《電路期末輔導(dǎo)課程》

一、課程目標(biāo)

本輔導(dǎo)課程旨在幫助學(xué)生系統(tǒng)復(fù)習(xí)電路課程的重點(diǎn)知識，加深對電路原理的理解，熟練掌握電路分析方法和解題技巧，從而在期末考試中取得優(yōu)異成績。

二、課程內(nèi)容

（一）電路基本概念

電路模型

詳細(xì)介紹實(shí)際電路元件如何抽象為理想電路元件，如將實(shí)際的電池抽象為理想電壓源，電阻器抽象為電阻元件等。通過實(shí)例講解電路模型的建立過程，讓學(xué)生明白為什么要建立電路模型以及其重要性。

例如，在研究一個(gè)簡單的手電筒電路時(shí)，把電池看成是一個(gè)提供恒定電壓的理想電壓源，燈泡看成是一個(gè)電阻，開關(guān)看成是一個(gè)理想的開關(guān)，忽略電池內(nèi)阻、導(dǎo)線電阻等次要因素，建立一個(gè)簡單的串聯(lián)電路模型來分析電流、電壓等物理量。

電流、電壓和功率

深入講解電流（）的定義，它是單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，即，并且區(qū)分直流電流和交流電流。對于電壓（），講解其作為電場力移動(dòng)單位正電荷所做的功的概念，即。

重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)功率（）的計(jì)算，包括瞬時(shí)功率，以及在直流電路中功率的計(jì)算和在純電阻電路中功率與電阻的關(guān)系（）。通過實(shí)際電路例子，如計(jì)算一個(gè)已知電阻和電壓的電阻元件的功率，讓學(xué)生掌握功率的計(jì)算方法。

（二）電路定律

歐姆定律

詳細(xì)闡述歐姆定律的內(nèi)容：在一段不含電源的電路中，電流與這段電路兩端的電壓成正比，與這段電路的電阻成反比，即。

講解歐姆定律的應(yīng)用，包括已知電壓和電阻求電流、已知電流和電阻求電壓、已知電流和電壓求電阻等多種情況。例如，在一個(gè)串聯(lián)電路中，已知總電壓和各個(gè)電阻的值，利用歐姆定律求出各電阻上的電流和電壓。

基爾霍夫定律

基爾霍夫電流定律（KCL）：講解其內(nèi)容為在任一時(shí)刻，流入一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和，即（規(guī)定流入節(jié)點(diǎn)的電流為正，流出節(jié)點(diǎn)的電流為負(fù)）。通過實(shí)際電路節(jié)點(diǎn)的分析，如一個(gè)具有多個(gè)支路的復(fù)雜電路節(jié)點(diǎn)，讓學(xué)生學(xué)會運(yùn)用 KCL 列寫電流方程。

基爾霍夫電壓定律（KVL）：在任一時(shí)刻，沿任一閉合回路，各段電路電壓的代數(shù)和為零，即（規(guī)定與繞行方向一致的電壓為正，相反的為負(fù)）。以簡單的串聯(lián) - 并聯(lián)電路組成的閉合回路為例，指導(dǎo)學(xué)生如何確定電壓的正負(fù)并運(yùn)用 KVL 列寫方程。

（三）電路分析方法

支路電流法

詳細(xì)講解支路電流法的步驟。首先確定支路數(shù)、節(jié)點(diǎn)數(shù)，然后根據(jù) KCL 列寫個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)電流方程，再根據(jù) KVL 列寫個(gè)獨(dú)立的回路電壓方程，最后聯(lián)立求解這些方程得到各支路電流。

例如，對于一個(gè)具有 3 個(gè)支路、2 個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路，先根據(jù) KCL 在一個(gè)節(jié)點(diǎn)處列寫方程，再根據(jù) KVL 選擇兩個(gè)獨(dú)立回路列寫方程，聯(lián)立這 3 個(gè)方程求解支路電流。

節(jié)點(diǎn)電壓法

介紹節(jié)點(diǎn)電壓法的基本思想是選一個(gè)參考節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)電壓為未知量，根據(jù) KCL 列寫節(jié)點(diǎn)電壓方程。重點(diǎn)講解自導(dǎo)和互導(dǎo)的概念，自導(dǎo)總是正的，等于連接到該節(jié)點(diǎn)的所有支路電導(dǎo)之和；互導(dǎo)總是負(fù)的，等于連接這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的支路電導(dǎo)。

以一個(gè)有多個(gè)節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜電路為例，選擇合適的參考節(jié)點(diǎn)，計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的自導(dǎo)和互導(dǎo)，列寫節(jié)點(diǎn)電壓方程并求解，從而得到各支路電壓和電流。

疊加定理

講解疊加定理的內(nèi)容：在線性電路中，任一支路的電流（或電壓）等于各個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)在該支路產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和。

通過具體電路，如一個(gè)含有兩個(gè)電源的線性電路，分別計(jì)算每個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)支路的電流或電壓，然后根據(jù)疊加定理求出實(shí)際情況下支路的電流或電壓，讓學(xué)生掌握疊加定理的應(yīng)用步驟和注意事項(xiàng)。

（四）電路定理

戴維南定理和諾頓定理

戴維南定理：任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，可以用一個(gè)電壓源和一個(gè)電阻串聯(lián)的等效電路來代替，其中電壓源的電壓等于該有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，電阻等于該有源二端網(wǎng)絡(luò)除源（電壓源短路、電流源開路）后的等效電阻。

諾頓定理：任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，可以用一個(gè)電流源和一個(gè)電阻并聯(lián)的等效電路來代替，其中電流源的電流等于該有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流，電阻等于該有源二端網(wǎng)絡(luò)除源后的等效電阻。

通過具體的電路實(shí)例，如復(fù)雜的含源網(wǎng)絡(luò)，分別運(yùn)用戴維南定理和諾頓定理進(jìn)行等效變換，求出等效電路后再分析外電路的電流、電壓等參數(shù)，讓學(xué)生學(xué)會如何確定有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓、短路電流和等效電阻。

最大功率傳輸定理

講解當(dāng)負(fù)載電阻等于電源內(nèi)阻（對于戴維南等效電路而言）時(shí)，負(fù)載能從電源獲得最大功率，最大功率為，其中是開路電壓，是等效電阻。

以一個(gè)簡單的電源 - 負(fù)載電路為例，計(jì)算不同負(fù)載電阻下的功率傳輸情況，驗(yàn)證最大功率傳輸定理，并且讓學(xué)生理解該定理在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，如在電子設(shè)備的功率匹配方面的應(yīng)用。

（五）正弦穩(wěn)態(tài)電路

正弦量的基本概念

講解正弦量的三要素：幅值（最大值）、角頻率和初相位，以及正弦量的表達(dá)式。

介紹頻率和周期的概念，它們與角頻率的關(guān)系為。通過實(shí)際的正弦交流信號，如市電的電壓信號（），讓學(xué)生計(jì)算其幅值、角頻率、初相位等參數(shù)。

相量法

講解相量法的基本原理，即將正弦量用復(fù)數(shù)形式表示，如對于正弦電流，其相量形式為。

介紹相量運(yùn)算的規(guī)則，包括相量的加減乘除運(yùn)算。通過相量圖和相量運(yùn)算來分析串聯(lián)、并聯(lián)正弦穩(wěn)態(tài)電路，如計(jì)算串聯(lián)電路中的總阻抗、并聯(lián)電路中的總導(dǎo)納等，讓學(xué)生掌握相量法在正弦穩(wěn)態(tài)電路分析中的應(yīng)用。

正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率

詳細(xì)講解正弦穩(wěn)態(tài)電路中的三種功率：瞬時(shí)功率、平均功率（有功功率）、無功功率和視在功率。

通過具體的電路實(shí)例，如含有電阻、電感和電容的串聯(lián)電路，計(jì)算各元件上的功率和電路的總功率，讓學(xué)生理解功率因數(shù)的概念以及提高功率因數(shù)的方法和意義。

三、課程復(fù)習(xí)建議

構(gòu)建知識體系

學(xué)生應(yīng)將各個(gè)知識點(diǎn)串聯(lián)起來，形成一個(gè)完整的電路知識網(wǎng)絡(luò)。例如，從電路基本概念出發(fā)，理解電路定律是如何基于這些概念建立的，電路分析方法又是如何運(yùn)用這些定律的，電路定理是對電路特性的進(jìn)一步總結(jié)等。

多做練習(xí)題

電路課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，通過大量的練習(xí)題可以加深對知識點(diǎn)的理解和掌握。學(xué)生可以從簡單的概念性題目做起，逐步過渡到復(fù)雜的綜合性題目，如電路分析方法的綜合應(yīng)用、電路定理的靈活運(yùn)用等。

注重實(shí)驗(yàn)回顧

如果有實(shí)驗(yàn)課程部分，學(xué)生應(yīng)回顧實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹��?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過實(shí)驗(yàn)回顧，可以更好地理解電路理論知識在實(shí)際中的應(yīng)用，并且對于一些抽象的概念，如電路定律、定理等有更直觀的認(rèn)識。