教学大纲

课程名称：电工学

适用专业：机械设计制造及其自动化

先修课程：大学物理、高等数学

总学时：64 理论学时：48 实验学时：16 

 

一、课程性质和目的

    本课程是机械设计制造及其自动化、热能与动力工程等专业的一门实践性较强的专业基础课。本课程目的是使学生掌握电工电子的基本理论、电路的分析方法。通过本课程的学习，培养学生良好的实验习惯，掌握动手操作的基本技能，培养实事求是的科学态度和严谨细致的工作作风，使学生能够独立分析问题，解决问题，为学习后继课程打下必要的基础。

 

二、课程的基本要求

    学生通过本课程的学习，达到以下要求：

   (1)深刻理解基尔霍夫定律；理解等效变换的思想；掌握应用等效变换的方法分析电路，掌握叠加定理、戴维南定理、诺顿定理和最大功率传输。

   (2)理解动态电路的概念；熟练掌握求解一阶电路的零输入、零状态和全响应的方法。

   (3)深刻理解相量法的思想；掌握元件（电阻、电感、电容元件）的相量形式及KCL、KVL的相量形式；熟练掌握正弦稳态电路的分析方法。理解三相电路的概念及线相关系；掌握对称三相电路的计算方法。

   (4)了解三相异步电动机的基本结构；理解三相异步电动机的工作原理、机械特性；掌握起动和反转的方法；了解单相异步电动机的工作原理和应用。了解常用低压控制电器和保护电器的结构和功能，掌握继电接触器控制电路的自锁、联锁及顺序、时间、行程等控制的原则，能读懂简单的控制电路原理图。

   (5)了解半导体的基础知识，掌握放大电路基础、集成运放、负反馈电路及直流稳压电路。

   (6)理解二极管和三极管的开关特性；掌握各种门电路，了解触发器的动作特点，掌握逻辑功能和特性方程。理解同步时序逻辑电路的分析方法；掌握触发器和时序逻辑电路的分析与设计。

 

三、课程内容与要求

 

第1章　电路及其分析方法（5学时）

    1、学习目的和要求

    通过本章学习，了解电路的作用与组成部分，理解电路元件、电路模型和额定值的意义；理解电压、电流参考方向的概念；理解电源的两种模型及其等效变换；理解电源有载、开路、短路的三种工作状态；熟练掌握基尔霍夫定律；掌握电路中电位的计算；掌握用支路电流法、结点电压法、叠加原理、等效电源定理分析电路的方法。

    2、课程内容

    （1）电路的作用与组成部分；

    （2）电路模型；

    （3）电压和电流的参考方向；

    （4）电源在有载工作、开路与短路；

    （5）基本定律（欧姆定律、基尔霍夫定律）；

    （6）电阻的串并联联接的等效变换；

    （7）支路电流法、结点电压法；

    （8）叠加定理；

    （9）电压源与电流源及其等效变换；

    （10）戴维宁定理与诺顿定理；

    （11）电路中电位的概念及计算；

    （12）电路的暂态分析。

    3、重点与难点：电流和电压的参考方向，几种常用的电路分析方法，如支路电流法、叠加定理以及戴维南定理。

   第2章　正弦交流电路（6学时）

   1、学习目的和要求

   通过本章学习，理解正弦交流电的三要素和相量表示法；了解电阻、电感和电容三种元件；掌握R、L、C单一参数交流电路中电压与电流的关系；理解电路基本定律的相量形式、复阻抗和相量图；掌握用相量法计算简单正弦交流电路的方法；理解正弦交流电路瞬时功率的概念；掌握有功功率、功率因数的概念和计算；了解无功功率和视在功率的概念；了解正弦交流电路串联谐振和并联谐振的条件及特征；了解提高功率因数的经济意义并掌握提高功率因数的方法。掌握对称三相交流电路电压、电流和功率的计算。

   2、课程内容

   (1)正弦量的三要素；

   (2)正弦量的相量表示法；

   (3)单一参数交流电路；

   (4)RLC串联的交流电路；

   (5)阻抗的串联与并联；

   (6)电路中的谐振；

   (7)功率因数的提高；

   (8)三相电路；

   (9)非正弦周期电压和电流。

   3、重点与难点：正弦交流电路的相量分析法，电阻、电感、电容元件电压电流的相量关系以及电路中功率之间的关系。正弦量的相量表示，RLC串联电路的电压电流之间的关系。

 

第3章磁路和变压器（3学时）

   1、学习目的和要求

    通过本章学习，了解磁路的基本概念、交流铁心线圈的基本电磁关系；单相变压器的基本结构、工作原理、外特性及绕组的同极性端。

   2、课程内容

   (1)磁路及其分析方法；

   (2)交流铁心线圈；

   (3)变压器；

   (4)电磁铁。

   3、重点与难点：电磁感应定律，自感与互感，磁路的欧姆定律以及电磁铁的相关定律。变压器的功能及应用。

 

第4章 电动机（5学时）

   1、学习目的和要求

    通过本章学习，了解三相异步电动机的基本结构；理解三相异步电动机的工作原理、机械特性；了解铭牌和技术数据的意义；会正确使用，掌握起动和反转的方法；了解调速方法及其发展；了解单相异步电动机的工作原理和应用。

   2、课程内容

  （1）三相异步电动机构造及转动原理；

  （2）三相异步电动机电路分析；

  （3）三相异步电动机的转矩与机械特性；

  （4）三相异步电动机的起动、调速和制动；

  （5）三相异步电动机的铭牌数据；

  （6）三相异步电动机的选择；

  （7）单相异步电动机。

   3、重点 与难点： 鼠笼式异步电动机的结构，工作原理和机械特性；鼠笼式异步电动机的机械特性；电动机的启动、调速、制动。

   

 第5章 继电接触器控制系统（4学时）

   1、学习目的和要求

   通过本章学习，了解常用低压控制电器和保护电器的结构和功能，掌握继电接触器控制电路的自锁、联锁及顺序、时间、行程等控制的原则，了解过载、短路和失压保护的方法，能读懂简单的控制电路原理图。

   2、课程内容

  （1）常用控制电器；

  （2）鼠笼式电动机直接起动的控制线路；

  （3）鼠笼式电动机正反转的控制线路；

  （4）行程控制；

  （5）时间控制。

   3、重点与难点：常用低压控制器的使用；笼型电动机的控制线路。

 

第6章 可编程控制器（2学时）

   1、学习目的和要求

   通过本章学习，了解可编程控制器的结构和工作方式，掌握可编程控制器的程序编制。

   2、课程内容

  （1）可编程控制器的结构和工作方式；

  （2）可编程控制器的程序编制；

   3、重点与难点：可编程控制器的结构和程序编制。

 

第7章 工业企业供电与安全用电（2学时）

   1、学习目的和要求

   通过本章学习，了解发电输电系统的结构和原理，熟悉工业企业配电的形式，掌握安全用电的常识。

   2、课程内容

  （1）发电、输电概述；

  （2）工业企业配电；

  （3）安全用电；

  （4）节约用电。

   3、重点与难点：电气安全的基本知识，电气安全防护技术以及电气设备安全运行的相关措施，触电急救的方法。

 

第8章 电工测量（2学时）

   1、学习目的和要求

   通过本章学习，了解电工测量仪表的分类及型式，掌握电压、电流和功率的测量，掌握万用表和兆欧表的使用。

   2、课程内容

  （1）电工测量仪表的分类；

  （2）电工测量仪表的型式；

  （3）电压、电流和功率的测量；

  （4）万用表和兆欧表的使用。

   3、重点：万用表和兆欧表的使用

 

第9章 二极管和三极管（3学时）

   1、学习目的和要求

    通过本章学习，了解半导体的导电特性，理解半导体二极管、稳压管、三极管的工作原理，掌握其主要特性曲线和主要参数。

   2、课程内容

  （1）半导体的导电特性；

  （2）PN结；

  （3）半导体二极管；

  （4）稳压管；

  （5）半导体稳压管。

   3、重点与难点：半导体二极管和三极管的基本特性

 

第10章 基本放大电路（4学时）

   1、学习目的和要求

   通过本章学习，理解共射极单管放大电路的工作原理和性能特点；掌握静态工作点的估算和简化微变等效电路的分析方法；理解输入、输出电阻的概念；了解多级放大的概念。理解射极输出器的基本特点和应用；理解反馈的概念。了解差动放大电路的工作原理。

   2、课程内容

  （1）基本放大电路的组成；

  （2）基本放大电路的静态分析与动态分析；

  （3）静态工作点的稳定；

  （4）射极输出器；

  （5）放大电路中的负反馈；

  （6）多级放大电路及其级间耦合方式；

  （7）差动放大电路。

   3、重点与难点：基本共射放大电路的静态分析和动态分析，运算放大器组成的电路的应用。

 

第11章运算放大器（3学时）

   1、学习目的和要求

   通过本章学习，了解集成运算放大器的基本组成、电压传输特性和主要参数；掌握理想集成运算放大器的基本分析方法；理解用集成运算放大器组成的比例、加、减、积分、微分运算电路的工作原理。了解集成电压比较器的工作原理；理解负反馈对运算放大器性能的影响。

   2、课程内容

  （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）运算放大器电路中的负反馈；

  （6）使用运算放大器应注意的几个问题。

   3、重点与难点：运算放大器组成的电路的应用。

 

第12章 直流稳压电源（2学时）

   1、学习目的和要求

   通过本章学习，熟悉直流稳压电源的基本构成和工作原理；掌握整流滤波电路的分析方法；熟悉集成稳压电源的型号。

   2、课程内容

  （1）整流电路；

  （2）滤波器；

  （3）直流稳压电源。

   3、重点与难点：直流稳压电源的三个组成部分的具体结构以及工作原理。

 

第13章 门电路和组合逻辑电路（3学时）

   1、学习目的和要求

   通过本章学习，掌握与门、或门、非门、与非门、异或门的逻辑功能；了解三态门的概念；了解TTL和CMOS电路的特点。掌握逻辑代数的基本运算法则，能应用逻辑代数分析简单的组合逻辑电路。了解加法器、8421编码器和二进制译码器的工作原理，了解七段LED显示译码驱动器的功能。

   2、课程内容

  （1）脉冲信号；分立元件门电路；

  （2）晶体管的开关作用；

  （3）TTL门电路；

  （4）MOS门电路；

  （5）逻辑代数；

  （6）组合逻辑电路的分析与设计和综合；

  （7）加法器；

  （8）编码器；

  （9）译码器和数字显示。

   3、重点与难点：基本的逻辑门电路，布尔代数的分析方法，常用的组合逻辑电路的分析与设计。

 

第14章 触发器和时序逻辑电路（4学时）

   1、学习目的和要求

   通过本章学习，掌握RS触发器、JK触发器、D触发器的逻辑功能；了解寄存器和移位寄存器的工作原理；理解二进制计数器和十进制计数器的工作原理及分析方法；掌握555定时器原理，分析555定时器工作电路。

   2、课程内容

  （1）双稳态触发器；

  （2）寄存器；

  （3）计数器；

  （4）单稳态触发器。

   3、重点与难点：触发器的基本结构以及几种常用触发器的工作，常用的时序电路的特点，分析与设计。

四、实验模块对应的学时

 

序号	实验项目名称	学时	类型	备注
1	基尔霍夫定律的研究	2	基础
2	电压源与电流源的等效变换	2	基础
3	叠加定理的验证	2	基础	选做
4	戴维南定理的验证	2	基础	4个
5	R、L、C、元件频率特性的测试	2	基础
6	RC串联电路的过渡过程	2	基础
7	常用电子仪器的使用	2	基础
8	分立元件负反馈放大电路的研究	2	基础
9	集成运放的基本运算功能	2	基础
10	组合逻辑电路的分析	2	基础
11	触发器逻辑功能测试及其应用	2	基础
12	照明电路的异地控制电路设计	4	设计
13	继电-接触控制电路的设计	4	设计	选做
14	万用表电路的设计与校验	4	设计	1个
15	放大电路的分立元件组成设计	4	设计
16	集成运算放大器线性应用电路设计	4	设计
17	组合逻辑电路的设计	4	设计
18	直流电源电路的设计	4	设计
19	集成计数器及其应用电路设计	4	设计
20	三相交流电路的应用分析	4	综合	选做
21	三相异步电动机的应用与控制	4	综合	1个
22	PLC应用实验	4	综合
合计		14

 

成绩采用100 分制记分，有两部分组成：期末考试占70～80%；实验和平时成绩占20～30%。

六、教材及主要教学参考书

   1、教　材

    [1] 秦曾煌. 电工学（第二版）.高等教育出版社.2007

    [2] 秦曾煌《电工学简明教程（第二版）学习辅导与习题解答》高等教育出版社.

   2、参考书

    [1]唐介主编，《电工学》，高等教育出版社，2001年；

    [2]秦曾煌主编，《电工学 II （第七版）》，高等教育出版社， 2009 年；

    [3]王黎明主编，《电子技术》， 机械工业出版社，2009年；

    [4]康华光，《 电子技术基础 ( 第 5 版 ) 》，高等教育出版社，2008 年；

    [5]秦曾煌主编，《电工学简明教程（第二版）学习辅导与习题解答》，2007年。