《电工学及实验》课程教学大纲 (Technologies of Electrical and Electronic) 适用专业：高分子材料与工程专业 课程学时：32学时 课程学分：3学分 课程代码：0400X009 先修课程：大学物理、高等数学 一、课程的性质与任务 该课程是高分子材料与工程专业本科学生的一门学科基础限选课程。在信息时代的21世纪，各行 业都离不开电工电子技术，各专业的学生都需要通过本课程掌握电工学知识和技能 通过本课程的学习，使学生获得电工学必要的基本理论、基本知识和基本技能，了解电工事业发展 的基本概况，为学习后续课程和专业知识，以及毕业后从事工程技术工作打下理论基础和实践基础，并 具有将电工技术应用于本专业和发展本专业的一定能力。 二、课程的内容与基本要求 本课程内容包括电工技术和电子技术的基本理论，基本知识和基本技能和基本方法，各专业常用的 机电器件及其基本电路和应用以及基本电子电路器件及其应用。在许可条件下，可适当选取应用性较强 和加深加宽的内容，提高学生的应用能力，拓展知识面。 各章节详细内容和要求如下： 第1章：电路的基本概念与基本定律 电路的作用与组成部分 电路模型 电压和电流的参考方向 欧姆定律 电源有载工作、开路与短路 基尔霍夫定律 电路中电位的概念及计算 要求：了解电能的传输和转换、信号源、负载以及电路模型的定义：理解实际方向和参考方向的定 义：掌握欧姆定律公式：掌握电源与负载的判别方法、额定值与实际值的概念：掌握CL、KVL:掌握 电路中电位的计算方法。 第2章：电路的分析方法 电阻串并联联接的等效变换 电压源与电流源及其等效变换
《电工学及实验》课程教学大纲 （Technologies of Electrical and Electronic） 适用专业：高分子材料与工程专业 课程学时：32 学时 课程学分：3 学分 课程代码：0400X009 先修课程： 大学物理、高等数学 一、课程的性质与任务 该课程是高分子材料与工程专业本科学生的一门学科基础限选课程。在信息时代的 21 世纪，各行 业都离不开电工电子技术，各专业的学生都需要通过本课程掌握电工学知识和技能。 通过本课程的学习，使学生获得电工学必要的基本理论、基本知识和基本技能，了解电工事业发展 的基本概况，为学习后续课程和专业知识，以及毕业后从事工程技术工作打下理论基础和实践基础，并 具有将电工技术应用于本专业和发展本专业的一定能力。 二、课程的内容与基本要求 本课程内容包括电工技术和电子技术的基本理论，基本知识和基本技能和基本方法，各专业常用的 机电器件及其基本电路和应用以及基本电子电路器件及其应用。在许可条件下，可适当选取应用性较强 和加深加宽的内容，提高学生的应用能力，拓展知识面。 各章节详细内容和要求如下： 第 1 章：电路的基本概念与基本定律 电路的作用与组成部分 电路模型 电压和电流的参考方向 欧姆定律 电源有载工作、开路与短路 基尔霍夫定律 电路中电位的概念及计算 要求：了解电能的传输和转换、信号源、负载以及电路模型的定义；理解实际方向和参考方向的定 义；掌握欧姆定律公式；掌握电源与负载的判别方法、额定值与实际值的概念；掌握 KCL、KVL；掌握 电路中电位的计算方法。 第 2 章：电路的分析方法 电阻串并联联接的等效变换 电压源与电流源及其等效变换
支路电流法 结点电压法 叠加原理 戴维宁与诺顿定理 要求：掌握电阻串并联联接的等效变换：了解电压源、电流源的定义，掌掘两种电源之间等效变换 的方法：掌握支路电流法、结点电压法的内容：理解电桥平衡的概念和条件：掌握叠加原理的内容、原 理的使用范围：掌握戴维宁定理、诺顿定理的内容。 第3章：电路的暂态分析 电阻元件、电感元件与电容元件 储能元件和换路定则 RC电路的响应 一阶线性电路暂态分析的三要素法 L电路的响应 要求：了解电阻元件、电感元件与电容元件在电路中的特性；理解暂态的概念：掌握换路定则：掌 握C电路、RL电路的分析方法：掌握一阶线性电路暂态分析的三要素法。 第4章：正弦交流电路 正弦电压和电流 正弦量的相量表示法 单一参数的交流电路 电阻、电感与电容元件的串联的交流电路 阻抗的串联和并联 交流电路的频率特性 功率因数的提高 要求：理解频率与周期、幅值与有效值、初相位的概念：掌握正弦量的相量表示法：掌握交流电路 的分析方法：了解交流电路的频率特性：了解功率因数提高的方法。 第5章：三相电路 三相电压 负载星形联接的三相电路 负载三角形联接的三相电路 三相功率 要求：了解相序、中性点的概念：了解三相四线制电路、三相三线制电路的特点：掌握负载星形 三角形联接的三相电路的分析计算， 第6章：磁路与铁心线圈电路 磁路及其分析方法 交流铁心线圈电路
支路电流法 结点电压法 叠加原理 戴维宁与诺顿定理 要求：掌握电阻串并联联接的等效变换；了解电压源、电流源的定义，掌握两种电源之间等效变换 的方法；掌握支路电流法、结点电压法的内容；理解电桥平衡的概念和条件；掌握叠加原理的内容、原 理的使用范围；掌握戴维宁定理、诺顿定理的内容。 第 3 章： 电路的暂态分析 电阻元件、电感元件与电容元件 储能元件和换路定则 RC 电路的响应 一阶线性电路暂态分析的三要素法 RL 电路的响应 要求：了解电阻元件、电感元件与电容元件在电路中的特性；理解暂态的概念；掌握换路定则；掌 握 RC 电路、RL 电路的分析方法；掌握一阶线性电路暂态分析的三要素法。 第 4 章：正弦交流电路 正弦电压和电流 正弦量的相量表示法 单一参数的交流电路 电阻、电感与电容元件的串联的交流电路 阻抗的串联和并联 交流电路的频率特性 功率因数的提高 要求：理解频率与周期、幅值与有效值、初相位的概念；掌握正弦量的相量表示法；掌握交流电路 的分析方法；了解交流电路的频率特性；了解功率因数提高的方法。 第 5 章：三相电路 三相电压 负载星形联接的三相电路 负载三角形联接的三相电路 三相功率 要求：了解相序、中性点的概念；了解三相四线制电路、三相三线制电路的特点；掌握负载星形、 三角形联接的三相电路的分析计算。 第 6 章： 磁路与铁心线圈电路 磁路及其分析方法 交流铁心线圈电路
变压器 要求：了解磁感应强度、磁通、磁场强度、磁导率等磁场的基本物理量：了解高导磁性、磁饱和性 磁滞性等磁性材料的磁性能：理解磁路的定义：掌握磁路的分析方法：了解交流铁心线圈电路的功率损 耗：掌握交流铁心线圈电路的分析方法：。理解变压器的工作原理、变压器的损耗与效率：理解线圈同 名端的概念及其特点。 第7章：交流电动机 三相异步电动机的构造 三相异步电动机的转动原理 三相异步电动机的电路分机 三相异步电动机的转矩与机械特性 三相异步电动机的起动 三相异步电动机的调速 三相异步电动机的制动 三相异步电动机的铭牌数据 三相异步电动机的选择 要求：了解三相异步电动机的构造：理解三相异步电动机的工作原理和机械特性：了解三相异步电 动机的起动、调速和制动方法：理解三相异步电动机的各种性能参数的含义。 第10章：继电接触器控制系统 常用控制电器 鼠笼式电动机直接启动的控制线路 鼠笼式电动机正反转的控制线路 行程控制 时间控制 要求：了解常用继电控制电气的功能、工作原理以及电气符号：了解控制线路原理图的绘制原则与 方法；掌握笼型电动机直接起动和正反转的控制线路图。 第14章：二极管和品体管 半导体的导电特性 PN结及其单向导电性 二极管 稳压二极管 品体管 光电器件 要求：理解PW结的单向导电性，了解二极管、稳压管、半导体三极管和场效应管的基本结构、工 作原理及主要特性曲线，理解其主要参数的意义，理解品体管的电流分配和放大作用。 第15章：基本放大电路
变压器 要求：了解磁感应强度、磁通、磁场强度、磁导率等磁场的基本物理量；了解高导磁性、磁饱和性、 磁滞性等磁性材料的磁性能；理解磁路的定义；掌握磁路的分析方法；了解交流铁心线圈电路的功率损 耗；掌握交流铁心线圈电路的分析方法；。理解变压器的工作原理、变压器的损耗与效率；理解线圈同 名端的概念及其特点。 第 7 章：交流电动机 三相异步电动机的构造 三相异步电动机的转动原理 三相异步电动机的电路分析 三相异步电动机的转矩与机械特性 三相异步电动机的起动 三相异步电动机的调速 三相异步电动机的制动 三相异步电动机的铭牌数据 三相异步电动机的选择 要求：了解三相异步电动机的构造；理解三相异步电动机的工作原理和机械特性；了解三相异步电 动机的起动、调速和制动方法；理解三相异步电动机的各种性能参数的含义。 第 10 章： 继电接触器控制系统 常用控制电器 鼠笼式电动机直接启动的控制线路 鼠笼式电动机正反转的控制线路 行程控制 时间控制 要求：了解常用继电控制电气的功能、工作原理以及电气符号；了解控制线路原理图的绘制原则与 方法；掌握笼型电动机直接起动和正反转的控制线路图。 第 14 章： 二极管和晶体管 半导体的导电特性 PN 结及其单向导电性 二极管 稳压二极管 晶体管 光电器件 要求：理解 PN 结的单向导电性，了解二极管、稳压管、半导体三极管和场效应管的基本结构、工 作原理及主要特性曲线，理解其主要参数的意义，理解晶体管的电流分配和放大作用。 第 15 章：基本放大电路
共发射极放大电路的组成 放大电路的静态分析 放大电路的动态分析 静态工作点的稳定 放大电路的频率特性 射极输出器 差分放大电路 互补对称功率放大电路 要求：理解共发射极单管放大电路的基本结构和工作原理：掌握静态工作点的估算，掌握微变等效 电路的分析方法，了解输入、输出电阻的概念：了解放大电路的频率特性：掌握射极输出器的基本特点， 了解多级放大路的概念，了解差模信号和共模信号的概念，了解差动放大电路的工作原理，了解基本的 互补对称功率放大电路 第16章：集成运算放大器 集成运算放大器的简单介绍 运算放大器在信号运算方面的应用 运算放大器在信号处理方面的应用 使用运算放大器应注意的几个问题 要求：了解集成运算放大器的基本组成，了解其主要参数的意义：理解集成运算放大器的电压传输 特性，理解理想运算放大器并掌握其基本分析方法：掌握用集成运算放大器组成的比例、加减和积分运 算电路的工作原理：了解有源滤波电路的工作原理，理解电压比较器的工作原理及应用。 第17章：电子电路中的反馈 反馈的基木概念 放大电路中的负反馈 要求：理解反馈的概念，掌握负反馈对放大电路性能的影响。 第18章：直流稳压电源 整流电路 滤波器 直流稳压电源 要求：了解单相整流电路、滤波电路和稳压管稳压电路的工作原理，了解串联型直流稳压电源的基 本组成和工作原理，了解集成稳压器的应用。 第20章：门电路和组合逻辑电路 脉冲信号 基本门电路及其组合 TL门电路 C0S门电路
共发射极放大电路的组成 放大电路的静态分析 放大电路的动态分析 静态工作点的稳定 放大电路的频率特性 射极输出器 差分放大电路 互补对称功率放大电路 要求：理解共发射极单管放大电路的基本结构和工作原理；掌握静态工作点的估算，掌握微变等效 电路的分析方法，了解输入、输出电阻的概念；了解放大电路的频率特性；掌握射极输出器的基本特点， 了解多级放大路的概念，了解差模信号和共模信号的概念，了解差动放大电路的工作原理，了解基本的 互补对称功率放大电路。 第 16 章： 集成运算放大器 集成运算放大器的简单介绍 运算放大器在信号运算方面的应用 运算放大器在信号处理方面的应用 使用运算放大器应注意的几个问题 要求：了解集成运算放大器的基本组成，了解其主要参数的意义；理解集成运算放大器的电压传输 特性，理解理想运算放大器并掌握其基本分析方法；掌握用集成运算放大器组成的比例、加减和积分运 算电路的工作原理；了解有源滤波电路的工作原理，理解电压比较器的工作原理及应用。 第 17 章：电子电路中的反馈 反馈的基本概念 放大电路中的负反馈 要求：理解反馈的概念，掌握负反馈对放大电路性能的影响。 第 18 章：直流稳压电源 整流电路 滤波器 直流稳压电源 要求：了解单相整流电路、滤波电路和稳压管稳压电路的工作原理，了解串联型直流稳压电源的基 本组成和工作原理，了解集成稳压器的应用。 第 20 章： 门电路和组合逻辑电路 脉冲信号 基本门电路及其组合 TTL 门电路 CMOS 门电路
逻辑代数 组合逻辑电路的分析和综合 加法器 编码器 译码器和数字显示 要求：掌握与门、或门、非门、与非门和异或门的逻辑功能：了解TTL集成与非门的电压传输特性 和主要参数，了解C0S电路的特点，了解三态门的概念和作用：掌握逻辑代数的基本运算法则，掌握 分析、综合（设计）简单的组合逻辑电路基本方法：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LD显示译码器的功能。 第21章：触发器和时序逻辑电路 双稳态触发器 寄存器 计数器 由555定时器组成的单稳态触发器和无稳态触发器 要求：掌握S触发器，K触发器和D触发器的逻辑功能，理解寄存器，移位寄存器的工作原理： 理解二进制计数器和二一十进制计数器的工作原理：了解集成555定时器的工作原理，了解用集成555 定时器组成的单稳态触发器和多谐振荡器的工作原理。 三、学时分配 作业实践 章节 教学内容 学时 题量环节 电路的作用与组成部分：电路模型：电压和 第1章电路的基 电流的参考方向：欧姆定律：电源有载工作、 本概念与基本定律 开路与短路：基尔霍夫定律；电路中电位的 概念及计算。 第2章电路的分 电阻串并联联接的等效变换：电压源与电流 源及其等效变换：支路电流法：结点电压法： 析方法 叠加原理：戴维宁与诺顿定理。 每 电阻元件、电感元件与电容元件；储能元件 学时 第3章电路的暂 和换路定则：RC电路的响应：一阶线性电 24 态分析 路暂态分析的三要素法：L电路的响应。 题。 正弦电压和电流：正弦量的相量表示法：单 第4章正弦交流 一参数的交流电路：电阻、电感与电容元件 3 电路 的串联的交流电路：阻抗的串联和并联：交 流电路的频率特性：功率因数的提高
逻辑代数 组合逻辑电路的分析和综合 加法器 编码器 译码器和数字显示 要求：掌握与门、或门、非门、与非门和异或门的逻辑功能；了解 TTL 集成与非门的电压传输特性 和主要参数，了解 CMOS 电路的特点，了解三态门的概念和作用；掌握逻辑代数的基本运算法则，掌握 分析、综合（设计）简单的组合逻辑电路基本方法；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 显示译码器的功能。 第 21 章：触发器和时序逻辑电路 双稳态触发器 寄存器 计数器 由 555 定时器组成的单稳态触发器和无稳态触发器 要求：掌握 RS 触发器，JK 触发器和 D 触发器的逻辑功能，理解寄存器，移位寄存器的工作原理； 理解二进制计数器和二－十进制计数器的工作原理；了解集成 555 定时器的工作原理，了解用集成 555 定时器组成的单稳态触发器和多谐振荡器的工作原理。 三、学时分配 章节 教学内容 学时 作业 题量 实践 环节 第 1 章 电路的基 本概念与基本定律 电路的作用与组成部分；电路模型；电压和 电流的参考方向；欧姆定律；电源有载工作、 开路与短路；基尔霍夫定律；电路中电位的 概念及计算。 1 第 2 章 电路的分 析方法 电阻串并联联接的等效变换；电压源与电流 源及其等效变换；支路电流法；结点电压法； 叠加原理；戴维宁与诺顿定理。 3 第 3 章 电路的暂 态分析 电阻元件、电感元件与电容元件；储能元件 和换路定则；RC 电路的响应；一阶线性电 路暂态分析的三要素法；RL 电路的响应。 2 第 4 章 正弦交流 电路 正弦电压和电流；正弦量的相量表示法；单 一参数的交流电路；电阻、电感与电容元件 的串联的交流电路；阻抗的串联和并联；交 流电路的频率特性；功率因数的提高。 3 每 二 学 时 2～4 题
第5章三相电路 相电压：负载见形联接的三相电路：负载 2 三角形联接的三相电路：三相功率 第6章磁路与铁 磁路及其分析方法：交流铁心线圈电路：变 心线圈电路 压器：电破铁。 相异步电动机的构造： 相异步电动机的 转动原理：三相异步电动机的电路分析：三 第7章交流电动 相异步电动机的转矩与机械特性：三相异步 机 电动机的起动：三相异步电动机的调速：三 2 相异步电动机的制动：三相异步电动机的铭 牌数据：三相异步电动机的选择。 第10章继电接触 常用控制电器：鼠笼式电动机直接启动的控 2 器控制系统 制线路：鼠笼式电动机正反转的控制线路： 行程控制：时间控制。 第14章二极管利和 半导体的导电特性：N结及其单向导由性 2 晶体管 二极管：稳压二极管：晶体管： 光电器件 共发射极放大电路的组成：放大电路的静态 第15章基本放大 分析：放大电路的动态分析：静态工作点的 3 电路 急定：放大电路的频率特性：射极输出器： 学时 差分放大电路：互补对称功率放大电路。 2-4 集成运算放大器的简单介绍：运算放大器在 题。 第16章集成运算 信号运算方面的应用：运算放大器在信号处 放大器 理方面的应用：使用运算放大器应注意的几 个问题 第17章电子电路 中的反馈 反馈的基本概念：放大电路中的负反锁， 第18章直流稳压 整流电路：滤波器：直流稳压电源 2 电源 脉冲信号：基本门电路及其组合：TTL门电 第20章门电路和 组合逻辑电路 和数字显示。 第21章触发器和 双稳态触发器；寄存器：计数器：由555 时序逻辑电路 定时器组成的单稳态触发器和无稳态触发 器。 四、教学方法与教学手段说明 教学方法： 《电工学及实验》课程具有很强的基础性和应用性的特点，按照常规的教学方法要在课堂上理解和 消化这些原理和概念有一定的困难，为此，需要在课堂上灵活运用多种教学方法，帮助学生理解和掌握
第 5 章 三相电路 三相电压；负载星形联接的三相电路；负载 三角形联接的三相电路；三相功率 2 第 6 章 磁路与铁 心线圈电路 磁路及其分析方法；交流铁心线圈电路；变 压器；电磁铁。 2 第 7 章 交流电动 机 三相异步电动机的构造；三相异步电动机的 转动原理；三相异步电动机的电路分析；三 相异步电动机的转矩与机械特性；三相异步 电动机的起动；三相异步电动机的调速；三 相异步电动机的制动；三相异步电动机的铭 牌数据；三相异步电动机的选择。 2 第 10 章 继电接触 器控制系统 常用控制电器；鼠笼式电动机直接启动的控 制线路；鼠笼式电动机正反转的控制线路； 行程控制；时间控制。 2 第 14 章 二极管和 晶体管 半导体的导电特性；PN 结及其单向导电性； 二极管；稳压二极管；晶体管；光电器件 2 第 15 章 基本放大 电路 共发射极放大电路的组成；放大电路的静态 分析；放大电路的动态分析；静态工作点的 稳定；放大电路的频率特性；射极输出器； 差分放大电路；互补对称功率放大电路。 3 第 16 章 集成运算 放大器 集成运算放大器的简单介绍；运算放大器在 信号运算方面的应用；运算放大器在信号处 理方面的应用；使用运算放大器应注意的几 个问题。 2 第 17 章 电子电路 中的反馈 反馈的基本概念；放大电路中的负反馈。 1 第 18 章 直流稳压 电源 整流电路；滤波器；直流稳压电源 2 第 20 章 门电路和 组合逻辑电路 脉冲信号；基本门电路及其组合；TTL 门电 路；CMOS 门电路；逻辑代数；组合逻辑电 路的分析和综合；加法器；编码器；译码器 和数字显示。 3 第 21 章 触发器和 时序逻辑电路 双稳态触发器；寄存器；计数器；由 555 定时器组成的单稳态触发器和无稳态触发 器。 2 每 二 学 时 2～4 题。 四、教学方法与教学手段说明 教学方法： 《电工学及实验》课程具有很强的基础性和应用性的特点，按照常规的教学方法要在课堂上理解和 消化这些原理和概念有一定的困难，为此，需要在课堂上灵活运用多种教学方法，帮助学生理解和掌握
那些抽象的原理和概念，并通过实例、例题和习题来说明理论的实际应用，使学生对所学理论能更好的 理解和掌握，并且了解电工技术的发展与生产发展之间的密切关系。另外，《电工学及实验》是一门实 践性很强的课程，在课堂教学中，要多和实践操作建立联系，使抽象深奥的原理或概念建立在具体的例 子之上，从而加深对这些原理或概念的理解。 教学手段： 在课程教学过程中，应充分利用现代教学设备和教学手段，借助多媒体教学课件将本课程的的应用 实例在理论教学中得到体现，加大对讲授内容的理解，提高所学知识的综合运用能力，进一步解决理论 与实际应用脱节的问题。进行演、讲、练的互动式教学，将“理论一实践”有机结合，融于一体。 五、考核方式和要求 本课程采用笔试与平时实验相结合的考核方式。笔试可闭卷也可开卷，笔试成绩占总成绩的70%， 平时实验占总成绩的20%，作业和考勤占总成绩的10%。总成绩达60分，即可取得本课程的学分。但 未通过实验者不能取得课程学分。 六、教材与主要参考书目 教材： 《电工学》（第六版），秦曾煌主编高等教有出版社，2004年. 主要参考书目： 1.《电工技术》史仪凯主编，科学出版社2005. 2.《电工技术》李清新编，机械工业出版社2000. 3.《电工电子学（第二版）》叶挺秀张伯尧主编，高等教有出版社2004
那些抽象的原理和概念，并通过实例、例题和习题来说明理论的实际应用，使学生对所学理论能更好的 理解和掌握，并且了解电工技术的发展与生产发展之间的密切关系。另外，《电工学及实验》是一门实 践性很强的课程，在课堂教学中，要多和实践操作建立联系，使抽象深奥的原理或概念建立在具体的例 子之上，从而加深对这些原理或概念的理解。 教学手段： 在课程教学过程中，应充分利用现代教学设备和教学手段，借助多媒体教学课件将本课程的的应用 实例在理论教学中得到体现，加大对讲授内容的理解，提高所学知识的综合运用能力，进一步解决理论 与实际应用脱节的问题。进行演、讲、练的互动式教学，将“理论－实践”有机结合，融于一体。 五、考核方式和要求 本课程采用笔试与平时实验相结合的考核方式。笔试可闭卷也可开卷，笔试成绩占总成绩的 70％， 平时实验占总成绩的 20％，作业和考勤占总成绩的 10％。总成绩达 60 分，即可取得本课程的学分。但 未通过实验者不能取得课程学分。 六、教材与主要参考书目 教材： 《电工学》（第六版），秦曾煌 主编 高等教育出版社，2004 年. 主要参考书目： 1．《电工技术》史仪凯 主编，科学出版社 2005. 2．《电工技术》李清新 编，机械工业出版社 2000. 3. 《电工电子学（第二版）》叶挺秀 张伯尧主编，高等教育出版社 2004