電路分析基礎(chǔ)課程的循序漸進(jìn)教學(xué)探索

王新平+陳靜

摘要：如何使學(xué)生快速入門，掌握電路分析的基礎(chǔ)知識(shí)，循序漸進(jìn)系列課件把基本概念和基本分析方法進(jìn)行了融合和貫通。

關(guān)鍵詞：電路分析；教學(xué)；循序漸進(jìn)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）22-0173-02

電路分析基礎(chǔ)是高等學(xué)校信息類專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)必修課。通過電路課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生為學(xué)習(xí)后續(xù)課程準(zhǔn)備必要的電路知識(shí)[1]。如何擺脫物理中的電路思維通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ寣W(xué)生盡快入門是教學(xué)中需要思考的問題。

一、課程學(xué)習(xí)中存在的問題

1.忽略參考方向。在學(xué)習(xí)電路分析基礎(chǔ)課程之前，學(xué)生在中學(xué)和大學(xué)的物理課中接觸了基本的電學(xué)知識(shí)，對(duì)于電路的分析，學(xué)生還停留在電阻串并聯(lián)的簡(jiǎn)單概念，判斷電壓和電流的實(shí)際方向是分析電路的第一步。電路分析基礎(chǔ)涉及到的電路比物理課程的要復(fù)雜，最突出的特點(diǎn)就是電源不止一個(gè)，這樣對(duì)于電壓和電流實(shí)際方向的判斷增加了難度或者無法判斷。正確理解參考方向的概念是學(xué)習(xí)電路課程最關(guān)鍵的一步。

2.輸入電阻（等效電阻）的困擾。由于受控源的加入，增加了分析電路的復(fù)雜程度。含有受控源的一端口，電壓的計(jì)算相對(duì)容易，等效電阻的計(jì)算一直困擾著電路的學(xué)習(xí)。

3.缺乏暫態(tài)的概念。直流電路中電感相當(dāng)于短路，電容相當(dāng)于開路，這個(gè)概念學(xué)生記得很扎實(shí)，但是電路時(shí)默認(rèn)的條件是穩(wěn)態(tài)，通常學(xué)生都會(huì)忽略這一點(diǎn)。在分析動(dòng)態(tài)電路時(shí)，學(xué)生習(xí)慣性思維一時(shí)無法改變，給學(xué)習(xí)帶來困惑。

4.對(duì)交流電路望而卻步。交流電路中相位的概念沒有建立起來，電壓和電流的計(jì)算習(xí)慣于數(shù)量和而不是相量和。計(jì)算結(jié)果的錯(cuò)誤導(dǎo)致了對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)和之前電路概念的懷疑，造成了對(duì)交流電路分析和計(jì)算的恐懼。

二、循序漸進(jìn)學(xué)電路

針對(duì)學(xué)生在電路分析基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)中存在的問題，循序漸進(jìn)系列小課件起到了很好的導(dǎo)引和幫助作用。

1.電路的參考方向。一個(gè)電源作用的電路，電壓和電流的實(shí)際方向容易判斷，再加入一個(gè)電源后，判斷變得困難，從而引入?yún)⒖挤较虻母拍顏頌橄乱徊降碾娐贩治鲎鰷?zhǔn)備。圖1中，從電阻元件開始，根據(jù)歐姆定律可以得出電壓電流的關(guān)系式，然后串聯(lián)一個(gè)電壓源，接下來改變電流的方向，通過實(shí)例，逐步使學(xué)生對(duì)參考方向有了切身體會(huì)。對(duì)于一端口結(jié)構(gòu)的電路，電壓和電流的關(guān)聯(lián)參考方向也往往被混淆，圖2從直觀的串聯(lián)電路過度到一端口，ui非關(guān)聯(lián)參考方向的判別得到理解。

2.等效電阻（輸入電阻）。一端口的輸入電阻（等效電阻）在戴維寧定理和一階電路中廣泛應(yīng)用，尤其是當(dāng)一端口含有受控源時(shí)，造成學(xué)生計(jì)算的錯(cuò)誤。通過對(duì)比明確條件：電壓電流法和開路電壓短路電流法分別針對(duì)無源一端口和有源一端口。

3.穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)。通過強(qiáng)調(diào)時(shí)刻的概念，不同階段電路處于不同的狀態(tài)，使學(xué)生了解到暫態(tài)過程的存在。圖3中左圖為直流穩(wěn)態(tài)電路，右圖為直流動(dòng)態(tài)電路，開關(guān)的動(dòng)作，使電路發(fā)生了變化，電路出現(xiàn)了過度過程，電路穩(wěn)定下來后，等效電路為左圖。

4.相量法。認(rèn)識(shí)到對(duì)于交流電路，應(yīng)用三角函數(shù)給計(jì)算帶來極大的不方便，于是引入相量的概念簡(jiǎn)化運(yùn)算，使原本的三角函數(shù)運(yùn)算變成復(fù)數(shù)運(yùn)算。相量反映了和三角函數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。而電路的基本定律相量形式同樣成立。圖4中，u1=10V，可得5i+6■=u1；u1=220■cos（314t+30°）V，可得5i+6■=220■cos（314t+30°）。兩種情況電路的分析方法相同，電路方程具有相同的形式，而交流電路的方程求解比較復(fù)雜，于是引出相量的概念。

三、結(jié)束語

循序漸進(jìn)的小課件深入淺出地幫助學(xué)生了解和學(xué)習(xí)了電路的基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)，轉(zhuǎn)變了分析電路的思路，明確了電路的不同狀態(tài)，克服了交流電路學(xué)習(xí)的恐懼，在完滿完成電路分析基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)的同時(shí)，提高了思考問題和處理問題的能力，對(duì)后續(xù)課程和工程訓(xùn)練起到了積極的幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]邱關(guān)源，羅先覺.電路[M].北京：高等教育出版社，2006.

Teaching Exploration on Fundamentals of Circuit Analysis Step by Step

WANG Xin-ping，CHEN Jing

（School of Automation and Electrical Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China）

Abstract：How to make the students master the basic knowledge of circuit analysis quickly，courseware series of step by step about the basic concepts and basic analysis method to carry on the breakthrough.

Key words：Analysis of Circuit；teaching；step by step