流电路、交流电路、变压器、电机、模 拟和数字电子技术等练习题，并具有一定的解决工程实际问题的能力，为学习 后续课程以及从事与本专业有关的工程技术等工作奠定必要的基础。课教学目标：电工与电子技术（一）是电气设计的基础学科。本课程主要 内容包括：电路的基本概念和定律、电路的分析方法、电路的暂态分析、正弦 交流电路、三相电路、交流电动机及继电器控制系统。了解电工技术的应用和

3、 发展概况，为学习后续课程以及从事与本专业有关的电工电子技术工作打下一 定的基础。通过对该课程的学习，要求学生基本掌握电路、电机、交流电路、 测量技术、控制技术的基本理论和基本分析方法；能够独立完成后续电工电子 学实验；了解和使用实际生活中常见的电工、电子设备；掌握电工电子技术的 基本应用。本课程的具体教学目标如下：1. 掌握电路基本概念，理解电路模型、电压和电流参考方向、欧姆定律、 电源的三种工作状态、基尔霍夫定律。2. 掌握电路的分析方法、电阻串并联等效变换、支路电流法、节点电压法， 理解戴维南原理。3. 理解电路的暂态分析方法、储能元件和换路定则；掌握 RC 电路的三种、，响应，熟悉微分

4、电流与积分电流。4. 掌握正弦交流电的向量表示方法、单一参数的交流电路及多参数的交流 电路并能进行计算，了解阻抗的串并联及功率因数提高方法。5. 理解三相电路及三角形负载和星型负载，并能进行计算。6. 了解交流电动就得基本原理，掌握异步机的启动方法及调速方法。7. 了解继电器看国内在系统，掌握各种继电器、会分析和设计电动机的启 动控制线路及正反转控制线路。教学目标与毕业要求的对应关系：毕业要求指标点课程目标对应关系说明毕业要求1：工程知识1-1能将掌握的数理知识，用于专业问题的理解、建 模、分析与求解教学目标1运用数学知识，电路工作 原理，对各种电路进行数 学建模并求解毕业要求1：工程知识1-

5、2能将掌握的制图、电工电子学、力学、机械原理、材料科学等专业基础 知识，用于解决机械加工制造等工程实际问题教学目标2掌握电路系统动、静态性 能分析方法，提出改善电 路性能的设计依据和改善 途径毕业要求2：问题分析2-3 能运用所学专业知识 与理论，分析复杂工程问 题的影响因素、关键环节 并证实解决方案的合理性教学目标3了解电路系统的实际构成 并直接体会电路各种参数 对信号输入输出性能的影 响毕业要求4：研究4-3能正确采集、整理实 验数据，对实验结果进行 关联、分析和解释，获取 合理有效的结论教学目标4能对搭建好的实验电路用 测量和采集设备能正确采 集实验数据，并对实验数 据进行分析，并能和理

6、论 计算进行对比毕业要求10：沟通10-1 能够对机械工程问题的关键技术和难点进行 口头或书面表达，跟公众 和同行有效沟通并能够合理决策教学目标5熟练的掌握基础知识并能 对技术点公开或现场进行 讲解和解释。二、课程教学内容及学时分配（含课程教学、自学、作业、讨论等内容 和要求，指明重点内容和难点内容。重点内容：；难点内容：）1、电路的基本概念与基本定律 （3 学时）（支撑教学目标 1）1.1 电路的作用与组成部分 1.2 电路模型1.3 电压和电流的参考方向 1.4 欧姆定律1.5 电源有载工作、开路与短路1.6 基尔霍夫定律1.7 电路中电位的概念及计算 目标及要求:1)理解电压与电流参考方

7、向的意义；2)理解电路的基本定律并能正确应用；3)了解电路的有载工作、开路与短路状态，理解电功率和额定值的意义； 4)会计算电路中各点的电位。 讨论内容电压和电流的参考方向、基尔霍夫电流定律、基尔霍夫电压定律 作业内容：电路的基本物理量及其参考方向，欧姆定律，电源的有载工作状态、开路 和短路，基尔霍夫定律，电路中电位的概念及计算。2 、电路的分析方法 （3学时）2.1 电阻串并联连接的等效变换2.2 电阻星型联结与三角型联结的等效变换2.3 电源的两种模型及其等效变换2.4 支路电流法2.5 结点电压法2.6 叠加原理2.7 戴维宁定理与诺顿定理2.8 受控源电路的分析2.9 非线性电阻电路的

8、分析 目标及要求:1) 掌握支路电流法、叠加原理和戴维宁定理等电路的基本分析方法。1)了解实际电源的两种模型及其等效变换。2)了解非线性电阻元件的伏安特性及静态电阻、动态电阻的概念，以及简 单非线性电阻电路的图解分析法。 讨论内容1)理解星型和三角形联结的等效变换；2）支路电流方法和节点电压法；3）掌握戴维南原理和诺顿定理。 作业内容电压源和电流源及其等效变换，支路电流法，节点电压法；叠加原理，戴维南定理。3 、电路的暂态分析 （3学时）3.13.2电阻元件、电感元件、电容元件 储能元件和换路定则3.3 RC电路的响应3.43.5一阶线性电路暂态分析的三要素法 微分电路和积分电路3.6 RL电

9、路的响应 目标及要求:1）了解电阻元件、电感元件与电容元件的特征;2）理解电路的暂态和稳态、零输入响应、零状态响应、全响应的概念，以 及时间常数的物理意义；3）掌握换路定则及初始值的求法；4）掌握一阶线性电路分析的三要素法。 讨论内容1）RCRL暂态的三种响应；2）微分电流和积分电路。 作业内容换路定则与电压电流初始值的计算，一阶线性电路暂态分析的三要素法。 4、正弦交流电路 （9学时）4.14.24.34.44.54.64.74.84.9正弦电压与电流正弦量的相量表示法单一参数的交流电路电阻、电感与电容元件串联交流电路 阻抗的串联与并联复杂正弦交流电路的分析与计算 交流电路的频率特性功率因数

10、的提高非正弦周期交压和电流 目标及要求1)理解正弦量的特征及其各种表示方法；2)理解电路基本定律的相量形式及阻抗；熟练掌握计算正弦交流电路的相 量分析法，会画相量图；3)掌握有功功率和功率因数的计算,了解瞬时功率、无功功率和视在功率的 概念；4）了解正弦交流电路的频率特性，串、并联谐振的条件及特征；5）了解提高功率因数的意义和方法。 讨论内容1）掌握正弦量的向量几种表示方法；2）电阻、电感、电容元件交流电路的计算及向量表示；3）功率因数提高方法。 作业内容相量表示法，单一参数的正弦交流电路，RLC串联的正弦交流电路，阻抗 的串、并联，功率因数的提高。5 、三相电路 （3学时）5.1 三相电压5

11、.2 负载星形联结的三相电路5.3 负载三角形联结的三相电路5.4 三相功率 目标及要求1）搞清对称三相负载Y和联结时相线电压、相线电流关系;2）掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正确联接方法，理解中线 的作用;3）掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。 讨论内容星型连接和三角形连接区别及电压电流计算方法。 作业内容三相电源电压，负载Y型/型联接的三相电路，三相功率的分析与计算。 7、交流电动机 （2学时）7.1 三相异步电动机的构造7.2 三相异步电动机的转动原理7.3 三相异步电动机的电路分析7.4 三相异步电动机转矩与机械特性7.5 三相异步电动机的起动7.6 三相异步电动机的调

12、速7.7 三相异步电动机的制动7.8 三相异步电动机铭牌数据7.9 三相异步电动机的选择7.10 同步电动机(略)7.11 单相异步电动机 目标及要求1）了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理。2）理解三相交流异步电动机的机械特性，掌握起动和反转的方法,了解调 速和制动的方法。3）理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。 讨论内容1）三相异步电动机转差率；2）三相异步电动机启动性能；3）三相异步电动机启动方法。 作业内容电磁转矩计算及制动计算10、 继电接触控制系统 （5学时）10.110.210.310.410.5常用控制电器鼠笼式电动机直接起动的控制线路 鼠笼式电动机正反转的控制线路 行

13、程控制时间控制 目标及要求:1）了解常用低压电器的结构、功能和用途;2）掌握自锁、联锁的作用和方法;3）掌握过载、短路和失压保护的作用和方法;4）掌握基本控制环节的组成、作用和工作过程。能读懂简单的控制电路原 理图、能设计简单的控制电路。 讨论内容各种继电器的区别和使用方法、鼠笼电机的启动方法及各种互锁电路。 作业内容控制电器的结构和功能，鼠笼式电动机直接起动的控制线路，正反转控制 线路。11、实验一：直流电路实验（3学时） 目标及要求： 目标1）熟悉电路基本知识及接线技能2）熟悉叠加原理和戴维宁定理3）培养独立解决问题的能力 要求1）预习实验电路，理解电路的工作原理。2）学习把源于二端网络等

14、效成戴维南电路并进行计算；3）掌握叠加原理。12、单相交流电路实验（3学时） 目标及要求： 目标1）掌握单相交流电路的特点；2）熟悉电路参数的测量和功率因数的提高3）培养独立分析问题的能力 要求1）预习实验交流电路，理解电路的工作原理。2）能分析正弦交流电路；3）掌握L在交流中的特性。掌握提高功率因数的方法。13、三相交流电路实验（3学时） 目标及要求： 目标1）了解三相交流电路的特点；2）掌握三相异步电动机正反转控制电路的正确接线和操作过程；3）培养独立分析问题的能力 要求1）预习实验交流电路，理解电路的工作原理。2）能分析正弦交流电路；3）设计三相异步电动机既能点动、又能连续运行的控制电路

15、，进而验 证三相交流电路的电压、电流关系，以及三相电动机正反转三、教学方法在教学方式上，根据具体教学内容，综合运用课堂讲授和演示、课堂讨论、 课堂练习、发现学习法和自学指导法，通过引入问题和启发式教学，使学生更 加明确教学内容的知识体系，引导学生主动学习，激发内在学习动机，提高课 堂的积极性。在目前的实验教学条件基础上，及时采用实验练习法，强化所学 知识的理解和运用，培养学生解决实际问题的能力。在实验教学过程中，引导学生发现问题，思考解决方案，为后续教学内容作铺垫。1、电路的基本概念与基本定律知识点：电路模型、电压和电流的参考方向、基尔霍夫定律、电源的工作 状态以及电路中电位的计算重点：压和电

16、流的参考方向、基尔霍夫定律应用难点：基尔霍夫定律教学方法设计：首先介绍本课程的主要研究内容是电路的原理及其应用， 引出课程第一章的题目电路的基本概念和定律。这部分难点是电压和电流 的参考方向的判断，为了形象的表述方向用多媒体教学的方式展示，基尔霍夫 电压定律是电位降和电位升和应相等，所以用回路的方式来表述。电压和电流 参考方向吉基尔霍夫定律用实例演算加深学生对基本知识的理解。2、电路的分析方法知识点：电阻的串并联、电源两种模型等效变换、节点电压法、支路电流 法重点：电压源和电流源及其等效变换；支路电流法；节点电压法；叠加原 理。难点：戴维南定理；受控电源电路的分析。教学方法设计：首先介绍以前中

17、学物理学过电阻串并联方法、通过例子加 深印象，然后画出电阻三角形连接和星型连接的电路图，利用等效变换的原则 进行推导公式，再用例题加以说明。介绍讲解电压源和电流源的等效变换的原 则，并对等效进行列表对照，然后进行做题训练。接着就支路电流法进行讲解 并进行实例计算，一边牢固的掌握基本的知识点。叠加原理是电流分析的重点， 通过几个例子来进行实战掌握。戴维南原理应用较多，是分析复杂电流必要的 手段，通过电路分析和实例演算达到掌握的程度。3、电路的暂态分析知识点：电路的暂态、换路定律和时间常数的基本概念；RC、RL 电路的零 输入响应、零状态响应和全响应；微分电路和积分电路。重点：一阶线性电路暂态分析

18、的三要素法。难点：换路定则与电压和电流初始值的确定。教学方法设计：首先介绍电阻、电感和电容元器件并对他们的电压公式进行推导，接着介 绍储能元件的换路原则，引出 RC 的零状态响应并对电路的特性进行分析，接着 介绍零输入响应并推导微分方程最后求解，再接着介绍 RC 电路的全响应并推导 响应的公式，接着举例进行计算。介绍两种状态响应之后，引出一阶线性电路 暂态分析的三要素，并基于三要素直接可以写出 RC 电路的任一变量的通用表达式。基于 RC 电路引出积分电路和微分电流并对电路的波形进行分析，最后介绍 RL 电流的响应状态。4、正弦交流电路知识点：正弦交流电的三要素；电路基本定律的相量形式和相量图

19、；正弦 交流电路瞬时功率、有功功率、无功功率和视在功率的概念；RC电路的频率特 性。重点：简单正弦交流电路和复杂正弦交流电路的分析方法；串联谐振和并 联谐振：条件、特征、品质因数、通频带，提高功率因数的方法及其经济意义； 非正弦周期电路的线性计算方法。难点：相量图分析法。教学方法设计：通过日常生活中我们用电来引出正弦交流电路，介绍我国工频电压，有效 值和幅值的描述和之间关系，介绍正弦量的几种表示方法。接着引出单一参数 的交流电路:电阻、电感和电容，并对电阻、电感和电容的端电压进行了熟悉推 导。接着介绍了电阻、电感、电容串联的加了电路，推导了串联电路的端电压 和阻抗并画出相应的向量图。接着介绍正

20、弦交流电路中电压和电流的关系，并 列表来表述。接着又介绍了阻抗的串联和并联，进行举例计算。最后介绍了交 流电路的频率特性，并对低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器进行分析，同 时还介绍了谐振电路。5、三相电路知识点：三相电源和三相负载的联接方法；三相四线制中中线的作用。 重点：相电压（相电流）与线电压（线电流）及其在对称三相电路中的相互关系；三相四线制电路中电源及三相负载的正确连接；对称三相交流电路电 压、电流和功率的计算。难点：三角形和星型连接电压和电流关系教学方法设计：首先介绍发电机的基本原理，由此引出三相相差120度的三相正弦交流电， 并阐述三相交流电电压之间关系。接着介绍负在三角形连接电

21、路电压和电流向 量图，然后举例进行计算，最后介绍了三相电路的三相功率。7、交流电动机知识点：三相异步电动机的工作原理和基本结构、转动原理、旋转磁场的 产生、。重点：转差率和机械特性；鼠笼式三相异步电动机的起动、反转、调速和 制动方法；三相异步电动机的铭牌数据。难点：旋转电机磁场教学方法设计：首先讲解电机是能量转换装置，现代的机械装备都用电机来驱动，引出电 机的应用背景。进而介绍电机的基本结构方式，并用图片进行展示，同时用多 媒体展示电机的运动状态和原理，磁场的产生机制，异步机为什么会存在转差 率等。接着介绍电机的电磁转矩和相应的机械特性，电机本体介绍之后，介绍 电机的启动及制动方法，启动分星-

22、三角降压、自耦降压启动等。最后介绍电机 的变频调速和变极调速的方法。10、继电接触控制系统知识点：自动空气断路器、组合开关、按钮、熔断器、交流接触器、行程 开关、热继电器、中间继电器、时间继电器。重点：鼠笼式异步电动机的直接起动和正反转控制，行程控制，顺序控制。 难点：断电延时时间继电器；复杂的时间控制。教学方法设计：首先说明现代的设备主要有电机带动，在生产过程中需要控制电机，使生 产过程中对电动机进行自动控制，引出继电器控制系统，介绍组成控制系统的 按钮、开关、交流继电器、中间继电器、热继电器、熔断器和空气短路器。接 着利用这些器件可以设计电机的启动电路，首先讲解鼠笼型电动机正反转的控 制线

23、路。接着介绍了星-三角启动控制电路及能耗控制电路，最后通过实例讲解。四、考核及成绩评定方式考核方式：闭卷笔试，平时作业，实验报告成绩评定方式：期中考试20%，期末考试50%，平时成绩20%（平时作业、 到课率），实验报告10%五、教材及参考书目指定教材：秦增煌，电工学（上、下册），高等教育出版社，第六版，2004年参考书目：1电工技术网络课程 2电工技术网络课程北方交通大学 大连海事大学张晓东主编 于双和主编3电工学（上，下册） 电子教案中国矿业大学王香婷主编4.电工基础北京：高等教育出版社 1998谭恩鼎5. 模拟电子技术基础 6. 数字电子技术基础高等教育出版社 高等教育出版社第三版第四版董诗白等阎石