《電路與電子技術》課程簡介
電路基礎部分
電路基本概念與定律:課程伊始,會引領學生深入理解電路的基本概念,如電路的組成結構、各部分的功能以及電路模型的構建方法。同時,著重講解電路中的常用物理量,包括電流、電壓、電阻、功率等,讓學生明晰這些物理量的定義、單位以及相互之間的關系。在此基礎上,詳細闡述基爾霍夫定律這一電路分析的基石,包括基爾霍夫電流定律(KCL)和基爾霍夫電壓定律(KVL)。通過實際電路案例,引導學生熟練運用 KCL 和 KVL 進行電路分析,求解電路中的電流和電壓,為后續(xù)更復雜的電路分析奠定堅實基礎 。
電路分析方法:為幫助學生掌握多樣化的電路分析手段,課程會介紹一系列實用的電路分析方法。其中,電路的等效變換方法教會學生如何將復雜的電路簡化為易于分析的等效電路,例如電阻的串并聯等效變換、電源的兩種模型(電壓源與電流源)及其等效變換等。疊加定理則讓學生理解在線性電路中,多個電源共同作用時的響應等于各個電源單獨作用時響應的疊加,從而能夠分步驟分析復雜電路。戴維南定理能夠將一個含源線性一端口網絡等效為一個電壓源與電阻串聯的簡單電路,極大地方便了對復雜電路中某一部分的分析。此外,課程還會涉及受控源及含受控源電路的分析方法,使學生了解受控源的特性及其在電路中的作用 。
動態(tài)電路分析:動態(tài)電路是電路領域中的重要研究對象,本課程會深入講解動態(tài)電路的分析方法。從動態(tài)過程及初始值的確定入手,讓學生掌握換路定律以及如何計算動態(tài)過程的初始值。接著,分別對一階 RC 電路和一階 RL 電路的動態(tài)分析展開探討,包括零狀態(tài)響應、零輸入響應和全響應的分析方法。通過這些內容的學習,學生能夠理解電容和電感元件在電路中的儲能特性以及它們對電路動態(tài)響應的影響。同時,課程還會介紹一階電路動態(tài)分析的三要素法,這是一種簡潔有效的分析方法,能夠快速求解一階電路在各種激勵下的響應 。
正弦穩(wěn)態(tài)電路分析:在現代電力系統(tǒng)和電子設備中,正弦穩(wěn)態(tài)電路廣泛存在。因此,課程對正弦穩(wěn)態(tài)電路分析給予了充分重視。首先,介紹正弦量及其相量表示法,讓學生學會用相量來表示正弦電壓和電流,從而將復雜的正弦交流電路分析轉化為復數運算。隨后,詳細講解元件的伏安關系與基爾霍夫定律的相量形式,包括電阻、電容、電感元件在正弦交流電路中的伏安關系以及基爾霍夫定律在相量形式下的應用。在此基礎上,對 RLC 串并聯電路進行深入分析,探討電路的等效復阻抗與復導納,以及正弦交流電路的功率計算,包括有功功率、無功功率、視在功率和功率因數等概念。此外,還會研究正弦交流電路中的諧振現象,包括串聯諧振和并聯諧振的條件、特點及其應用 。
電子技術基礎部分
半導體二極管和三極管:半導體器件是現代電子技術的基礎,課程首先會介紹半導體二極管和三極管的基本結構、工作原理和特性。對于二極管,詳細講解其伏安特性、參數以及特殊二極管(如穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管等)的特點和應用。在三極管部分,深入剖析三極管的結構與特性,包括三極管的放大原理、輸入輸出特性曲線以及三極管在不同工作狀態(tài)(放大、飽和、截止)下的特點。通過實際電路分析,讓學生掌握三極管放大電路的組成、工作原理以及分析方法,如靜態(tài)工作點的設置與計算、動態(tài)性能指標(電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻等)的分析等 。
集成放大電路應用及信號產生電路:隨著集成電路技術的飛速發(fā)展,集成放大電路在電子系統(tǒng)中得到了廣泛應用。課程會詳細介紹集成運算放大器的基本知識,包括其電路結構特點、基本組成部分以及常用集成運算放大器芯片的性能和使用方法。在此基礎上,深入講解集成運算放大器在各種信號運算(如比例運算、加法運算、減法運算、積分運算、微分運算等)、信號處理(如濾波、電壓比較等)以及波形產生(如正弦波、方波、三角波等信號產生電路)方面的應用。通過實際電路設計和實驗,讓學生掌握集成放大電路的應用技能,能夠根據實際需求設計和搭建相應的電路 。
數字電子技術基礎:除了模擬電子技術,數字電子技術也是本課程的重要內容之一。課程會介紹數字邏輯基礎,包括數制與編碼、邏輯代數基礎以及邏輯門電路的工作原理和特性。在此基礎上,講解常用組合邏輯電路(如編碼器、譯碼器、數據選擇器等)和時序邏輯電路(如觸發(fā)器、計數器、寄存器等)的設計與分析方法。同時,還會涉及半導體存儲器和可編程邏輯器件的基本原理和應用,以及脈沖波形的產生與變換、數 / 模和模 / 數轉換等相關知識,使學生對數字電子技術的整個體系有全面的了解 。
課程特色與教學方法
教學團隊與資源:本課程由經驗豐富、專業(yè)素養(yǎng)深厚的電工電子學基礎課程國家級教學團隊精心授課。團隊成員在電路與電子技術領域擁有豐富的教學經驗和科研成果,能夠為學生提供高質量的教學服務。課程配備了豐富的教學資源,包括高清的教學視頻、精心制作的課件、詳細的課程講義以及大量的在線練習題和案例分析。這些資源為學生提供了多樣化的學習途徑,方便學生隨時隨地進行學習和復習 。
實踐教學環(huán)節(jié):為了增強學生的實踐能力,課程設置了豐富的實踐教學環(huán)節(jié)。通過實驗課程,學生能夠親自動手操作,使用各種電工電子儀器儀表,如萬用表、示波器、信號發(fā)生器等,進行電路搭建、參數測量和故障排查等實踐操作。實驗內容涵蓋了電路基礎和電子技術基礎的各個方面,從簡單的電路元件伏安特性測試到復雜的集成放大電路設計,逐步提升學生的實踐技能。此外,課程還鼓勵學生參與課程設計和課外科技創(chuàng)新活動,通過實際項目的鍛煉,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和解決實際問題的能力 。
教學方法創(chuàng)新:在教學方法上,課程采用了多種創(chuàng)新手段,以提高教學效果。例如,運用多媒體教學手段,通過形象生動的動畫演示和實物展示,將抽象的電路原理和電子器件工作過程直觀地呈現給學生,幫助學生更好地理解和掌握知識。同時,采用問題導向式教學方法,在課堂上設置一系列具有啟發(fā)性的問題,引導學生積極思考、主動探索,培養(yǎng)學生的自主學習能力和創(chuàng)新思維。此外,還開展小組討論和項目式學習活動,讓學生在團隊合作中相互交流、共同進步,提高學生的團隊協作能力和溝通能力 。