《电工与电子学1》课程教学大纲

《电工与电子学1》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：050297课程名称：电工与电子学（1）英文名称：Electricalengineering&Electronics课程类别：专业基础课学时：45学分：3.0适用对象:机械设计制造及其自动化专业考核方式：考试先修课程：《高等数学》，《高等物理》。二、课程简介电工学课程是为我校非电理工类本科各专业开设的一门重要的技术基础课，是以后专业课的基础。主要内容为电路，电工学以及模拟电子、数字电子技术。Theelectricianisabasicimportanttechnicaltechnicalcourseforthestudentthatisnotelectronspecialityinourschool,itisalsothefoundationoflaterprofessionalcourse.Itsmaincontentiselectrocircuit、analogelectronanddigitalelectron.三、课程性质与教学目的本课程是高等学校工科非电类的专业基础必修课，本课程的任务是讲授电工技术必要的基本理论、基本知识和基本技能，了解电工技术的应用和发展概况，为学习后续课程以及从事与专业有关的工程技术和科学研究等工作打下一定的基础。同时，结合本课程的教学，注意培养学生的辩证唯物主义观点、科学思维能力和创新能力。在学完本课程之后，学生能够独立应用电工技术的基本概念、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、电机等练习题；能够独立完成规定的实验，具有一定的分析解决实际问题的能力；并能运用所学知识解决机械设计制造及自动化控制有关电工学方面的实际问题。实验是电工与电子学课程的必要组成部分，应创造必要的条件满足实验要求，认真培养学生的动手能力和分析问题能力。四、教学内容及要求第一章电路的基本概念和基本定律（一）目的与要求了解电路模型及理想电路元件的意义，理解电压电流参考方向意义，理解电路基本定律并能正确应用，了解电源的有载工作开路与短路状态，并能理解电功率和额定值的意义，掌握分析与计算简单直流电路和电路中个点电位的概念及计算方法。(二)教学内容§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电源有载工作状态、开路与短路(1)电源有载工作状态；(2)电源开路；(3)电源短路。§1.6基尔霍夫定律(1)基尔霍夫电流定律；(2)基尔霍夫电压定律。§1.7电路中电位的概念及计算(三)实践环节与课后练习课后作业：1.3.1，1.5.2，1.5.3(四)教学方法与手段本章重点：(1)电压和电流的参考方向；(2)基尔霍夫定律；(3)基尔霍夫定律。教学方法：讲授、分析、举例第二章电路的分析方法(一)目的与要求掌握用支路电流法、叠加原理和戴维宁定理分析电路的方法，理解实际电源的两种模型及其等效变换，了解非线性电路元件的伏安特性及静态电阻、动态电阻的基本概念，以及简单非线性电路的图解分析方法，掌握实验叠加原理及戴维宁定理的实际操作和理论。(二)教学内容§2.1电阻串并联接的等效变换(1)电阻的串联；(2)电阻的并联。§2.3电压源与电流源及其等效变换(1)电压源；(2)电流源；(3)电压源与电流源的等效变换。§2.4支路电流法§2.5叠加原理§2.6戴维宁定理§2.9非线性电阻电路的图解分析(三)实践环节与课后练习课后作业：2.1.1，2.1.2，2.3.4，2.5.1，(四)教学方法与手段本章重点：(1)电压源与电流源及其等效变换，理想电压源和理想电流源的特点；(2)支路电流法；(3)叠加原理；(4)戴维宁定理；(4)静态电阻和动态电阻的概念。本章难点：用支路电流法、叠加原理和戴维宁定理分析电路的方法。教学方法：讲授、分析、举例；实验演示第三章电路的暂态分析(一)目的与要求理解电路的暂态和稳态，以及电路时间常数的物理意义，掌握一阶线性电路的零输入响应及在阶跃激励下的零状态响应和全响应的分析方法，理解时间常数的物理意义。(二)教学内容§3.1电阻元件、电感元件与电容元件(1)电阻元件；(2)电感元件；(3)电容元件；§3.2储能元件和换路定则§3.3RC电路的响应(1)RC电路的零输入响应；(2)RC电路的零状态响应；(3)RC电路的全响应。§3.4一阶线型电路暂态分析的三要素§3.5微分电路和积分电路(1)微分电路；(2)积分电路。§3.6RL电路的响应(1)RL电路的零输入响应；(2)RL电路的零状态响应；(2)RL电路的零全响应。(三)实践环节与课后练习课后作业：3.1.1，3.2.2，3.2.3，3.3.4，3.4.1，3.5.1，3.6.1，3.7.1，3.7.3(四)教学方法与手段本章重点：(1)换路定则及初始值的确定；(2)RC电路的零输入响应、零状态响应和全响应；(3)三要素法，初始值、稳态值和时间常数的确定。本章难点：RC电路的零输入响应、零状态响应和全响应。教学方法：讲授、分析、举例；实验演示第四章正弦交流电路(一)目的与要求理解正弦交流电的三要素，掌握正弦交流电的各种表示方法及相互间的关系，掌握电路基本定律的相量形式和阻抗，以及用相量法计算简单正弦交流电路的方法，掌握有功功率和交流电路的功率因数的概念和计算，了解瞬时功率，无功功率，视在功率的概念和提高功率因数的经济意义，了解交流电路的的频率特性。掌握实验RL串联电路及功率因数的提高的操作。(二)教学内容§4.1正弦电压与电流(1)频率与周期；(2)幅值与有效值；(3)初相位。§4.2正弦量的相量表示法§4.3单一参数的交流电路(1)电阻元件的交流电路；(2)电感元件的交流电路；(3)电容元件的交流电路§4.4电阻、电感与电容元件串联的交流电路§4.5阻抗的串联与并联(1)阻抗的串联；(2)阻抗的并联。§4.7交流电路的频率特性(1)RC串联电路的频率特性；(2)串联谐振；(3)并联谐振。§4.9功率因数的提高(三)实践环节与课后练习课后作业：4.1.1，4.4.1，4.7.1，4.9.1(四)教学方法与手段本章重点：(1)正弦量的相量表示法；(2)交流电路中基本定律的相量形式；(3)阻抗的串联与并联、有功功率、无功功率和视在功率的计算。本章难点：利阻抗的串联与并联、有功功率、无功功率和视在功率的计算。教学方法：讲授、分析、举例第五章三相电路(一)目的与要求掌握三相四线制电路中单相及三相负载的正确连接，并了解中性线的作用，掌握相电压（相电流）与线电压（线电流）在对称三相电路中的关系，掌握对称三相电路电压、电流和功率的计算方法。掌握实验三相交流电路基本实验操作。(二)教学内容§5.1三相电压§5.2负载星形联接的三相电路§5.3负载三角形联接的三相电路§5.4三相功率(三)实践环节与课后练习课后作业：5.1.3，5.2.4，5.3.1，5.4.1(四)教学方法与手段本章重点：(1)对称三相电压线值和相值的关系；(2)对称三相负载电压和电流线值和相值的关系；(3)对称三相电路中电压、电流和功率的计算。本章难点：(1)对称三相负载电压和电流线值和相值的关系；(2)对称三相电路中电压、电流和功率的计算。教学方法：讲授、分析、举例；实验演示第六章磁路与铁心线圈电路(一)目的与要求了解磁场的基本物理量，磁路的基本概念，直流、交流磁路的工作特点，了解变压器的构造、工作原理、额定值和外特性及绕组的同极性端，掌握变压器的电压、电流及阻抗的变换功能。(二)教学内容§6.1磁路及其分析方法(1)磁场的基本物理量；(2)磁性材料的磁性能；(3)磁路的分析方法。§6.2交流铁心线圈电路(1)电磁关系；(2)电压电流关系；(3)电压电流关系。§6.3变压器(1)变压器的工作原理；(2)变压器的外特性；(3)变压器的损耗与效率；(4)特殊变压器；(5)变压器绕组的极性；§6.4电磁铁(三)教学方法与手段课后作业：6.1.36.2.1，6.3.2(四)教学方法与手段本章重点：(1)磁路欧姆定律、基本电磁关系；(2)变压器实现电压变换，电流变换和阻抗变换原理。本章难点：变压器实现电压变换，电流变换和阻抗变换原理。教学方法：讲授、分析、举例；第七章交流电动机(一)目的与要求了解三相异步电动机的基本构造、转动原理、机械特性和经济运行，理解铭牌数据的意义，掌握三相异步电动机的起动，反转的方法，了解调速和制动的方法。(二)教学内容§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(1)旋转磁场；(2)电动机的转动原理；(3)转差率。§7.3三相异步电动机的电路分析(1)定子电路；(2)转子电路。§7.4三相异步电动机的转矩与机械特性(1)转矩公式；(2)机械特性曲线。§7.5三相异步电动机的起动(1)起动性能；(2)起动方法。§7.6三相异步电动机的调速(1)变频调速；(2)变极调速；(3)变转差率调速。§7.7三相异步电动机的制动(1)能耗制动；(2)反接制动；(3)发电反馈制动。§7.8三相异步电动机的铭牌数据§7.9单相异步电动机的选择(1)功率的选择；(2)种类和型式的选择；(3)电压和转速的选择。(三)实践环节与课后练习课后作业：7.1.3，7.2.4，7.8.10(四)教学方法与手段本章重点：(1)旋转磁场和三相异步电动机的工作原理；(2)三相异步电动机的铭牌和主要技术参数；(3)三相异步电动机起动转矩、额定转矩、最大转矩和过载能力。本章难点：旋转磁场和三相异步电动机的工作原理。教学方法：讲授、分析、举例；实验演示第八章直流电动机(一)目的与要求了解直流电纪的基本构造和基本工作原理，掌握它励和并励电动机的电压与电流的关系式、接线图、机械特性以及起动、反转和调速的基本原理和基本方法。(二)教学内容§8.1直流电动机的构造§8.2直流电动机的基本工作原理§8.3直流电动机的机械特性§8.4并励电动机的启动和反转§8.5并励电动机的调速(1)改变磁通；(2)改变电压。(三)实践环节与课后练习课后作业：8.1.3，8.2.8，(四)教学方法与手段本章重点：(1)直流电动机的基本工作原理；(2)并励电动机的启动和反转。本章难点：求并励电动机的调速。教学方法：讲授、分析、举例第九章控制电机(一)目的与要求了解伺服电动机、测速发电机、自整角机和步进电动机的基本构造和转动原理，了解上述几种控制电机的特性和在自动控制系统中的作用。(二)教学内容§9.1伺服电机(1)交流伺服电机；(2)直流伺服电机。§9.2测速发电机(1)交流测速发电机；(2)直流测速发电机。§9.3步进电机§9.4自动控制的基本概念(三)实践环节与课后练习课后作业：9.1.1(四)教学方法与手段本章重点：(1)伺服电机；(2)步进电机。本章难点：自动控制的基本概念。教学方法：讲授、分析、举例第十章续电接触器控制系统(一)目的与要求了解常用控制电器的基本结构、动作原理和控制作用，并具有初步选用的能力，掌握三相鼠笼式电动机的直接起动、点动、正反转的控制线路并了解程序控制和时间控制。(二)教学内容§10.1常用控制电器(1)组合开关；(2)按钮；(3)交流接触器；(4)中间继电器；(5)热继电器；(6)熔断器；(7)自动空气断路器。§10.2笼式电动机直接起动的控制线路§10.3笼式电动机正、反转的控制线路§10.4行程控制§10.5时间控制(三)实践环节与课后练习课后作业：无(四)教学方法与手段本章重点：(1)直接起动控制线路及自锁；(2)正反转控制线路及联接；(3)顺序起动、停车控制电路；(3)控制电路中的过载、短路和失压保护。本章难点：控制电路中的过载、短路和失压保护。教学方法：讲授、分析、举例第十一章可编程控制器及其应用(一)目的与要求了解可编程控制器的结构和工作原理，掌握常用的编程指令，学会使用梯形图编制程序，根据简单的控制要求，能画出梯形图、外部接线图和指令语句表。(二)教学内容§11.1可编程控制器的结构和工作方式(1)可编程控制器的结构及各部分的作用；(2)可编程控制