《电工与电子技术》课程教学大纲

《电工与电子技术》课程教学大纲课程编码：AL043201，AL043211课程性质：专业基础课程适用专业：农业机械化及其自动化学时学分：72学时4.5学分所需先修课：高等数学、大学物理编写单位：机电工程学院一、课程说明1．课程简介本课程是农业机械及其自动化专业的一门重要技术基础课。通过本课程的学习，使学生掌握电路、三相异步电动机、继电接触器控制、模拟电子电路、数字电子电路的基本知识、基本理论、基本计算方法以及基本实验技能，为进一步学习专业课以及毕业后从事专业工作打下必要的基础。该课程的先修课是高等数学、大学物理等。本课程是为系统学习机械工程测试技术、单片机原理及应用、汽车电器与电控等后续课程打下基础。2．教学目标要求本课程以电路、三相异步电动机、继电接触器控制、模拟电子电路、数字电子电路为研究对象，以模拟电子电路、数字电子电路为重点。学完本课程应达到以下基本要求：了解直流电路、动态电路、正弦稳态电路、三相交流电路，理解等效变换的概念；重点掌握各种电路定理、节点电压法、支路电流法、正弦稳态电路的相量法、动态电路的三要素法；了解磁路及交流电铁心线圈电路的基本概念；了解异步电动机的原理，重点理解异步电动机机械特性。能正确选择异步电动机。重点掌握异步电动机起动、制动、调速的方法；（5）理解低压电器的原理、功能，重点能正确阅读继电器电接触控制电路图，能设计较简单的继电器电接触控制电路；（6）理解半导体二极管的单向导电特性，伏安特性以及主要参数；硅稳压二极管的伏安特性稳压原理及主要参数；晶体管的放大作用，输入特性曲线和输出特性曲线，主要参数，温度对参数的影响；掌握基本放大电路，多级放大器，负反馈以及差分放大器。掌握估算法求静态工作点的方法，熟悉静态工作点的稳定方法及负反馈稳定工作点电路的分析，以及共射极放大电路的计算；（8）了解小功率直流电源中常用的单相半波、桥式整流电路的工作原理。产生正弦波振荡的条件；RC和LC选频。RC和LC正弦波振荡电路的判断及振荡频率的估算；（9）掌握各种门电路的逻辑功能和分析组合逻辑电路的基本方法；（10）了解各种基本组合逻辑部件的原理、功能和用途；学会组合逻辑电路的设计；（11）重点应掌握三种基本触发器的逻辑功能，常用时序逻辑电路中寄存器和计数器的分析方法和555定时器的应用。3．教学重点难点正弦量的相量表示法；基本放大电路的组成、静态分析、微变等效电路法；常用组合逻辑电路、时序逻辑电路分析方法。4．学时分配表次序教学内容理论课学时数第一部分电路的基本概念与基本定律4第二部分电路的分析方法8第三部分正弦交流电路8第四部分电路的暂态分析2第五部分磁路与铁心线圈电路6第六部分交流电动机4第七部分继电接触器控制系统2第八部分半导体二极管和三极管4第九部分基本放大电路6第十部分集成运算放大器4第十一部分正弦振荡电路2第十二部分直流稳压电源4第十三部分门电路和组合逻辑电路6第十四部分触发器和时序电路8第十五部分存储器和可编程逻辑器件2第十六部分模拟量和数字量的转换2总计=SUM(ABOVE)725．主要教法、学法本课程以课堂讲授为主、自学和讨论为辅的方式开展教学，着重对学生的分析问题能力、理论综合能力以及实验研究能力等方面的培养。研发并采用多媒体教学方式。6．考核方式及标准（1）考核目的：考核学生对电路、三相异步电动机、继电接触器控制、模拟电子电路、数字电子电路等的理解和掌握程度，促进学生提高分析和解决问题的能力。（2）考核形式：电工电子技术1，考查；电工与电子技术2，考试。（3）主要考核内容：电路中的相量分析法，三相异步电动机，继电接触器控制，模拟电子电路中的放大电路的组成、静态分析、微变等效电路法，数字电子电路中的组合逻辑电路、时序逻辑电路分析方法。（4）考核题型：填空，选择，计算。（5）成绩评定：考试成绩占总成绩的70%，其他（包括考勤、作业、讨论等）成绩占总成绩的30%。二、各部分教学纲要第一部分电路的基本概念与基本定律（4学时）教学目标该内容是电工技术全课程的基础，应深入理解，熟练掌握。理解电路模型及理想电路元件。理解电压，电流参考方向的意义。理解电功率和额定值的意义。本部分重点电路模型；克希荷夫定律。本部分难点克希荷夫定律。教学内容1电路的作用与组成部分2电路模型3电路的基本物理量及其正方向4欧姆定律5电路的有载状态、开路与短路6克希荷夫定律7电路中电位的概念及计算第二部分电路的分析方法（8学时）教学目标本内容是全书的重点之一，主要掌握支路电流法，电源等值互换法，戴维宁定理及节点电压法。叠加原理作为线性电路的一种特性，应深刻理解。本内容难点在于分析题型选择合适的方法。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。了解简单非线性电阻电路的图解分析法。本内容以直流电路为例，介绍几种常用的电路分析方法，它们不仅适用于直流电路，也适用于交流电路及其他电路，也是电工学课程学习的基础。本部分重点支路电流法，节点电压法，叠加原理，戴维南定理与诺顿定理。本部分难点戴维南定理与诺顿定理。教学内容1电阻的串联和并联2电压源与电流源及其等效变换3支路电流法4节点电压法5叠加原理6戴维南定理与诺顿定理第三部分正弦交流电路（8学时）教学目标掌握正弦交流电量的概念及其相量表示方法，基尔霍夫定律和正弦电压电流关系的相量形式，正弦电路中的各种功率的概念，用相量法分析计算正弦交流电路。理解电路的基本定律的相量形式，复数和相量图。掌握用相量法计算简单正弦电路的方法。了解正弦交流电路的瞬时功率，掌握有功功率，功率因数的概念和方法，了解无功功率，视在功率的概念和提高功率因数的意义。了解交流电路的串联谐振和并联谐振的条件及特征。本部分重点正弦量的相量表示法,电阻、电感、电容元件串联的交流电路，复杂正弦交流电路的分析与计算，交流电路的频率特性，功率因数的提高。本部分难点正弦量的相量表示法,电感、电容元件串联的交流电路，复杂正弦交流电路的分析与计算。教学内容1正弦电压与电流2正弦量的相量表示法3电阻元件、电感元件、电容元件4电阻元件的交流电路5电感元件的交流电路6电容元件的交流电路7电阻、电感、电容元件串联的交流电路8阻抗的串联与并联9复杂正弦交流电路的分析与计算（自选读）10交流电路的频率特性（自选读）11功率因数的提高第四部分电路的暂态分析（2学时）教学目标理解电容与电感元件是储能元件，具有“记忆”功能，其两端电流与电压关系。可以用微分方程加以表征。在任一时刻元件的电压或电流不取于同一时刻激励的电流或电压值，而与激励过去的全部状态有关。理解电路的暂态和稳态，以及时间常数的物理意义，掌握一阶电路的零输入响应及在阶跃激励的零状态响应和完全响应分析方法。本部分重点换路定则与电压和电流初始值的确定，RC电路的零输入响应，RC电路的零状态响应，一阶线性电路暂态分析的三要素。本部分难点换路定则与电压和电流初始值的确定。教学内容1换路定则与电压和电流初始值的确定2RC电路的响应一、RC电路的零输入响应3RC电路的响应二、RC电路的零状态响应4一阶线性电路暂态分析的三要素法5微分电路和积分电路第五部分磁路与铁心线圈电路（6学时）教学目标掌握磁场、磁路和磁路定律，并掌握无分支磁路和有分支磁路的计算。了解铁磁物质的磁化过程和铁心损耗以及磁饱和对电流和磁通极性的影响。铁心线圈的电路模型和分析。了解磁路的基本概念，了解交流铁心线圈电路的基本工作状态。了解单相变压器的结构，工作原理，额定值，外特性和绕组的同极性端，掌握其电流电压阻抗变换功能。本部分重点磁路的基本定律；交流铁心线圈。本部分难点交流铁心线圈。教学内容1磁场的基本物理量2磁性材料的磁性3磁路的基本定律4交流铁心线圈5变压器6电磁铁第六部分交流电动机（4学时）教学目标掌握三相异步电动机的基本构造、转动原理、机械特性和反转、起动、调速及制动的基本原理和方法。熟悉三相异步电动机的铭牌数据和使用。了解三相异步电动机的结构，工作原理，机械特性和经济运行，理解额定值和技术数据的意义，掌握起动和反转的方法，了解调速方法，了解单相异步电机的基本结构，特点及应用。本部分重点三相异步电动机的转动原理，三相异步电动机的定子和转子电路，三相异步电动机的转矩特性与机械特性，三相异步电动机的调速、制动。本部分难点三相异步电动机的转矩特性与机械特性，三相异步电动机的调速、制动。教学内容1三相异步电动机的转动原理2三相异步电动机的极数与转速3三相异步电动机的构造4三相异步电动机的定子和转子电路5三相异步电动机的转矩特性与机械特性6三相异步电动机的起动7三相异步电动机的调速8三相异步电动机的制动9三相异步电动机的铭牌数据10三相异步电动机的选择（自选读）11单相异步电动机第七部分继电接触器控制系统（2学时）教学目标了解常用控制电器的基本结构、动作原理和控制作用，学会阅读异步电动机简单控制线路图，能够判断正误和分析他们的工作过程，能够根据生产工艺要求，设计绘制简单的原理图。本部分重点常用控制电器，鼠笼式电动机正反转控制电路，时间控制。本部分难点鼠笼式电动机正反转控制电路。教学内容1常用控制电器2鼠笼式电动机的直接起动控制电路3鼠笼式电动机正反转控制电路4行程控制5时间控制第八部分半导体二极管和三极管（4学时）教学目标掌握半导体二极管的单向导电特性，伏安特性以及主要多数；硅稳压二极管的伏安特性稳压原理及主要参数；掌握晶体管的放大作用，输入特性曲线和输出特性曲线，主要参数，温度对参数的影响。本部分重点PN结的单向导电性、半导体二极管伏安特性，半导体三极管伏安特性，电流分配放大原理。本部分难点半导体三极管伏安特性，电流分配放大原理。教学内容1半导体的导电特性2PN结的形成3半导体二极管4稳压管5半导体三极管第九部分基本放大电路（6学时）教学目标掌握基本放大电路，多级放大器，负反馈以及差分放大器。掌握估算法求静态工作点的方法，熟悉静态工作点的稳定方法及负反馈稳定工作点电路的分析，以及共射极放大电路的计算。本部分重点基本放大电路的组成、静态分析、微变等效电路法；放大电路中的负反馈；差动放大电路。本部分难点放大电路中的负反馈。教学内容1基本放大电路的组成2放大电路的静态分析3放大电路的动态分析4静态工作点的确定5射极输出器6放大电路中的负反馈7多级放大电路及其级间耦合方式8差动放大电路9互补对称功率放大电路10场效应管及其放大电路第十部分集成运算放大器（4学时）教学目标掌握集成运放的概念，主要技术指标，重点是掌握集成运放在线性和非线性领域方面的应用。掌握集成运放的基本应用电路的分析与计算。本部分重点理想运算放大器及其分析依据，运算放大器在信号运算方面的应用、在信号处理方面的应用。本部分难点运算放大器在信号运算方面的应用、在信号处理方面的应用。教学内容1集成运算放大器的简单介绍2运算放大器在信号运算方面的应用3运算放大器在信号处理方面的应用4运算放大器在波形产生方面的应用5运算放大器在测量方面的应用6集成功率放大器7运算放大器中的反馈8使用运算放大器应注意的几个问题第十一部分正弦波振荡电路（2学时）教学目标掌握产生正弦波振荡的条件；RC和LC选频网络的工作原理；掌握RC和LC正弦波振荡电路的判断及振荡频率的估算。本部分重点自激振荡，RC振荡电路、LC振荡电路。本部分难点RC振荡电路。教学内容1自激振荡2RC振荡电路第十二部分直流稳压电源（4学时）教学目标掌握直流稳压电源的四个环节组成。掌握在小功率直流中常用的单相半波、桥式整流电路的工作原理；了解电容滤波的性能；硅稳压管稳压和串联型稳压的电路。本部分重点单相桥式整流电路。本部分难点单相桥式整流电路。教学内容1整流电源2滤波器3直流稳压电源第十三部分门电路和组合逻辑电路（6学时）教学目标掌握各种门电路的逻辑功能和分析组合逻辑电路的基本方法。了解各种基本组合逻辑部件的原理、功能和用途；学会简单组合逻辑电路的设计。本部分重点TTL门电路，逻辑代数，组合逻辑电路的综合本部分难点TTL门电路。教学内容1脉冲信号2晶体管的开关电路3分立元件门电路4TTL门电路5MOS门电路6逻辑代数7组合逻辑电路的综合8加法器9编码器10译码器和数字显示第十四部分触发器和时序电路（8学时）教学目标掌握时序逻辑电路的特点。重点应掌握三种基本的触发器的逻辑功能，常用时序逻辑电路中寄存器和计数器的分析方法和555定时器的应用。本部分重点RS触发器；JK触发器；触发器逻辑功能的转换；555集成定时器组成及应用。本部分难点触发器逻辑功能的转换；555集成定时器组成及应用。教学内容1双稳态触发器2单稳态触发器3多谐振荡器第十五部分存储器和可编程逻辑器件